出液气井油管尺寸选择与分析

2015-12-22徐胜愿李勇崔百祥中原油田天然气产销厂河南濮阳457001

化工管理 2015年18期

徐胜愿李勇崔百祥（中原油田天然气产销厂，河南濮阳 457001）

文23气田构造上位于东濮凹陷中央隆起带北部文留构造高部位，构造总体为基岩隆起背景上继承发育的断层复杂化的背斜，区域Ⅲ级断层将气田分割为主块、东块、西块、南块等4个独立断块区；含气层系为下第三系沙河街组沙四段，埋藏深度2750-3120m；储层发育，砂层厚，平面比较稳定，内部连通性好；物性以低孔低渗为主，储层孔隙度8.86-13.86%，渗透率0.27-17.12mD；甲烷含量89.28-97.13%，凝析油含量10-20g/m3；原始地层压力38.62-38.87MPa，原始地层温度113-120oC。为具有块状特征的层状砂岩干气藏。文23气田合理选择气井油管尺寸，可以在合理发挥气井产能、安全生产的前提下，节约不锈钢防腐油管的投资，并尽可能延缓或避免气井发生积液风险。

1 油管尺寸选择分析

油管尺寸对气井的影响主要表现在两个方面：一是油管尺寸对气井产量的影响；二是油管尺寸对气井临界流量的影响。

1.1 油管尺寸对气井产量的影响

油管尺寸的改变会对气井产量产生间接的影响，主要表现在油管尺寸改变-井筒摩阻改变-井筒压力梯度改变-井底流压发生变化-气井产量发生变化，下面对油管尺寸对气井产量影响的过程进行分析。

气体在井筒中运移受井筒压力分布的影响，我们对井筒中压力梯度方程进行分析，公式如下：

压力梯度方程

根据压力梯度方程可知，井筒中任一位置的压力梯度与重力、摩阻、动能压降梯度这三项有关，其中动能压降梯度与重力与油管尺寸无关，摩擦阻力与压力梯度关系密切，考虑到气井存在出液现象，这里选择部分粗糙管紊流区摩阻计算公式，来分析油管尺寸对油管摩阻的影响。

由公式可以得出，管径D增大，摩阻λ减小；在这里，我们选取Jain摩阻公式进行分析：

Jain摩阻公式

λ——摩阻系数；d——油管直径

由Jain摩阻公式可以看出，随着d减小，摩阻系数f增大，就会增大油管的摩阻损失，进而增大井筒压力梯度，增大井底流压。

井底流压增加，气井产能下降，下面结合气井产能方程进行分析：

在目前地层压力下，假设一系列产量，在不同产量下根据地层压力和产能方程计算出井底流压，根据上面的井底流压公式计算出不同油管尺寸下的井口压力，并绘制出气井流入动态曲线和不同油管尺寸下的流出动态曲线。

流压和不同油管尺寸下的井口压力数据表

由表得出气井流入动态曲线和不同油管尺寸下的流出动态曲线：

根据图中两种曲线的交点，在相同井底压力下，可以统计出油管尺寸和产量的关系数据。

油管尺寸序号1 2 3 4 5 6（英寸）In 11½22½33½（内径大小）m m 2540.350.36275.988.6产量(104m3/d)5.998.759.119.239.289.29

由数据表和曲线图可以看出，当油管直径从1″增到112″时，其产量增加幅度很大；管径从112″增到2″时，其产量增幅较大；当管径增到212″时，产量有一定的增加，但幅度减小；管径增到3″时，产量增加很小，管径再增加产量增加非常小。

1.2 油管尺寸对气井临界携液流量的影响

通过Turner模型计算不同油管尺寸下气井的临界携液流量：

式中A为油管截面积，在相同的地层压力下，比较油管尺寸与临界流量的关系。

临界流量压力(M Pa)1234567825mm 0.220.310.370.430.490.530.580.6240.3 mm 0.560.790.971.131.261.391.51.650.3 mm 0.871.231.521.751.972.162.332.562 mm 1.321.872.32.662.993.283.553.875.9 mm 1.982.813.453.994.484.915.325.69

以管径为横坐标，压力为纵坐标，绘制下图：