最小携液模型在高桥区低压产水气井应用研究

袁继明 ，艾庆琳 ，谢 姗 ，田 敏 ，何 磊 ，伍 勇

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018）

最小携液模型在高桥区低压产水气井应用研究

袁继明1，2，艾庆琳1，2，谢 姗1，2，田 敏1，2，何 磊1，2，伍 勇1，2

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018）

靖边气田高桥区主力产层马五12含气饱和度低，导致气井生产过程中，井口压力低，产水量大，气井积液情况严重，已有临界携液计算模型判识情况与实际结果出入较大，因此在筛选适合高桥区的最小携液模型基础上，对产水气井携液模型机理分析，修正气体举升过程中相关参数，建立高桥区产水气井最小携液模型，预判产水气井积液状况，优化气井工作制度，并为排水采气措施制定提供依据。

含气饱和度；最小携液模型；工作制度；排水采气

1 气井最小携液模型研究综述

气井开采过程中，为防止井筒积液，影响气井生产，需对气体携液能力进行研究，其中，液滴举升模型是人们研究重点，目前，现场应用较为广泛的分别是Turner提出的球状液滴模型[1，2]、李闽提出的椭球状液滴模型[3]及王毅忠提出的球帽状液滴模型[4]，相应的最小携液流速计算公式如下：

球状液滴模型：

椭球状液滴模型：

球帽状液滴模型：

利用这3种模型对高桥区产水气井积液情况进行判别，均出现一定误差，分析具体原因，靖边气田高桥区马五1+2气藏是靖边气田本部下古马五1+2气藏储层向南延伸，在气体成藏过程中，由于该区距离靖边气田本部马五1+2气藏较远，一方面由于驱替压力弱，导致储层束缚水饱和度较高，在开发过程中，气井普遍低压低产，携液能力较弱，气井容易积液，影响正常生产，导致高桥区气井生产过程中，因井口压力过低，为了防止井筒及输气管线产生水合物堵塞管线而注入的甲醇，由此改变了井筒内气液界面张力，进而导致计算过程中曳力系数取值的准确性，因此需要根据高桥区实际生产情况来选取适合本区的曳力系数，建立适合高桥区最小携液模型，准确判识气井积液情况，并以此制订气井合理工作制度及下一步排水采气工艺措施，保证气井正常生产十分必要。

2 高桥区最小携液模型确定

2.1 携液模型初步筛选

采用前述3种模型对高桥区产水气井积液情况进行判别，首先，建立井口条件下3种模型在不同压力下气井临界携液流量图版，然后根据高桥区产水气井井口压力及产量在图版上位置，可得到3种模型判识积液结果，结合气井实际积液情况，可识别3种方法的准确程度（见图1）。

图1 基于3种经典模型判别高桥区产水气井积液情况Fig.1 Based on 3 classic model of water producing gas wells on Gaoqiao area

通过图1可以看出Turner模型与实际生产情况差异较大，这也是国内学者普遍观点；李闽临界携液模型计算得到结果与高桥区实际情况亦存在偏差，与前两者相比，王毅忠提出的模型与高桥区生产动态特征相似，但仍存在一定误差，因此可以在王毅忠临界携液模型基础上，建立高桥区气井携液模型。

2.2 曳力系数修正

根据郑军等[6]研究成果，分析产生判识误差主要原因是由于高桥区气井生产过程中，为了防止井筒及输气管线产生水合物堵塞管线而注入的甲醇，由此改变了井筒内气液界面张力，进而导致计算过程中曳力系数取值的准确性，因此需要根据高桥区实际生产情况来选取适合本区的曳力系数，根据高桥区130口产水气井的实际积液情况，结合图版拟合，确定本区曳力系数实际取值在2.5较为准确，初步判断在井口条件下气井计算积液气井91口，符合率达到91.5%（见图2），相应的临界流速及临界流量计算公式为：

图2 基于改进模型判别高桥区产水气井积液情况Fig.2 Based on improved model of water producing gas wells on Gaoqiao area

图3 高桥区G-X1井生产曲线Fig.3 Gaoqiao area G-X1 well production curve

2.3 应用效果

高桥区G-X1井投产初期气井生产较为稳定，后随着井口产量降低，井筒压力下部梯度与上部梯度开始出现差异，油套压差增大，该井井筒内发生积液（见图3）；根据高桥区临界携液流量计算公式认为，判断该井产量为1.0×104m3/d可以减缓井筒积液趋势，并降低产水，通过气井生产曲线可以看出该井在后期进行提产以后，气井油套压差降低，井筒积液得到有效缓解，表明了公式的正确性（见图4）。

图4 高桥区G-X1井积液判识图版Fig.4 Gaoqiao area G-X1 well fluid identification chart

3 结论

（1）根据最新研究成果，建立不同井口压力下最小携液流量/气井产量图版，确定适合高桥区气井最小携液模型为椭球形液滴模型；

（2）考虑气井注醇对界面张力影响，修正气井举升的曳力系数，认为曳力系数取值在2.5更加符合本区生产实际，并建立相应最小流速计算公式；

（3）该方法简单快捷，适合现场快速有效判识本区气井积液情况，为该区产水气井工作制度优化及下一步排水采气措施制订提供基础。

符号说明：

vg-气井临界携液流速，m/s；ρL-液体的密度，kg/m3；ρg-气体的密度，kg/m3；CD-曳力系数，无因次；σ-气水界面张力，N/m；qsc-气井临界携液流量，104m3/d；A-油管面积，m2；p-井口压力，MPa；T-温度，K；Z-气体偏差系数。

［1］李士伦.天然气工程［M］.北京：石油工业出版社，2008：217-222.

［2］杨继盛.采气工艺基础［M］.北京：石油工业出版社，1992：329-335.

［3］李闽，郭平，谭光天.气井携液新观点［J］.石油勘探与开发，2001，28（5）：105-106.

［4］王毅忠，刘庆文.计算气井最小携液流量的新方法［J］.大庆石油地质与开发，2007，26（6）：82-85.

［5］袁继明.孔滩及兴隆场低压气藏小产井井筒积液及泡排方法研究［D］.成都：西南石油大学，2010.

［6］郑军，闫长辉，张文宏，等.大牛地气田气井最小携液产量研究［J］.油气地质与采收率，2011，18（1）：70-73.

［7］马海滨，冯朋鑫，王宪文，等.一种计算苏里格气田最小携液流量的方法［J］.天然气技术与经济，2014，8（6）：25-26.

Application of minimum liquid carrying model in low pressure water producing gas well in Gaoqiao

YUAN Jiming1，2，AI Qinglin1，2，XIE Shan1，2，TIAN Min1，2，HE Lei1，2，WU Yong1，2
（1.National Engineering Laboratory for Low Permeability Petroleum Exploration and Development，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Gaoqiao district gasfield main production layer Ma512gas saturation is low,resulting in gas production process,the wellhead pressure is low,water production,gas well has been in serious condition.The critical liquid carrying model identification and the actual result discrepancy.Based critical fluid model is therefore suitable for the screening area in Gaoqiao the model of mechanism,liquid water producing gas wells with gas analysis,modify the parameters in the process of lifting,the establishment of Gaoqiao district water producing gas well critical fluid model to predict water production gas well,optimize the working system of gas well,and will provide the basis for drainage gas recovery measures.

gas saturation；minimum liquid model；working system；drainage gas recovery

TE372

A

1673-5285（2017）11-0020-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.005

2017-10-13

中国石油重大专项“低/特低渗透油藏有效开发技术研究”项目“长庆油田油气当量上产5000万吨关键技术研究”，项目编号：2011E-1306。

袁继明，男（1982-），硕士，2010年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业，现主要从事气田开发和科研工作，邮箱：yuanjm_cq@petrochina.com.cn。