渤海气田气井井筒积液预测方法分析

谢双喜

(中海油能源发展工程技术公司钻采工程研究所，天津 300452)

王亚慧

(中石油大港油田分公司第五采油厂，天津 300280)

王东，苏作飞

(中海油能源发展工程技术公司钻采工程研究所，天津 300452)

陆地气井因套管和油管环空畅通常用井口油压和井口套压之差法(油套压差)[1]进行井筒积液判别。目前，海上气井多为斜井或大斜度井，套管和油管环空用封隔器封隔，油套环空不连通[2]，且大多数生产井生产管柱未安装井下压力计，无法用井下压力数据预测气井积液，导致陆地用的油套压差判别井筒积液的方法在海上气井无法使用。因此，海上气井的井筒积液问题常采用理论预测法[3,4]，国内外学者对于井筒积液研究出的理论模型主要有：Turner模型[5]、Coleman模型[6]、Nosseir模型[7]、李闵模型[8]和杨川东模型[9]。但这些模型均未考虑井斜对预测的临界携液气量结果的影响，有一定的局限性。不能直接用于渤海气田大斜度气井的井筒积液判断。笔者根据气井生产动态数据(井口油压、产气量、气液比等)并结合目前常用的临界携液模型拟合出修正系数，得出适合于渤海气田积液气井修正的Turner模型，该模型可较准确地预测气井井筒积液，为及时采取排液措施提供依据。

1 模型初选

渤海气田X平台的N7井和M1s井最大井斜角分别为63.2°和74.6°，对两口大斜度井积液前后的生产数据进行分析(图1、2)，得出气井积液前后生产特点为：①积液前产气量比较平稳，积液后产气量下降较快而且波动幅度大；②积液前井口油压平稳，积液后油压降低且大幅波动；③积液前生产气液比平稳，积液后气液比先下降随后大幅度上升且大幅波动。从气井油压、产气量和气液比动态生产数据仅能定性地判断其井筒积液，然而此时井筒积液已经严重地影响了气井生产，对生产措施的决策具有滞后性[10]。为了及时准确预测气井积液状况，需要在上述基础上结合优化后的气井临界携液公式，对气井积液时期进行准确定量地预测。

目前海上气井常用计算临界携液流量模型有Turner模型、Coleman模型、Nosseir模型、李闵模型和杨川东模型。上述5种模型均为液滴模型，后4种为Turner模型的变形。以N7井和M1s井为例，两口气井主要参数为：油管内径76cm，气水界面张力0.06N/m，水的密度1009kg/m3[12，13]。用上述5种模型计算2口井的临界携液气量，计算结果见图3、4。当实际产气量大于气井临界携液气量时，数据点落在基准线的下方，气井不积液；当实际产气量小于气井临界携液气量时，气井积液，数据点落在基准线上方。

图3 积液前后N7井产气量和临界携液气量关系

图4 积液前后M1s井产气量和临界携液气量关系

从图3、4可以看出，不同模型计算的临界携液气量的大小不同：Nosseir模型>Turner模型>杨川东模型>Coleman模型>李闵模型。在未积液井的计算结果中可以明显看出Nosseir模型计算结果偏大，数据点在基准线的上方，与实际未积液不符，因此Nosseir模型不适合。在积液井的计算结果中可以看出李闵模型计算结果偏小，数据点全部落在了基准线的下方，与实际积液不符，因此李闵模型不适合。

比较不同模型计算的气井积液前后的预测数据可以看出：Turner模型在预测未积液井时，大部分预测数据点均落到了基准线的下方，在预测积液井时，大部分预测数据点均落到了基准线的上方。相比其他4种模型，Turner模型更加接近渤海气田X平台井筒积液的实际情况。尽管Turner模型计算值与实际比较接近，但是与实际值相差还是较大。为了更进一步提高气井临界携液量预测的准确度，需对该模型进行修正。

2 模型修正系数拟合

图5 12口积液初期气井临界携液气量计算结果

为了得到更加准确的临界携液气量计算模型，选取该区块80%(12口)气井积液初期(2个月)生产数据，用Turner模型预算其临界携液气量，与真实值对比，并用最小二乘法理论得出预测值与真实值的拟合系数，该系数即为Turner公式的修正系数。图5为12口气井的积液初期日产气量和Turner模型预测的临界携液气量关系。根据利用最小二乘法拟合的趋势线与基准线得出Turner模型的修正系数为0.89。

3 渤海气田井筒积液预测模型的建立

Turner模型气井临界携液流量公式为：

(1)

将修正系数代入公式(1)，得到修正Turner模型公式：

(2)

式中：qcr为气井在压力p和温度T下的临界携液流量，104m3/d；σ为气液界面张力，mN/m；ρ1、ρg为液、气流体在压力p和温度T下的密度，kg/m3；A为气液流体的过流面积，m2；p为气液流体压力，MPa；T为气液流体温度，℃；Z为在压力p和温度T下的气体的压缩系数,1。

为了验证修正Turner模型在渤海气田X平台的适用性，选取了S3井、S7井、M4井、N5井4口典型的大斜度积液气井，气井的井斜、管柱和主要生产数据见表1。用4口井初始积液的生产数据对Turner模型和Turner修正模型进行验证。4口井的Turner模型预测结果见图6，可以看出，大部分预测点落到了基准线的上方，尤其S7井和M4井的预测效果较好，多数点落在了基准线的附近；而S3井和N5井数据点距基准线较远，计算结果偏大，Turner模型的不足表现得比较明显。修正Turner模型预测结果见图7，可以看出，4口典型井几乎所有预测点均落到了基准线附近，对积液井的预测效果很好。因此为了准确及时预测渤海X平台气井井筒积液，选用修正Turner模型。

表1 4口典型的大斜度积液气井基础数据表

图6 Turner模型积液井计算结果 图7 修正Turner模型积液井计算结果

4 结论

1)针对渤海气田X平台的现场数据，Turner模型具有更好的适应性。

2)拟合出的修正系数为0.89，建立了适用于渤海气田井筒积液预测的Turner修正模型。

3)Turner修正模型为渤海气田X平台气井及时准确的积液预测提供了一套新方法，该方法为海上相似气田气井积液预测提供借鉴，能有效地指导积液时期的预测及排采措施的实施。