低压产液气井管理方法的探索与实践

陈树勇 聂新 赵彦辉

摘要：欢喜岭采油厂采油作业一区（以下简称欢采采油作业一区）现有气井大多是低压、低产、含水气井，存在地层能量降低、井底积液增多、自喷期缩短等管理难题。为此以齐2-20-012为突破口，通过气流携液能力、油嘴尺寸确定、投棒数量等研究和摸索，找到了低压产液气井合理油嘴尺寸、投棒放喷制度的确定方法，并在该区推广应用，效果显著。

关键词：低压产液气井;管理方法;探索;實践

中图分类号：TE377

一、制定低压产液气井合理工作参数的理论依据

1.气流携液能力研究

根据Turner等人的高速气流携带液滴模型的相关理论，针对高气液比，导出了气井携液临界流量和产量计算公式：

考虑到现场实际使用情况，在通常情况下，携液临界流量的简化公式为：

2.气井油嘴尺寸的计算方法

在现场应用中，为了保持气井平稳高效生产，要根据气井各生产数据选择合适尺寸的油嘴，以下列公式作为计算方法：

式中：d为油嘴直径，mm;γg为天然气相对密度;k为气体的绝热指数;  T1为油嘴入口处温度，K;Z1是为天然气的体积压缩系数;p1为油嘴入口处的压力，MPa;p2为油嘴出口处的压力，MPa;qsc为标准状态下通过气嘴的体积流量，m3/d。

3.低压产液气井井底积液量计算方法

产水气井关井稳定后，通过油压、套压可以计算出井底积液的相对高度。油管与环空上部均为静止气柱，根据连通器原理：pch+pcg=pth+ptg+ptl

式中：pch为套管压力;pcg为环空内气柱压力;pth为油管压力;

ptg为油管内气柱压力;ptl油管内液柱压力。

考虑到油管及环空内的气柱高度差不大，对压降的影响较小，在排除其影响因素的情况下，pch=pth+ptl 。根据压强公式ptl=ρgh可计算出环空积液面以上油管内液柱高度。该井关井后测得的环空积液面深度，从图1可看出阴影部分即为井底积液体积，根据体积计算公式可以计算出阴影部分体积（井底积液量）。

4.低压产液气井投棒数量的计算

泡沫排水棒的作用是向井内注入一定的起泡剂，使其溶液呈低表面张力，形成高表面粘度的泡沫。由于气体与液体密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，使液体较容易带出，从而大大减少气体的滑脱损失，提高气流垂直举液能力。根据泡沫棒厂家提供的相关数据，当泡沫浓度达到0.3%时，就可达到较理想的降低表面张力作用。泡沫浓度的计算公式：Cp= Vp/Vj×100% ，根据公式在已知泡沫浓度和井底积液体积的情况下，可以求出泡沫棒的体积，每支泡沫棒体积为500ml，可以求出所需泡沫棒的数量。

二、低压产液气井管理方法探索

1.齐2-20-012油嘴大小的确定

（1） 根据计算公式确定的携液临界流量和油嘴直径

要达到增强井筒内气流的携液能力，减缓井底积液速度的目的，就要在保证井底流压相对稳定的情况下，扩大油嘴尺寸，增加产气量，使产气量、产液量、井底流压相对稳定，达到平稳生产。要使井筒内气流达到平稳的携液能力，就要使日产气量达到携液的临界流量以上。根据携液临界流量公式计算出齐2-20-012井最小日产气量应该为0.93万方。在确定日产气量后，根据油嘴直径的计算公式，计算出油嘴直径为14mm。

（2） 携液临界流量和油嘴直径的现场验证及继续探索

根据理论计算出携液临界流量和油嘴直径后，在现场进行了生产验证。但在现场验证过程中，实际日产气量只有0.91万方，井底积液未被带出，理论计算的油嘴直径偏小。因此在理论计算的基础之上，结合现场的实际情况继续进行摸索。选择不同的油嘴进行生产，并对产气量、产液量、稳产时间、生产周期各数据进行对比分析，确定最佳的油嘴尺寸。

从表1可以看出，选择17mm油嘴生产时产气量多。

2.齐2-20-012投棒放喷制度的确定

（1）投棒时机的选择

油管中气水两相垂直流动状态可分为：气泡流—段塞流—环流—雾流四种，由于齐2-20-012井地层能量不足，气液比很高，井筒内气水流动状态以环流、雾流为主，并且不能形成稳定的带水生产状态，当井底积液越来越多又不能及时排出时，导致气井减产、停喷。对于该井主要根据油套压差及气水产量波动情况来判断投棒时机。

从表2可以看出，最佳的投棒时机是气井生产到96小时，即投棒周期为4天。

（2）投棒数量的确定

在生产到96小时后，关井观察井口油套压恢复情况。24小时后油压1.9 Mpa、套压2.2 Mpa。根据连通器原理计算出环空积液面以上油管内液柱高度大约为30米，关井后测得的环空积液面深度为2915米，根据体积计算公式计算出井底积液量约为1.03方。此时如果不及时排液，很快就造成气井被压死停喷。对不同泡沫浓度（0.25%-0.4%）的排液效果进行跟踪试验，具体数据见表3。

从表3可以看出，当泡沫浓度在0.35%时排液效果最好，确定该井投棒数量为7根。

（3）焖井时间的确定

泡沫棒投入井中后，其溶化速度主要取决于井筒内混合液的冲刷、搅拌作用的大小，而自身在液体中的溶化速度较慢，且只在表层溶化。因此对于积液气井，应选择最佳投棒时机，不能等到停喷后再投棒。通过摸索，在选择最佳投棒时机后，焖井1小时后放喷生产最合理。

3. 现场实施与效果评价

齐2-20-012工作制度确定后，按表4立即实施并跟踪效果，自2011年12月调整生产制度以来，各项生产指标平稳，日产气稳定在1.3万方左右。同时，推广应用到双38-10、双31-24等5口井，累计创效612万元（截至2013年3月）。

三、结语

进入开发后期，靠天然能量开采的低压产液气井，把解决问题的重点放在控制、消除井底积液及增强井筒内气体的携液能力方面，探索合理的生产制度，精心管理，可有效延长该类气井的生产时间，能创造可观的经济效益和社会效益。

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