CO2 气井井筒压力梯度算法的研究

张晓辉

(大庆油田有限责任公司 测试技术服务分公司，黑龙江 大庆163000)

0 引言

近年来，很多人对天然气井筒压力梯度计算作了深入研究，包括天然气偏差因子的计算、摩阻系数、动能项的影响等，但是很少见有进行CO2气井井筒压力梯度计算方法的研究。CO2气体的腐蚀性和气井高压危险性给压力测试带来很大困难，急需新的方法解决压力测试问题。参照天然气井井筒压力梯度计算公式，带入CO2偏差因子、粘度参数，得出了CO2气井井筒压力梯度计算公式。

1 CO2偏差因子的拟合公式

CO2气体偏差因子的计算公式很少有人研究，引文［1］中偏差因子采用的计算方法是PR 状态方程法。本文采用的方法是拟合法，对偏差系数图版(图1)进行数字化后分段拟合，得到公式(1)。其中包含了16个参数，部分参数表见表1。

图1 CO2 偏差因子实验图版

式中:z 是CO2偏差因子;ai，j是拟合参数;P 是压力，102psi;t 是温度，102℉。

表1为二氧化碳偏差因子拟合函数部分系数表。

表1 二氧化碳偏差因子拟合函数部分系数表

2 CO2 气井井筒压力梯度计算公式

对于天然气井计算井筒压力梯度的算法可见于各种书籍和报道中，而CO2气井井筒压力预测算法很少出现。CO2气井井筒压力计算与天然气井计算方法一致，利用天然气气井井筒压力梯度的算法来预测CO2 气井的关井井筒压力梯度和井底压力。

2.1 CO2 气井井筒压力计算公式

干气井关井压力梯度计算公式［2］:

将γg换成γCO2即可得到关井、开井井筒压力梯度计算公式。

公式(3)为关井公式:

公式(4)为关井公式:

式中:pwf表示井底流压，MPa;ptf表示开井井口压力，MPa;pws表示井底静压，MPa;pwf表示关井井口压力，MPa;fCO2表示摩阻系数，无单位;ZCO2表示二氧化碳偏差因子。

2.2 CO2 摩阻系数［2］

式中:f 是摩阻系数;e 是绝对粗糙度，mm;d 是油管直径，mm;Re 是雷诺数。

2.3 CO2 气体粘度［1］

式中:μ 表示粘度，mPa·s;M 表示分子量;d 表示分子有效直径;Ω*μ表示粘度碰撞积分。

3 压力梯度计算实例

例1:芳深X 为CO2注气井，于2005年4月8日进行了静压、静温梯度测试，测试结果如表1。1800m以上CO2注气井液相，不满足计算条件，本例只对气相部分进行计算。1600 米以上为液态，所以本文预测压力梯度选用的是从1800 米开始的地温梯度。计算井底压力36.100MPa，实测压力35.946 MPa，误差为0.4%。

表2 芳深X 井CO2 注气井静压梯度实测与计算结果对比表

例2:芳深X 井2009年3月进行流压测试，产量12.6×104m3，地温梯度3.6℃/100m。该井1000 米以上处于液相区，从1000m 开始计算，计算井底压力34.144MPa，实测压力32.81MPa，误差为6.24%。

表3 芳深X 井CO2 注气井流压压梯度实测与计算结果对比表

4 结语

通过对井筒流体相态分析，得出了计算气态条件下的CO2气井井筒压力梯度的计算公式。通过两口井的实例计算，计算误差满足工程计算需求。

［1］杨军.CO2气井井底压力计算［J］.特种油气藏，2008，15(1):56-61.

［2］郭冀义.天然气井流计算及试井理论分析［M］.北京:石油工业出版社，2008.