两种准确预测低渗低产气井积液量的简易方法

熊钰 ，刘斌 ，徐文龙 ，谈泊 ，黄雨

（1.西南石油大学，四川 成都 610500；2.中油长庆油田分公司，陕西 西安 710018）

引言

由于气井积液会造成气井产能大幅下降，因此需及时准确预测井筒积液量，实施对应有效的排水采气措施[1-4]，保护气井产能。穆林[5]等人利用井筒临界携液流速剖面与真实流速剖面进行比较来判断积液面位置；苟三权[6]提出了气井短期生产过程中采用油套压下降幅度计算积液高度的方法；张公社等人[7]提出用地层压力和井筒静止压力平衡来求取停喷时最大积液高度的方法；赵春立、杨志等人[8-9]给出了气井油套连通与不连通2种情况下利用气井短期生产过程中油套压下降幅度来计算积液高度的方法。前人主要采用气井短期生产过程中油套压下降幅度或者关井油套压差来计算积液高度，无法预测长期开井生产状态下气井积液量。 本文提出2种利用生产动态数据预测低渗气藏低产气井积液量的简易新方法，考虑了气井长期生产状态下地层压力下降的问题，在不影响气井正常生产制度的情况下能及时判断积液情况，从而采取有效的排水采气措施保护气井产能。

1 油套环空积液高度

如果气井以合理产量进行稳定生产，产气量与气藏供气能力相匹配，当井筒不存在积液时，气井在相对短期内(数日乃至 1个月内)井底流压和井口油压、套压变化不大，自然下降率很小（几乎为0)，即在相对短期内可以忽略气藏自然递减率。于是根据井筒由无积液状况到形成积液时井口油套压差的变化，即可初步确定环空积液高度。

井筒液体压力可表述为:

由上式可知：

则可得到油套环空内液柱高度为：

随着开采进行，地层压力的下降影响到套压的下降。引入单位套压降下的产气量，认为当单位套压降下的产气量在允许的一定范围内波动时，对应阶段的积液高度是基本不变的，由此可以排除地层压力下降对计算环空积液的影响。

经过若干口井环空积液高度的计算和统计，获得了二者间的关系：

2 假定液流的多相流改进计算方法

苏里格气田大部分低渗低产气井存在着井底流入水量小、井筒中有积液且油管中存在气液两相流段、井口并无计量的产水量的情况。现有的气液两相流算法难以正确计算井筒中的压力剖面，进而无法准确预测井筒积液量。若井筒中存在一定量的积液，这些积液无论处于何种状态，其在气流举升时所造成的重力压降损失都应当是一致的，即当以套压计算的井底压力与井口油压为限定条件时，油管中附加压降被认为是积液造成的压降，利用Hagedorn-Brown两相流模型[10]假定产液量，拟合井筒压降得到持液率剖面中的总液量则为积液量。

3 校正单相流简易快速计算方法

前述建立的假定液流的计算方法相对较复杂，运算时间较长，为了现场能够快速准确地获得气井积液量，提出另一种积液量的快速简易计算方法——校正单相流改进计算方法。如图1所示系统①与系统②，将红线框内液相与气相考虑为一个整的系统，虽然积液的存在状态不同，但系统①与系统②对井底产生的压力损耗基本相同（等于系统的重力除以油管截面积）。

图1 校正单相流模型示意图

虽然由于流态不同产生的摩阻不同，但其值相差非常小。因此可以将油管中流态处理为单相流与纯液柱的叠加，将套压计算出的井底流压作为限定条件即可计算出积液量。其迭代计算步骤如下。

（5）计算井底流压：

其中，积液量计算方法为：

4 实例计算

利用苏里格2口有实测压力数据（表1）的井分析2种计算方法的准确性（表2，图2～5）。

表1 计算实例井基础数据

表2 各模型计算结果分析

实测积液量按井筒实测压力剖面求得，即：

图2 苏14-6-12井压力剖面对比（多相流）

图3 苏14-6-52井压力剖面对比（多相流）

图4 苏14-6-12井压力剖面对比（单相流）

图5 苏14-6-52井压力剖面对比（单相流）

从表2、图2～图5可以看出，虽然计算模型压力剖面与实测压力剖面不一致，但其计算出的积液量与实测值是相吻合的。这说明无论积液在井筒中以何种形式存在，其占主要作用的重力压降是一致的。

综合环空积液高度计算模型及油管积液量计算模型，并编制相应的计算程序，选取2010年8月至2013年8月3年期间有产水计量的苏37-15井作积液高度分析，结果见图6。该井为老井，设置环空积液高度初值为0，即所计算出的积液高度为增加值。

图6 苏37-15井生产曲线及积液高度曲线

（1）2010年12月到2011年1月期间井口生产特征表现为套压迅速上升，产气量下降，产水量减少，疑似积液量增多，利用本文提出的方法计算出这段时间油管积液高度明显上升，平均上升速度为6.67m/d，同时环空积液高度上升，平均上升速度为1.89m/d，计算结果与判断结果相吻合。

（2）2011年1月至2013年3月期间井口生产特征表现为套压上升，产气量上升，产水量上升。针对这种井口特征无法判定是积液增多引起的还是积液减少引起的，利用本文提出的方法计算出这段时间油管积液高度小幅上升，平均上升速度为 1.16m/d，环空积液高度平均上升速度为 0.51m/d。由计算结果可知，这段时间由于产出水的增加，使得积液速度放缓，产气量回升。其余时间段可进行类似分析。

5 结论

（1）单位套压降下的产气量在允许的一定范围内波动时，对应阶段的积液高度基本不变。

（2）无论积液在井筒中存在形式如何，重力压降都是其主要作用形式。

（3）本文建立的积液预测模型能在气井不关井的状态下，利用生产动态曲线能准确计算出油管与油套环空中积液量，同时可分析积液变化趋势。

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