文23储气库单井注采能力分析

李宗林

（中原油田分公司石油工程技术研究院，河南濮阳 457000）

文23储气库承担华北地区天然气应急调峰、市场保供的重要任务，工作气量高、调峰能力强，运行复杂程度高。气库由枯竭的文23气田改建而成，平面上具有非均质性、物性差异大的特点。投产层位是文23气田的主力生产层位参考气田生产历史，不同构造部位的井必然存在注采能力差异大的现象，准确地分析预测单井的注采能力，合理地配置注采产量，才能保障气库稳定高效运行、充分发挥调峰能力。

1 单井注采能力敏感性因素

单井注采能力受地层渗流和井筒管流两方面的影响。地层渗流阶段，控制因素主要有注采气指数、地层压力、地层温度，在实际注采过程中注采气指数、地层温度基本不变，敏感性因素为地层压力。井筒管流阶段，控制因素主要有气体组分、油管内径、井口油压、多相管流状态、抗冲蚀和携液能力要求，需要分析的敏感性因素有：油管内径、井口油压、气井的抗冲蚀能力、携液能力。

2 单井注采模型

注采过程中，气体在储层与井底间的流动较复杂，常用的有5种流入动态模型：达西流动模型、指数式法、拟稳态流动模型、琼斯方程、一点法。其中琼斯方程具有解析理论依据，应用十分普遍，推荐采用琼斯方程（式1）。

式中：pr为地层压力，MPa；

pwf为井底流压，MPa；

qg为井口气产量，104m3/d；

A、B为系数。

对于井筒垂直多相管流，有较多的流动相关式，采用实际生产数据拟合的方法，优选了与现场符合率最高的Hagedorn and Brown 流动相关式。

采用pipesim 软件建立单井注采分析模型，按照注采实际流动过程，设计储层渗流、井筒多相管流、井口水平管流3个模块，进行产量、压力等的模拟分析。

3 注采能力敏感性分析

3.1 油管尺寸

高、中产井：在同一地层压力下，管径越大，协调点产量越大。增大管径可大幅度提高单井注采能力。如图1和图2所示，推荐选用内径76mm 的油管。

低产井：管径对注采能力影响不敏感。在满足配产情况下，选用内径62mm 的油管。

图1 高产井采气不同管径流入流出曲线

图2 高产井注气不同管径流入流出曲线

3.2 地层压力

高产井注采能力受压力影响最敏感。如图3和图4所示，产量变化幅度可达到（50～100）×104m3/d，低产井不敏感。

图3 地层压力对注气能力的影响

图4 地层压力对采气能力的影响

3.3 抗冲蚀能力分析

气井冲蚀流量计算有多种方法，常用的有API 算法、Beggs 算法和软件计算方法。对各种算法进行比较，采用软件计算法。

高、中产井采用Φ88.9mm 油管，采气时临界冲蚀流量为90.3×104m3/d、55×104m3/d；注气时临界冲蚀流量为100.8× 104m3/d、95×104m3/d。低产井采用Φ73mm 油管，采气时临界冲蚀流量为29.3×104m3/d；注气时临界冲蚀流量为62.1× 104m3/d。

3.4 携液能力分析

目前常用的临界携液模型有Turner 模型、Coleman 模型、李闽模型和王毅忠模型。考虑文23储气库强注强采、注采气量大的特点，选用Turner 模型，计算结果如表1所示。

表3-1 不同井口压力、油管尺寸下的气井临界携液流量

3.5 单井合理配产

综合考虑气井抗冲蚀、携液要求，根据敏感性分析结果，确定高、中、低产井的合理配注（产）范围，如表2所示。其中对于高产井，在注采初期，即地层压力最高的采气阶段、地层压力最低的注气阶段，冲蚀流量对注采配产起到了限制性作用。

表2 不同地层压力下配注范围（×104m3/d）

4 结束语

1）建立的文23储气库单井分析模型，能够准确模拟不同地层压力下单井的注采能力变化情况，为储气库注采运行方案调控提供了依据。

2）文23储气库不同部位井的产能在不同运行阶段变化较大，合理调配单井产量是提高气库运行效率的保障。

3）冲蚀流量的限制在高产井注采初期的配产中起到决定性作用，是运行方案优化者需要重点考虑的因素。