鄂尔多斯盆地X区块下古生界气井井筒积液规律研究

李媛珺 李小波 高伟 常佳

摘要：本文通过对多个井筒压力计算模型的分析，了解井筒积液堵塞判定方法，优选适合鄂尔多斯盆地X区块气田纯气井井筒压力计算的模型，为鄂尔多斯盆地X区块气井生产参数优化及井筒积液清除提供指导意见。

关键词：井筒腐蚀;气井积液计算模型;井下堵塞;

鄂尔多斯盆地X区块气田气井均含H2S、CO2，由于酸性气体作用，造成井筒不同程度的腐蚀。井筒腐蚀产物和缓蚀剂共同造成井筒堵塞，井筒堵塞导致井筒流通截面减小，气井井筒积液、节流现象严重。生产动态反映为油套压差增大，气体的输送效率下降。针对上述问题急需开展鄂尔多斯盆地X区块气田气井井筒积液规律及摩阻分析，了解鄂尔多斯盆地X区块气田采气井的积液、堵塞程度，以便有针对性的进行井下处理，消除气井积液与堵塞。

1. X区块上古生界气井井筒积液计算模型规律研究

气液两相流普遍存在于石油工业中，对整个油田生产系统的分析设计与原油集输工程方面的工作有着重要的影响。Beggs-Brill是目前用于油田斜直井、定向井和水平并井筒多相流动计算的一种较普遍的方法。

1973年Beggs和Brill选用聚丙烯材质的直管，在管中利用空气和水进行实验。在不同的实验条件下，调节相应的气体流量并观察流型，测量持液率和压力梯度。基于由均相流动式，结合实验数据提出压力梯度方程式。

Beggs和Brill计算模型假设气液混合物既未对外做功，也未受外界功。

单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程为：

（1）位差压力梯度：消耗于混合物静水压头的压力梯度。

（2）摩擦压力梯度：克服管壁流动阻力消耗的压力梯度。

（3）加速度压力梯度：由于动能变化而消耗的压力梯度。

忽略液体压缩性、考虑到气体质量流速变化远远小于气体密度变化，则：

因而总压力梯度（Beggs-Brill方法的基本方程）：

系数C与无滑脱持液率、弗罗德数和液相速度数有关。

混合物密度的计算：利用持液率计算流动条件下混合物实际密度：

2. X区块上古生界气井井筒积液计算模型探讨

Beggs-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型适用范围：可用于水平、垂直和任意倾斜气液两相管流计算。

Beggs-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型优点：适用范围广，用于具有任意倾角的管路。Beggs-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型缺点：Beggs-brill法在特定的实验条件下的精准性并不能代表其在实际应用中所能达到的效果，必要时结合现场实际对其加以修正，以获得更好的计算结果。

后来，Mukherjee在Beggs-brill研究工作的基础上，改进了实验条件，对倾斜管两相流的流型进行了深入的研究，提出了更为适用的倾斜管两相流的流型判别准则和应用方便的持液率及摩阻系数经验公式。Mukherjee-Brill模型的压力梯度方程为：

Mukherjee-Brill持液率公式共3个：一个用于水平流和上升流动;另外两个分别用于下降流的分离流和其他流型。

Mukherjee-Brill模型中的两相摩阻系数考虑了流型的变化。对于气井，流体是向上或水平流动的，在确定摩阻系数时，需要区分泡状流、段塞流与环雾流，其判别式为：

如果，则为环雾流，否则为泡状流、段塞流与环雾流。

3. X区块上古生界气井井筒积液计算模型优化

Mukherjee-Brill气液两相流气井井筒积液压力模型目前适用于倾斜管两相流中低流速、低气液比的油气井。

Mukherjee-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型优点：该模型中的两相摩阻系数考虑了流型的变化，在一些低流速、低气液比的油气井中计算具有较高的精度。Mukherjee-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型缺点：对高流量、高气液比气井则适应性较差，计算结果误差较大;通过实验建立的经验关系式来计算井筒截面处的流体物性，受实验参数范围（如：流量、气液比等）和实验条件（如：管径、管长等）的限制。

气液两相流气井井筒压力计算模型的未来发展方向：在建立气液两相流井筒压力计算模型过程中，可考虑气液在垂直管流动过程中的物理和力学机理确定压力梯度的预测方法，从而可预测鄂尔多斯盆地X区块上古生界气井井筒积液规律，为实际生产模式提供理论基础。

4.结论

对于鄂尔多斯盆地X区块上古生界气井井筒积液规律研究，本文主要阐述了氣井井筒压力计算模型求解的方法，即Beggs-Brill气液两相流气井井筒压力计算模型和Mukherjee-Brill气液两相流气井井筒积液压力模型，以及各方法对应的油气井类型，并对其优缺点进行对比，结果表明Beggs-brill法是目前用于油田斜直井、定向井和水平并井筒多相流动计算的一种较普遍的方法;Mukherjee-Brill模型需结合不同流型选择相应的两相摩阻系数，提高了在非典型井中的计算精度，计算的结果更接近现场生产数据。

参考文献：

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中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西靖边 718500