气井开井瞬间井筒液面变化规律研究

郭科佑 贺越腾

摘要：天然气井在生产过程中不可避免地会产生井筒积液，了解气井在开井瞬间井筒液面变化规律，进行有效排水是重要的生产环节。气井在开井瞬间井筒液面高度会随着时间变化而发生改变，该变化关系能够真实地反映出天然气井的实际生产情况，在该前提下对影响气井开井瞬间井筒液面变化的各项因素进行敏感性分析，从而有效提高我国天然气井的生产效益。

关键词：气井;井筒液面;变化规律

天然气井在生产过程中，如果井筒内的气体流速明显低于临界流速，就会导致天然气井井底产生积液，造成天然气储层受到伤害，产量逐渐递减，形成回压现象。通常情况下会采用控制井口压力的方法使气体流速高于临界流速，才能有效解决积液问题。但是气井储层参数和物性参数难以改变，需要了解各参数对井筒积液的影响才能够选取合理的排水工艺。因此，需要研究气井开井瞬间井筒内液面的变化规律以及影响因素，才能够对现场的工作进行合理指导。

1井筒积液机理及判断

1.1判断依据

井筒积液的判断机理主要是从气井的生产状态、井口压力以及井筒压力等方面进行研究。其主要判断依据包括以下方面：第一，查看气井的生产状态是否处于平稳状态，符合正常的递减曲线。第二，监测气井在瞬时流量是否会出现小于临界流量的情况。第三，井底压力与井筒压力是否出现压差逐渐增大的趋势。而在实际生产过程中，具体的做法包括以下几点：

将气井生产气量积液情况与生产数据进行对比，如果气井出现产量下降，油套压差增加时会呈现出周期性的波动情况，两者之间的反应趋势能够判断出积液的出现情况。

生产或者关井状态下，对气井内的压力进行剖面测试，根据压力梯度的变化来判断气井内是否会存在积液情况。

通过计算气井的临界流量，然后将临界流量与实际产量进行相应的对比工作，如果发现实际产量要大于临界流量则气井内不会存在积液，如果临界流量大于实际产量则气井内会存在积液情况。

1.2气井井筒积液机理

气井在生产过程中往往会携带液体一起产出，液相物质的存在会直接影响到气井的正常生产，导致气井无法将这些液相物质进行举升，出现井筒积液。平衡位积液的产生会导致在地层中附加回压，从而降低了气井的生产能力，在井筒积液开始逐步形成过程中，随着气井内各相液体和气体的变化，气井生产过程中的流态主要分为雾状流、环状流、段塞流、泡流等。随着液体物质的不断增长，井筒内的多相流开始发生不稳定的变化，随着液体的不断增加，井底压力也会呈现出上升趋势，井底流速降低，同时当井底压力超过气藏压力时，气井就会发生停止生产的现状。

2气井开井瞬间井筒液面变化规律的影响因素

针对天然气的实际生产数据进行对比分析，对影响气井开井瞬间井筒积液的各个因素，在不改变其他参数的前提下，改变单一变量进行模拟预测，分析影响因素对井筒积液的影响程度，从而为后期的开采工作制定合理的生产制度。

2.1操作因素

配气产量。天然气井在开采过程中选择不同的配产气量，天然气井中的其他参数不进行改变，在开井固定时间内，绘制积液到井口高度与产气量之间的关系曲线图。当产气量达到一定范围时，井桶内的流体形式会发生明显改变，同时井筒内所消耗的能量也逐渐增加。因此对于单一的产水气井来讲，存在最佳的配产量，在大于临界产气量并满足输气能力的前提下，应当最大限度地排出井底积液，降低液面。

井口油压。选取不同的井口油压，在其他参数不变的情况下，井口油压越大排液速度就会越快，但是相对的影响幅度较小。气井在生产过程中，当产气量下降时可以降低进口压力来实现稳定产量的目的，但是也会引起井筒压降及地层压差的增大，地层的承受能力增大会导致气井产水量过大，从而引起气井无法正常生产。因此在实际生产过程中，必须根据气井的实际生产情况，选择合理的井口压力。

2.2储层参数

地层产水状况。对于天然气的产水气井来讲，地层出水是一个非常重要的指标。地层出水能力对于液面的影响主要体现在产液指数上。在改变产液指数而不改变其他参数的条件，井筒液面距井口高度会随着产液指数的变化而发生改变。产液指数越大，液面变化就非常明显。

地层压力。地层压力的不同，天然气井在开井前液面高度也会存在差异性，因此需要在开井前后对比液面。不同地层压力条件下的液面距井口高度会随着地层压力的增大而变大，但是相对的变化程度不大，影响较小。

地层温度。地层温度的不同也会导致压缩系数指标发生变化，进而会影响到井筒液面高度的改变。地层温度越高，天然气井在开井前后的液面距井口高度越小。并且随着温度越来越高，在开井过程中的液面高度会发生明显变化。因此对于井底温度较高的产水气井，在开采时应当注意液面变化对生产的影响。

2.3流体物性

天然气组分。天然气中的主要成分为甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。各组分的密度不同，平均的分子质量也会有所不同。因而导致天然气的相对密度也存在差异。不同的天然气密度在开井前后的液面也会出现明显变化：天然气密度越大，其液面距井口的高度就会越高;天然气密度越大，液面变化越小。

產液组分。地层中的产液组分、矿物度会存在差异性，导致产液密度有所不同。在不改变其他因素的前提下，产出液密度越大，其液面距井口的高度越高，在开井前井底液面就会越少;产出液相对密度越大，在开井前后液面高度变化越小。

3结束语

综上所述，通过分析井筒积液在开井前后的液面变化规律影响因素可知：

在操作因素方面，配产气量与井口油压对于积液的变化影响较小，有关尺寸对于晶体积液的变化影响较大，同时所选取的有关尺寸越大液面所达到的平衡时间就会越长，液面变化规律越明显。

在储层参数方面，地层压力与地层温度对于气井在开井前后的液面高度影响较小，但是对于初始液面高度的影响程度较大。地层产水指数对于积液液面的影响变化较大，地层产水指数越大，积液液面达到平衡所需要的时间越短。

在流体物性方面，天然气组分对于开井前后积液液面高度差影响较小，但是对于初始液面高度影响较大，天然气密度越大，初始液面距井口的高度变大。

参考文献：

[1]孟红霞，徐悦新，陈德春，张凯瑞，常峰，姜东.气井井筒积液高度计算模型研究[J].复杂油气藏，2019：85-89.