NP1-3人工島氣舉井優(yōu)化配氣技術(shù)

梅萬會 張鋒剛 劉鑫

1北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院； 2中國石油冀東油田分公司南堡作業(yè)區(qū)

在現(xiàn)有壓縮機(jī)供氣有限的狀況下，人工島氣舉采油技術(shù)能實現(xiàn)高壓氣量在各連續(xù)氣舉井之間的合理分配，以得到最大的油田氣舉產(chǎn)量，這對實現(xiàn)NP1-3人工島原油配產(chǎn)任務(wù)有著非常重要的影響。而目前通用的現(xiàn)場單井配氣量只能依靠經(jīng)驗而定，即不能充分發(fā)揮高壓氣的舉升能力；同時由于部分井存在注氣與產(chǎn)液不匹配現(xiàn)象，造成油井生產(chǎn)不穩(wěn)定，影響提液效果。所以必須開展氣舉井優(yōu)化配氣技術(shù)，從而實現(xiàn)氣舉井產(chǎn)量與注氣量的優(yōu)化。

1 優(yōu)化配氣原理

單井連續(xù)氣舉注氣、生產(chǎn)過程是把高壓氣體從油套環(huán)空注入，經(jīng)氣舉閥進(jìn)入油管，并與油層產(chǎn)液混合后噴到地面的流動過程[1]。在其他參數(shù)不變的情況下，連續(xù)氣舉井注入不同的氣量，油井產(chǎn)油量、產(chǎn)水量和產(chǎn)氣量不同[2]。采用節(jié)點系統(tǒng)分析法對連續(xù)氣舉整個流動過程中選定的節(jié)點求解，可求出注氣量qg下油井產(chǎn)油量、產(chǎn)水量和產(chǎn)氣量[3]，即

式中Q為井口產(chǎn)量（m3/d）；Qo為井口產(chǎn)油量（m3/d）； Qg′為產(chǎn)氣量 （m3/d）； Qw為產(chǎn)水量（m3/d）； Qg為注氣量（m3/d）。

根據(jù)水油比、氣油比的定義，可將式（1）改寫成

式中Rqo為地層氣油比(m3/m3)；Rwo為水油比（m3/m3）。

在其他參數(shù)不變的情況下，Qo是Qg的函數(shù)，記為

通過上述方法可以求得不同注氣量Qg下的井口產(chǎn)量Q值。Qg與Q之間的關(guān)系即為連續(xù)氣舉井產(chǎn)量動態(tài)。式（2）與式（3）組成連續(xù)氣舉井生產(chǎn)動態(tài)模型。Q與Qo之間形成的關(guān)系曲線即為氣舉井生產(chǎn)動態(tài)曲線。

2 測試方法

（1）單井的分類。為了確定注氣量調(diào)整變化范圍，根據(jù)工作閥的位置和油層中部流壓，將單井分成地層能量充足的高產(chǎn)自噴井，產(chǎn)液＜35t但油壓＞5MPa，產(chǎn)液＜35t且油壓＜5MPa，和產(chǎn)液＜15 t且油壓＜2MPa四類井，對四種不同類型的井分別進(jìn)行測試分析。

（2）注氣量的調(diào)整原則。為測試出不同單井的合理注氣范圍，需要定時調(diào)整單井的注氣量。根據(jù)3號島現(xiàn)場的測試能力，將調(diào)整周期定為24～48h。

（3）需錄取的資料數(shù)據(jù)。資料數(shù)據(jù)主要包括：①連續(xù)同步記錄套壓和油壓的變化；②在各個配氣橇記錄單井注氣量的大小；③注氣參數(shù)變化5h量油一次，一天量油3次，取平均值；④取樣化驗與測量產(chǎn)液量同步；⑤總產(chǎn)氣量與產(chǎn)液量記錄同步；⑥在工作閥以下20m處用電子壓力計測試流壓、流溫。

3 實例分析

對不同注氣量下測試的油井產(chǎn)量、油壓、井口套壓、井下流壓和流溫等各項實測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制出測試曲線，同時做出產(chǎn)液量隨注氣量的變化曲線。經(jīng)綜合分析獲得油井最大產(chǎn)量下的最佳注氣量，即可實現(xiàn)優(yōu)化配氣。

NP13-X1055井是一口日產(chǎn)液<35t、油壓>5MPa的高產(chǎn)井，于2009年12月5日進(jìn)行氣舉閥工況測試。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，結(jié)合壓力、溫度曲線進(jìn)行綜合分析，判斷該井為第四級閥注氣生產(chǎn)，折算油層中部壓力為14.24MPa。該井測試前，套壓11MPa，油壓8MPa，日產(chǎn)液量32.2m3，含水0，日注氣量9.078m3，日產(chǎn)氣量 32.033m3。

2009年12月13日開始記錄井口套壓、油壓、總產(chǎn)氣量和含水等各項數(shù)據(jù)，并進(jìn)行整理，繪制成隨時間變化的曲線，見圖1。

圖1 井口套壓、油壓、含水和總產(chǎn)氣量隨時間的變化

同步做出產(chǎn)液量隨注氣量的變化曲線，在綜合分析的基礎(chǔ)上，獲得油井最大產(chǎn)量下的最佳注氣量，見圖2。

圖2 NP13-X1055井產(chǎn)液量隨注氣量的變化

結(jié)合以上分析可以看出，通過調(diào)整注氣量，井口的產(chǎn)量變化比較明顯。當(dāng)注氣量在7100m3/d時，產(chǎn)液量為31.9t/d；隨著注氣量增大，產(chǎn)液量開始逐漸上升；當(dāng)注氣量增大到8000m3/d時，產(chǎn)液量達(dá)到了最大值38.6t/d。因此通過優(yōu)化注氣，確定該井的最佳注氣范圍為7800～8300m3/d，此時產(chǎn)液量最高。

4 結(jié)語

（1）連續(xù)氣舉井的注氣量與產(chǎn)液量不是線性關(guān)系，只有最佳的注氣量，才可以保證井口產(chǎn)量最大化。

（2）通過氣舉井優(yōu)化配氣測試技術(shù)，可以確定氣舉井的最佳注氣點，達(dá)到充分利用地面供氣系統(tǒng)能量，有效提高氣舉系統(tǒng)效率的目的。

[1]劉建亮，王小彩，楊麗娜，等.氣田氣舉管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J]．油氣田地面工程，2008，27（7）：38-39．

[2]劉想平，汪崎生．優(yōu)化理論在連續(xù)氣舉系統(tǒng)配氣中的應(yīng)用[J]．江漢石油學(xué)院院報，1997，15（6）：52-56．

[3]孟韶彬，劉光蕊，包富鵬．連續(xù)氣舉優(yōu)化配氣數(shù)學(xué)模型的建立及應(yīng)用[J]．油氣田地面工程，2005，24（7）：3-4．