文23儲氣庫單井注采能力分析

李宗林

（中原油田分公司石油工程技術研究院，河南濮陽 457000）

文23儲氣庫承擔華北地區天然氣應急調峰、市場保供的重要任務，工作氣量高、調峰能力強，運行復雜程度高。氣庫由枯竭的文23氣田改建而成，平面上具有非均質性、物性差異大的特點。投產層位是文23氣田的主力生產層位參考氣田生產歷史，不同構造部位的井必然存在注采能力差異大的現象，準確地分析預測單井的注采能力，合理地配置注采產量，才能保障氣庫穩定高效運行、充分發揮調峰能力。

1 單井注采能力敏感性因素

單井注采能力受地層滲流和井筒管流兩方面的影響。地層滲流階段，控制因素主要有注采氣指數、地層壓力、地層溫度，在實際注采過程中注采氣指數、地層溫度基本不變，敏感性因素為地層壓力。井筒管流階段，控制因素主要有氣體組分、油管內徑、井口油壓、多相管流狀態、抗沖蝕和攜液能力要求，需要分析的敏感性因素有：油管內徑、井口油壓、氣井的抗沖蝕能力、攜液能力。

2 單井注采模型

注采過程中，氣體在儲層與井底間的流動較復雜，常用的有5種流入動態模型：達西流動模型、指數式法、擬穩態流動模型、瓊斯方程、一點法。其中瓊斯方程具有解析理論依據，應用十分普遍，推薦采用瓊斯方程（式1）。

式中：pr為地層壓力，MPa；

pwf為井底流壓，MPa；

qg為井口氣產量，104m3/d；

A、B為系數。

對于井筒垂直多相管流，有較多的流動相關式，采用實際生產數據擬合的方法，優選了與現場符合率最高的Hagedorn and Brown 流動相關式。

采用pipesim 軟件建立單井注采分析模型，按照注采實際流動過程，設計儲層滲流、井筒多相管流、井口水平管流3個模塊，進行產量、壓力等的模擬分析。

3 注采能力敏感性分析

3.1 油管尺寸

高、中產井：在同一地層壓力下，管徑越大，協調點產量越大。增大管徑可大幅度提高單井注采能力。如圖1和圖2所示，推薦選用內徑76mm 的油管。

低產井：管徑對注采能力影響不敏感。在滿足配產情況下，選用內徑62mm 的油管。

圖1 高產井采氣不同管徑流入流出曲線

圖2 高產井注氣不同管徑流入流出曲線

3.2 地層壓力

高產井注采能力受壓力影響最敏感。如圖3和圖4所示，產量變化幅度可達到（50～100）×104m3/d，低產井不敏感。

圖3 地層壓力對注氣能力的影響

圖4 地層壓力對采氣能力的影響

3.3 抗沖蝕能力分析

氣井沖蝕流量計算有多種方法，常用的有API 算法、Beggs 算法和軟件計算方法。對各種算法進行比較，采用軟件計算法。

高、中產井采用Φ88.9mm 油管，采氣時臨界沖蝕流量為90.3×104m3/d、55×104m3/d；注氣時臨界沖蝕流量為100.8× 104m3/d、95×104m3/d。低產井采用Φ73mm 油管，采氣時臨界沖蝕流量為29.3×104m3/d；注氣時臨界沖蝕流量為62.1× 104m3/d。

3.4 攜液能力分析

目前常用的臨界攜液模型有Turner 模型、Coleman 模型、李閩模型和王毅忠模型。考慮文23儲氣庫強注強采、注采氣量大的特點，選用Turner 模型，計算結果如表1所示。

表3-1 不同井口壓力、油管尺寸下的氣井臨界攜液流量

3.5 單井合理配產

綜合考慮氣井抗沖蝕、攜液要求，根據敏感性分析結果，確定高、中、低產井的合理配注（產）范圍，如表2所示。其中對于高產井，在注采初期，即地層壓力最高的采氣階段、地層壓力最低的注氣階段，沖蝕流量對注采配產起到了限制性作用。

表2 不同地層壓力下配注范圍（×104m3/d）

4 結束語

1）建立的文23儲氣庫單井分析模型，能夠準確模擬不同地層壓力下單井的注采能力變化情況，為儲氣庫注采運行方案調控提供了依據。

2）文23儲氣庫不同部位井的產能在不同運行階段變化較大，合理調配單井產量是提高氣庫運行效率的保障。

3）沖蝕流量的限制在高產井注采初期的配產中起到決定性作用，是運行方案優化者需要重點考慮的因素。