氣井開(kāi)井瞬間井筒液面變化規(guī)律研究

郭科佑 賀越騰

摘要：天然氣井在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生井筒積液，了解氣井在開(kāi)井瞬間井筒液面變化規(guī)律，進(jìn)行有效排水是重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。氣井在開(kāi)井瞬間井筒液面高度會(huì)隨著時(shí)間變化而發(fā)生改變，該變化關(guān)系能夠真實(shí)地反映出天然氣井的實(shí)際生產(chǎn)情況，在該前提下對(duì)影響氣井開(kāi)井瞬間井筒液面變化的各項(xiàng)因素進(jìn)行敏感性分析，從而有效提高我國(guó)天然氣井的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：氣井;井筒液面;變化規(guī)律

天然氣井在生產(chǎn)過(guò)程中，如果井筒內(nèi)的氣體流速明顯低于臨界流速，就會(huì)導(dǎo)致天然氣井井底產(chǎn)生積液，造成天然氣儲(chǔ)層受到傷害，產(chǎn)量逐漸遞減，形成回壓現(xiàn)象。通常情況下會(huì)采用控制井口壓力的方法使氣體流速高于臨界流速，才能有效解決積液?jiǎn)栴}。但是氣井儲(chǔ)層參數(shù)和物性參數(shù)難以改變，需要了解各參數(shù)對(duì)井筒積液的影響才能夠選取合理的排水工藝。因此，需要研究氣井開(kāi)井瞬間井筒內(nèi)液面的變化規(guī)律以及影響因素，才能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的工作進(jìn)行合理指導(dǎo)。

1井筒積液機(jī)理及判斷

1.1判斷依據(jù)

井筒積液的判斷機(jī)理主要是從氣井的生產(chǎn)狀態(tài)、井口壓力以及井筒壓力等方面進(jìn)行研究。其主要判斷依據(jù)包括以下方面：第一，查看氣井的生產(chǎn)狀態(tài)是否處于平穩(wěn)狀態(tài)，符合正常的遞減曲線。第二，監(jiān)測(cè)氣井在瞬時(shí)流量是否會(huì)出現(xiàn)小于臨界流量的情況。第三，井底壓力與井筒壓力是否出現(xiàn)壓差逐漸增大的趨勢(shì)。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，具體的做法包括以下幾點(diǎn)：

將氣井生產(chǎn)氣量積液情況與生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果氣井出現(xiàn)產(chǎn)量下降，油套壓差增加時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出周期性的波動(dòng)情況，兩者之間的反應(yīng)趨勢(shì)能夠判斷出積液的出現(xiàn)情況。

生產(chǎn)或者關(guān)井狀態(tài)下，對(duì)氣井內(nèi)的壓力進(jìn)行剖面測(cè)試，根據(jù)壓力梯度的變化來(lái)判斷氣井內(nèi)是否會(huì)存在積液情況。

通過(guò)計(jì)算氣井的臨界流量，然后將臨界流量與實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比工作，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)量要大于臨界流量則氣井內(nèi)不會(huì)存在積液，如果臨界流量大于實(shí)際產(chǎn)量則氣井內(nèi)會(huì)存在積液情況。

1.2氣井井筒積液機(jī)理

氣井在生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)攜帶液體一起產(chǎn)出，液相物質(zhì)的存在會(huì)直接影響到氣井的正常生產(chǎn)，導(dǎo)致氣井無(wú)法將這些液相物質(zhì)進(jìn)行舉升，出現(xiàn)井筒積液。平衡位積液的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致在地層中附加回壓，從而降低了氣井的生產(chǎn)能力，在井筒積液開(kāi)始逐步形成過(guò)程中，隨著氣井內(nèi)各相液體和氣體的變化，氣井生產(chǎn)過(guò)程中的流態(tài)主要分為霧狀流、環(huán)狀流、段塞流、泡流等。隨著液體物質(zhì)的不斷增長(zhǎng)，井筒內(nèi)的多相流開(kāi)始發(fā)生不穩(wěn)定的變化，隨著液體的不斷增加，井底壓力也會(huì)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，井底流速降低，同時(shí)當(dāng)井底壓力超過(guò)氣藏壓力時(shí)，氣井就會(huì)發(fā)生停止生產(chǎn)的現(xiàn)狀。

2氣井開(kāi)井瞬間井筒液面變化規(guī)律的影響因素

針對(duì)天然氣的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)影響氣井開(kāi)井瞬間井筒積液的各個(gè)因素，在不改變其他參數(shù)的前提下，改變單一變量進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，分析影響因素對(duì)井筒積液的影響程度，從而為后期的開(kāi)采工作制定合理的生產(chǎn)制度。

2.1操作因素

配氣產(chǎn)量。天然氣井在開(kāi)采過(guò)程中選擇不同的配產(chǎn)氣量，天然氣井中的其他參數(shù)不進(jìn)行改變，在開(kāi)井固定時(shí)間內(nèi)，繪制積液到井口高度與產(chǎn)氣量之間的關(guān)系曲線圖。當(dāng)產(chǎn)氣量達(dá)到一定范圍時(shí)，井桶內(nèi)的流體形式會(huì)發(fā)生明顯改變，同時(shí)井筒內(nèi)所消耗的能量也逐漸增加。因此對(duì)于單一的產(chǎn)水氣井來(lái)講，存在最佳的配產(chǎn)量，在大于臨界產(chǎn)氣量并滿足輸氣能力的前提下，應(yīng)當(dāng)最大限度地排出井底積液，降低液面。

井口油壓。選取不同的井口油壓，在其他參數(shù)不變的情況下，井口油壓越大排液速度就會(huì)越快，但是相對(duì)的影響幅度較小。氣井在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)氣量下降時(shí)可以降低進(jìn)口壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)量的目的，但是也會(huì)引起井筒壓降及地層壓差的增大，地層的承受能力增大會(huì)導(dǎo)致氣井產(chǎn)水量過(guò)大，從而引起氣井無(wú)法正常生產(chǎn)。因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須根據(jù)氣井的實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇合理的井口壓力。

2.2儲(chǔ)層參數(shù)

地層產(chǎn)水狀況。對(duì)于天然氣的產(chǎn)水氣井來(lái)講，地層出水是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。地層出水能力對(duì)于液面的影響主要體現(xiàn)在產(chǎn)液指數(shù)上。在改變產(chǎn)液指數(shù)而不改變其他參數(shù)的條件，井筒液面距井口高度會(huì)隨著產(chǎn)液指數(shù)的變化而發(fā)生改變。產(chǎn)液指數(shù)越大，液面變化就非常明顯。

地層壓力。地層壓力的不同，天然氣井在開(kāi)井前液面高度也會(huì)存在差異性，因此需要在開(kāi)井前后對(duì)比液面。不同地層壓力條件下的液面距井口高度會(huì)隨著地層壓力的增大而變大，但是相對(duì)的變化程度不大，影響較小。

地層溫度。地層溫度的不同也會(huì)導(dǎo)致壓縮系數(shù)指標(biāo)發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)影響到井筒液面高度的改變。地層溫度越高，天然氣井在開(kāi)井前后的液面距井口高度越小。并且隨著溫度越來(lái)越高，在開(kāi)井過(guò)程中的液面高度會(huì)發(fā)生明顯變化。因此對(duì)于井底溫度較高的產(chǎn)水氣井，在開(kāi)采時(shí)應(yīng)當(dāng)注意液面變化對(duì)生產(chǎn)的影響。

2.3流體物性

天然氣組分。天然氣中的主要成分為甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烴類(lèi)氣體。各組分的密度不同，平均的分子質(zhì)量也會(huì)有所不同。因而導(dǎo)致天然氣的相對(duì)密度也存在差異。不同的天然氣密度在開(kāi)井前后的液面也會(huì)出現(xiàn)明顯變化：天然氣密度越大，其液面距井口的高度就會(huì)越高;天然氣密度越大，液面變化越小。

產(chǎn)液組分。地層中的產(chǎn)液組分、礦物度會(huì)存在差異性，導(dǎo)致產(chǎn)液密度有所不同。在不改變其他因素的前提下，產(chǎn)出液密度越大，其液面距井口的高度越高，在開(kāi)井前井底液面就會(huì)越少;產(chǎn)出液相對(duì)密度越大，在開(kāi)井前后液面高度變化越小。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析井筒積液在開(kāi)井前后的液面變化規(guī)律影響因素可知：

在操作因素方面，配產(chǎn)氣量與井口油壓對(duì)于積液的變化影響較小，有關(guān)尺寸對(duì)于晶體積液的變化影響較大，同時(shí)所選取的有關(guān)尺寸越大液面所達(dá)到的平衡時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，液面變化規(guī)律越明顯。

在儲(chǔ)層參數(shù)方面，地層壓力與地層溫度對(duì)于氣井在開(kāi)井前后的液面高度影響較小，但是對(duì)于初始液面高度的影響程度較大。地層產(chǎn)水指數(shù)對(duì)于積液液面的影響變化較大，地層產(chǎn)水指數(shù)越大，積液液面達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越短。

在流體物性方面，天然氣組分對(duì)于開(kāi)井前后積液液面高度差影響較小，但是對(duì)于初始液面高度影響較大，天然氣密度越大，初始液面距井口的高度變大。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟紅霞，徐悅新，陳德春，張凱瑞，常峰，姜東.氣井井筒積液高度計(jì)算模型研究[J].復(fù)雜油氣藏，2019：85-89.