基于液膜臨界速度的井筒積液預(yù)測(cè)新方法*

豆寧輝 柯 珂 鮑洪志 付瑋琪

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院 山東青島 266580； 2. 中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院 北京 100101；3. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇徐州 221116)

在天然氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨著氣田生產(chǎn)時(shí)間的增加，天然氣產(chǎn)量隨之遞減，而氣田的含水率逐漸上升。當(dāng)?shù)貙赢a(chǎn)出水無(wú)法被天然氣連續(xù)帶出井筒時(shí)，地層水將在井底形成積液[1]。井筒積液量的增加會(huì)增加井底壓力，減少地層與井筒間的壓差，從而降低天然氣產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)井底積液甚至?xí)饩畨核繹2]。在海上氣田中要增加開(kāi)采效率，氣井多以定向井和水平井的形式存在，一旦出現(xiàn)積液造成氣井停產(chǎn)，危害極大，修井成本極高[3]。因此，預(yù)測(cè)氣井積液的發(fā)生可以幫助現(xiàn)場(chǎng)工程師準(zhǔn)確判斷氣井生產(chǎn)狀況，及時(shí)采取攜液措施可以有效避免積液發(fā)生。

1969年，Turner等[4]建立了基于氣液受力模型的井底積液預(yù)測(cè)模型，該模型認(rèn)為液滴在垂直井筒中下落速度受拖曳力和重力的影響，并提出了最小氣體流速的概念，當(dāng)井筒內(nèi)氣體流速大于最小氣體流速，井筒內(nèi)無(wú)積液，反之，則存在積液。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中所建立模型預(yù)測(cè)的結(jié)果需要上浮20%。Coleman等[5]運(yùn)用Exxon公司的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)了Turner模型，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，井深直徑和井口壓力會(huì)嚴(yán)重影響液滴的臨界速度，但氣體密度、井筒溫度和氣液間界面張力對(duì)臨界速度的影響不大。Guo等[6]在Turner模型的基礎(chǔ)上，提出了液滴動(dòng)能理論，認(rèn)為使液滴上升的最小氣體流速所對(duì)應(yīng)的是氣相流體的最小動(dòng)能。……