劉剛

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

氣井最小攜液臨界流量是氣田開發(fā)方案編制非常重要的一個(gè)數(shù)據(jù)［1-15］，它決定著氣井生產(chǎn)管柱直徑的選取與出水氣井的合理配產(chǎn)，目前現(xiàn)場(chǎng)大多采用Turner公式和西南石油大學(xué)李閔教授提出的修正公式進(jìn)行計(jì)算。Turner 公式和李閔公式分別是以液滴為球形和橢球形為基礎(chǔ)推導(dǎo)出來的［16］，但這2 個(gè)公式在計(jì)算過程中都將界面張力作為常數(shù)來計(jì)算攜液流量，沒有充分考慮氣水界面張力對(duì)臨界攜液流量的影響；而實(shí)際上界面張力是溫度與壓力的函數(shù)，不同的溫度和壓力都將影響界面張力的大小，從而影響到氣井?dāng)y液流量。因此，有必要對(duì)原公式進(jìn)行修正。

1 氣井?dāng)y液最小流速和產(chǎn)量公式推導(dǎo)

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，得

式中：vg為氣井?dāng)y液最小流速，m/s；ρl，ρg分別為液體、天然氣的密度，kg/m3；σ 為氣液界面張力，N/m；qsc為最小產(chǎn)氣量，m3/d；A 為油管截面積，m2；p 為壓力，MPa；T為溫度，°C；Z 為p，T 條件下的氣體偏差因子。

原公式在推導(dǎo)和計(jì)算過程中都把σ 作為一個(gè)常數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)際上σ 是溫度與壓力的函數(shù)（見表1）?？梢钥闯?，對(duì)于出水氣井而言，界面張力隨壓力、溫度發(fā)生了較大的變化，對(duì)于埋深、溫度、壓力不同的氣藏來說，應(yīng)該考慮σ 對(duì)攜液流量的影響。

表1 不同深度、壓力、溫度下界面張力的變化

因此，可以將σ（p，T）代入式（1）修正為

其中 ρg＝3.484 1 γgp/ZT

界面張力σ（p，T）可以用如下公式進(jìn)行計(jì)算［5-7］：

其中 σ（137.78）=52.5-0.870 18 p

σ（23.33）=76 exp（-0.036 257 5 p）

式中：γg為天然氣相對(duì)密度；σ（137.78），σ（23.33）分別為溫度137.78，23.33 ℃時(shí)水的表面張力，mN/m。

將式（4）的計(jì)算結(jié)果代入式（3）就可以求出相應(yīng)的臨界攜液速度，然后代入式（2）即可以求出相應(yīng)的最小攜液產(chǎn)量。其他參數(shù)，如Z 可用Dranchuk-Abu-Kassem，Papay 或者Hall 等方法進(jìn)行計(jì)算［17］。

2 實(shí)例計(jì)算分析

表2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自北部地區(qū)某氣田的10 口氣井，天然氣相對(duì)密度、 溫度數(shù)據(jù)來自試氣階段的天然氣分析資料，相對(duì)密度介于0.58～0.62；氣水界面張力根據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算，水的密度為1 074 kg/m3。

表2 新老模型計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出，對(duì)于一些氣井，在計(jì)算臨界攜液流量的時(shí)候，是否考慮界面張力對(duì)計(jì)算結(jié)果有較大的影響。10 口氣井中只有1 口氣井計(jì)算的臨界攜液流量結(jié)果比較接近，差距不大，而其他9 口井均存在一定的差別。因此建議在以后計(jì)算臨界攜液流量的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮界面張力的影響。根據(jù)10 口出水氣井的實(shí)際生產(chǎn)資料，氣井產(chǎn)量在低于李閔模型計(jì)算的臨界攜液流量時(shí)，氣井仍可以正常生產(chǎn)，不出現(xiàn)積液，新模型在計(jì)算臨界攜液流量時(shí)與實(shí)際情況更加吻合。雖然新老模型在判斷氣井是否積液時(shí)結(jié)論比較一致，但從計(jì)算過程與方法分析可知，新模型更加合理。

對(duì)于出水氣井，合理配產(chǎn)也是開發(fā)生產(chǎn)中的一個(gè)重要指標(biāo)。在合理配產(chǎn)時(shí)應(yīng)充分考慮氣井的臨界攜液流量，以免出現(xiàn)由于配產(chǎn)過低導(dǎo)致氣井積液對(duì)氣層的損害。因此，在實(shí)際配產(chǎn)當(dāng)中可以考慮新老模型相結(jié)合的方法對(duì)氣井進(jìn)行合理配產(chǎn)，以保證氣井的順利投產(chǎn)。

3 結(jié)論

1）在前人研究成果的基礎(chǔ)上，從理論出發(fā)對(duì)李閔模型臨界攜液產(chǎn)量公式進(jìn)行了修正，提出了考慮界面張力的攜液產(chǎn)量計(jì)算公式。

2）10 口氣井實(shí)際生產(chǎn)論證分析結(jié)果表明，是否考慮界面張力對(duì)臨界攜液流量的計(jì)算有較大的影響，考慮界面張力的計(jì)算結(jié)果更加科學(xué)合理，與氣井實(shí)際生產(chǎn)情況更加吻合。

3）對(duì)于出水氣井，可以考慮新老模型相結(jié)合的方法對(duì)氣井進(jìn)行合理優(yōu)化配產(chǎn)。

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