出液氣井油管尺寸選擇與分析

徐勝愿 李勇 崔百祥（中原油田天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠(chǎng)，河南 濮陽(yáng) 457001）

文23氣田構(gòu)造上位于東濮凹陷中央隆起帶北部文留構(gòu)造高部位，構(gòu)造總體為基巖隆起背景上繼承發(fā)育的斷層復(fù)雜化的背斜，區(qū)域Ⅲ級(jí)斷層將氣田分割為主塊、東塊、西塊、南塊等4個(gè)獨(dú)立斷塊區(qū)；含氣層系為下第三系沙河街組沙四段，埋藏深度2750-3120m；儲(chǔ)層發(fā)育，砂層厚，平面比較穩(wěn)定，內(nèi)部連通性好；物性以低孔低滲為主，儲(chǔ)層孔隙度8.86-13.86%，滲透率0.27-17.12mD；甲烷含量89.28-97.13%，凝析油含量10-20g/m3；原始地層壓力38.62-38.87MPa，原始地層溫度113-120oC。為具有塊狀特征的層狀砂巖干氣藏。文23氣田合理選擇氣井油管尺寸，可以在合理發(fā)揮氣井產(chǎn)能、安全生產(chǎn)的前提下，節(jié)約不銹鋼防腐油管的投資，并盡可能延緩或避免氣井發(fā)生積液風(fēng)險(xiǎn)。

1 油管尺寸選擇分析

油管尺寸對(duì)氣井的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)量的影響；二是油管尺寸對(duì)氣井臨界流量的影響。

1.1 油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)量的影響

油管尺寸的改變會(huì)對(duì)氣井產(chǎn)量產(chǎn)生間接的影響，主要表現(xiàn)在油管尺寸改變-井筒摩阻改變-井筒壓力梯度改變-井底流壓發(fā)生變化-氣井產(chǎn)量發(fā)生變化，下面對(duì)油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)量影響的過(guò)程進(jìn)行分析。

氣體在井筒中運(yùn)移受井筒壓力分布的影響，我們對(duì)井筒中壓力梯度方程進(jìn)行分析，公式如下：

壓力梯度方程

根據(jù)壓力梯度方程可知，井筒中任一位置的壓力梯度與重力、摩阻、動(dòng)能壓降梯度這三項(xiàng)有關(guān)，其中動(dòng)能壓降梯度與重力與油管尺寸無(wú)關(guān)，摩擦阻力與壓力梯度關(guān)系密切，考慮到氣井存在出液現(xiàn)象，這里選擇部分粗糙管紊流區(qū)摩阻計(jì)算公式，來(lái)分析油管尺寸對(duì)油管摩阻的影響。

由公式可以得出，管徑D增大，摩阻λ減?。辉谶@里，我們選取Jain摩阻公式進(jìn)行分析：

Jain摩阻公式

λ——摩阻系數(shù)；d——油管直徑

由Jain摩阻公式可以看出，隨著d減小，摩阻系數(shù)f增大，就會(huì)增大油管的摩阻損失，進(jìn)而增大井筒壓力梯度，增大井底流壓。

井底流壓增加，氣井產(chǎn)能下降，下面結(jié)合氣井產(chǎn)能方程進(jìn)行分析：

在目前地層壓力下，假設(shè)一系列產(chǎn)量，在不同產(chǎn)量下根據(jù)地層壓力和產(chǎn)能方程計(jì)算出井底流壓，根據(jù)上面的井底流壓公式計(jì)算出不同油管尺寸下的井口壓力，并繪制出氣井流入動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)和不同油管尺寸下的流出動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。

流壓和不同油管尺寸下的井口壓力數(shù)據(jù)表

由表得出氣井流入動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)和不同油管尺寸下的流出動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)：

根據(jù)圖中兩種曲線(xiàn)的交點(diǎn)，在相同井底壓力下，可以統(tǒng)計(jì)出油管尺寸和產(chǎn)量的關(guān)系數(shù)據(jù)。

油管尺寸序號(hào)1 2 3 4 5 6（英寸）In 11?22?33?（內(nèi)徑大?。﹎ m 2540.350.36275.988.6產(chǎn)量(104m3/d)5.998.759.119.239.289.29

由數(shù)據(jù)表和曲線(xiàn)圖可以看出，當(dāng)油管直徑從1″增到112″時(shí)，其產(chǎn)量增加幅度很大；管徑從112″增到2″時(shí)，其產(chǎn)量增幅較大；當(dāng)管徑增到212″時(shí)，產(chǎn)量有一定的增加，但幅度減小；管徑增到3″時(shí)，產(chǎn)量增加很小，管徑再增加產(chǎn)量增加非常小。

1.2 油管尺寸對(duì)氣井臨界攜液流量的影響

通過(guò)Turner模型計(jì)算不同油管尺寸下氣井的臨界攜液流量：

式中A為油管截面積，在相同的地層壓力下，比較油管尺寸與臨界流量的關(guān)系。

臨界流量壓力(M Pa)1234567825mm 0.220.310.370.430.490.530.580.6240.3 mm 0.560.790.971.131.261.391.51.650.3 mm 0.871.231.521.751.972.162.332.562 mm 1.321.872.32.662.993.283.553.875.9 mm 1.982.813.453.994.484.915.325.69

以管徑為橫坐標(biāo)，壓力為縱坐標(biāo)，繪制下圖：

從圖中可以看出，不同油管尺寸在不同井底壓力下，臨界流量不同，油管尺寸越小，臨界流量越低，氣井可以根據(jù)臨界流量選擇油管尺寸。

2 結(jié)語(yǔ)

合理選擇氣井油管內(nèi)徑要綜合考慮氣井的產(chǎn)量和油管的摩阻壓降損失、氣井?dāng)y液能力等因素的影響，油管尺寸選擇過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)氣井正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響。

[1]張同義,張曉輝,齊占奎.計(jì)算氣井油管摩阻系數(shù)的新方法［J］.天然氣工業(yè)，2007,27（3）：92-94.