氣井合理生產(chǎn)壓差確定研究

萬曉飛，張建

氣井合理生產(chǎn)壓差確定研究

萬曉飛1，張建2

（1. 陜西延長石油（集團）油氣勘探公司質(zhì)量監(jiān)督中心，陜西 延安 716000；2. 陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司延長氣田采氣三廠，陜西 延安 716000）

近年來我國對環(huán)境的要求愈來愈嚴(yán)格，進入十四五時期，國家更是提出了“碳達峰、碳中和”的環(huán)境目標(biāo)，加之我國經(jīng)濟總體量不斷快速增加，對能源的需求也急劇上升。為同時滿足經(jīng)濟的發(fā)展與環(huán)保的高要求，清潔能源的使用需求勢必快速增加。天然氣作為清潔能源之一，其需求也會隨之快速增加。生產(chǎn)壓差是氣井開采過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，生產(chǎn)壓差過小，經(jīng)濟效益差，生產(chǎn)壓差過大，氣井產(chǎn)量遞減快，采收率低。因此，如何確定氣井合理生產(chǎn)壓差就顯得尤為重要。對氣井合理生產(chǎn)壓差的確定進行了研究分析，對提高氣井采收率、保障氣井高效開發(fā)具有重要意義。

天然氣藏；合理生產(chǎn)壓差；高效開發(fā)；提高采收率

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，能源需求越來大，與此同時，對環(huán)保的要求愈來愈嚴(yán)格。作為清潔能源的天然氣必然在今后的經(jīng)濟社會中扮演越來越重要的角色，其需求會越來越大，保障天然氣高效開采就顯得極具意義。天然氣合理生產(chǎn)壓差是實現(xiàn)天然氣高效開發(fā)的主要影響因素之一。若生產(chǎn)壓差過小，氣井經(jīng)濟效益差；若生產(chǎn)壓差過大，氣井產(chǎn)量快速降低，采收率下降[1-4]。本文對確定氣井合理生產(chǎn)壓差進行了分析研究。

1 經(jīng)驗法

經(jīng)驗法是根據(jù)氣井生產(chǎn)經(jīng)驗確定生產(chǎn)壓差，該方法快速簡便，目前常用的經(jīng)驗法有原始地層壓力法與物性法兩種。

原始地層壓力法是取原始地層壓力的0.1～0.15倍作為氣藏合理生產(chǎn)壓差[5]。B區(qū)5口氣井原始地層壓力分布在21.01～25.39 MPa，采用該方法計算B區(qū)5口井合理生產(chǎn)壓差分布在2.10～3.81 MPa，如表1所示。

表1 原始地層壓力法確定氣井合理生產(chǎn)壓差

物性法是依據(jù)儲層物性，確定氣井合理生產(chǎn)壓差，如表2所示，主要分為3類：I類，滲透率小于1.5mD，合理生產(chǎn)壓差為4 MPa；II類，滲透率介于1.5～2 mD，合理生產(chǎn)壓差為3.5 MPa；III類，滲透率大于2 mD，合理生產(chǎn)壓差為3.0 MPa[6]。

表2 物性法氣井合理生產(chǎn)壓差確定標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)物性法確定B區(qū)5口氣井合理生產(chǎn)壓差見表3，B01、B03井合理生產(chǎn)壓差為3.00 MPa；B02、B05井合理生產(chǎn)壓差為3.50 MPa；B04井合理生產(chǎn)壓差為4.0 MPa。

表3 物性法確定氣井合理生產(chǎn)壓差

2 采氣指數(shù)法

氣井產(chǎn)能方程如下式（1）所示，天然氣在儲層中滲流需克服摩擦阻力與慣性阻力，式中右邊為克服氣體滲流過程中沿程摩擦阻力，2為克服氣體滲流過程中沿程慣性阻力。當(dāng)生產(chǎn)壓差較小時，氣體在儲層中滲流主要用于克服沿程摩擦阻力，氣井產(chǎn)量與壓差成線性關(guān)系，如圖1中直線1所示；當(dāng)壓差增加到一定程度后，氣體在儲層滲流不僅要克服摩擦阻力還要克服慣性阻力，降低儲層能量的利用率，氣井產(chǎn)量與壓差成拋物線關(guān)系，如圖1中曲線2所示[7]。

式中：e—地層壓力，MPa；

wf—井底流壓，MPa；

—氣井產(chǎn)量，104m3/d；

—常數(shù)。

為了最大程度地利用好儲層能量，提高氣井穩(wěn)產(chǎn)周期，并盡可能提高氣井產(chǎn)能，取采氣指示曲線由直線段變?yōu)榍€段的臨界點對應(yīng)的生產(chǎn)壓差（圖1點0），作為氣井的合理生產(chǎn)壓差。

圖1 氣井指示曲線示意圖

依據(jù)采氣指數(shù)法，確定 B區(qū)5口氣井合理生產(chǎn)壓差2.24～3.52 MPa，如表4所示。對于產(chǎn)能較低、物性較差的氣井，如B04井，其在較大生產(chǎn)壓差下才會出現(xiàn)非線性滲流；對于產(chǎn)能較高、物性較好的氣井，如B03井，其非達西效應(yīng)出現(xiàn)的較早，對應(yīng)的合理生產(chǎn)壓差相對較小。

表4 采氣指數(shù)法確定氣井合理生產(chǎn)壓差

3 公式法

氣井產(chǎn)水是多數(shù)氣井生產(chǎn)過程中面臨的問題，對于產(chǎn)水氣井除采用第一、二部分方法外，還需考慮氣井產(chǎn)量高于最小攜液流量，此時對應(yīng)的壓力作為氣井合理生產(chǎn)壓差。

目前常用的最小攜液流量計算公式用下式表示[8]：

式中：—最小攜液流量，104m3·d-1；

—儲層溫度，℃；

—天然氣在溫度、壓力下對應(yīng)的壓縮系數(shù)；

—井底流壓，MPa；

—油管直徑，cm。

依據(jù)式（2），采用B區(qū)塊儲層參數(shù)，計算并繪制氣井在不同油管直徑下的最小攜液流量與生產(chǎn)壓差關(guān)系曲線，如圖2所示。圖2表明，油管直徑大小一定時，最小攜液流量隨生產(chǎn)壓差增大而減小，排水采氣應(yīng)具備一定生產(chǎn)壓差；當(dāng)生產(chǎn)壓差一定時最小攜液流量隨著油管直徑增大而減小，當(dāng)氣井排水能力差時，可更換為小直徑油管進行排水采氣。目前B區(qū)5口采氣井暫未見水，在其見后，可采用該方法確定各井合理生產(chǎn)壓差。

圖2 最小攜液流量與生產(chǎn)壓差關(guān)系曲線

4 結(jié) 論

1）依據(jù)原始地層壓力法B區(qū)5口井合理生產(chǎn)壓差分布在2.10～3.81 MPa；依據(jù)物性法確定B區(qū) 5口氣井合理生產(chǎn)壓差3.0～4.0 MPa；依據(jù)采氣指數(shù)法，確定 B區(qū)5口氣井合理生產(chǎn)壓差2.24～3.52 MPa，考慮最大程度地利用地層能量，提高氣井穩(wěn)產(chǎn)期，推薦采氣指數(shù)法確定氣井B區(qū)5口井合理生產(chǎn)壓差。

2）氣井產(chǎn)水是多數(shù)氣井生產(chǎn)過程中面臨的問題，需考慮氣井產(chǎn)量高于最小攜液流量，此時對應(yīng)的壓力可作為產(chǎn)水氣井合理生產(chǎn)壓差。

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Research on the Determination of Reasonable Production Pressure Difference for Gas Wells

1,2

（1. Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Oil and Gas Exploration Company Quality Supervision Center, Yan'an Shaanxi 716000, China; 2. Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd. Yanchang Gas Field No.3 Gas Production Plant, Yan'an Shaanxi 716000, China）

In recent years, my country’s environmental requirements have become more and more stringent. In the 14th Five-Year Plan period, China has even put forward the environmental goals of "carbon peak and carbon neutrality". In addition, the overall volume of my country’s economy continues to increase rapidly. The demand for energy has also risen sharply. In order to meet the high requirements of economic development and environmental protection at the same time, the demand for clean energy is bound to increase rapidly. Natural gas is one of the clean energy sources, and its demand will also increase rapidly. How to ensure the efficient extraction of natural gas is particularly important. The production pressure difference is one of the key links in the production process of a gas well. If the production pressure difference is too small, the economic benefits are poor, the production pressure difference is too large, the gas well production declines quickly, and the recovery rate is low. Therefore, how to determine the reasonable production pressure difference of a gas well is particularly important. In this paper, the determination of the reasonable production pressure difference of gas wells was researched and analyzed, which is of great significance for improving the recovery rate of gas wells and ensuring the efficient development of gas wells.

Natural gas reservoir; Reasonable production pressure difference; Efficient development; Enhanced oil recovery

2021-05-10

萬曉飛（1986-），男，新疆自治區(qū)庫爾勒市人，地質(zhì)工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）資源勘查工程專業(yè)，研究方向：油氣田質(zhì)量監(jiān)督。

TE377

A

1004-0935（2021）11-1691-03