金大權(quán) 張 春 王 晉 陳增輝

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

0 引言

井底流壓是評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能及生產(chǎn)壓差的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)。蘇里格氣田由于在生產(chǎn)油管中下入井下節(jié)流器，使生產(chǎn)過(guò)程中不能通過(guò)下入儀器準(zhǔn)確測(cè)取井底流動(dòng)壓力。因此，為確定這類氣井在生產(chǎn)過(guò)程中井底流壓的變化，有必要探索一種簡(jiǎn)單易行的井底流壓計(jì)算方法，計(jì)算蘇里格氣田氣井的井底流壓，以滿足單井產(chǎn)能評(píng)價(jià)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析的需要，為氣田地質(zhì)研究及生產(chǎn)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 概況

1.1 氣田地質(zhì)

蘇里格氣田上古生界氣藏是典型的“低壓、低滲、低豐度”巖性氣藏，有效砂體為普遍低滲透河道砂巖，其分布多呈窄條帶狀、孤立狀，連續(xù)性和連通性差［1］。氣藏?zé)o明顯氣水界面［2］，氣田中區(qū)平均產(chǎn)出水氣比約為0.49 m3／104m3，產(chǎn)水水型為氯化鈣淡化地層水，氣藏溫度梯度為0.030 9℃／m，各區(qū)塊氣質(zhì)組分穩(wěn)定，甲烷含量約為91.2%，相對(duì)密度為0.595 2～0.614 7。

1.2 井筒結(jié)構(gòu)

蘇里格氣田直井、叢式井一般采用雙層套管完井（表層套管、氣層套管），壓裂試氣時(shí)在氣層套管中下入油管及配套壓裂工具［3］，壓裂后封隔器一般會(huì)自動(dòng)解封，油管與油套環(huán)空通過(guò)井下的壓裂滑套或喇叭口連通。試氣完成后直接將壓裂管柱作為生產(chǎn)管柱使用。投產(chǎn)后在油管內(nèi)下入節(jié)流器［4］，通常下入深度到1 900 m左右。生產(chǎn)過(guò)程中天然氣經(jīng)節(jié)流器節(jié)流降壓后上升進(jìn)入地面輸氣管線，油套環(huán)空內(nèi)氣體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。井底流壓等于套壓與油套環(huán)空氣柱產(chǎn)生的靜壓值之和。因此，在油套連通及油套環(huán)空不存在積液的情況下，氣井生產(chǎn)過(guò)程中井底流壓可通過(guò)油套環(huán)空的靜止氣柱壓力來(lái)進(jìn)行計(jì)算，見圖1。

圖1 氣井井筒結(jié)構(gòu)示意圖

2 流壓簡(jiǎn)易計(jì)算公式推導(dǎo)

2.1 井底流壓常用計(jì)算方法

目前計(jì)算氣井井底流壓的方法很多［5］，這里介紹常用的兩種計(jì)算方法［6］，即平均溫度、平均偏差系數(shù)方法和Cullender-Smith方法。

平均溫度、平均偏差系數(shù)法：

式中，pwf、pmf、ptf、分別為氣井井底、井筒中部、井口、平均流動(dòng)壓力，MPa；Twf、Tmf、Ttf、分別為管柱內(nèi)氣體井底、井筒中部、井口、平均溫度，K；Zwf、Zmf、Ztf分別為氣井井底、井筒中部、井口天然氣偏差系數(shù)；為在、條件下的天然氣偏差系數(shù)；f為摩阻系數(shù)；γg為氣體相對(duì)密度；qsc為產(chǎn)氣量，m3／d；H為井口至氣層中部的垂直深度，m；d為油管內(nèi)徑，m。

上述兩種方法在計(jì)算時(shí)需要代入氣體溫度、氣體相對(duì)密度及偏差系數(shù)等參數(shù)，過(guò)程繁瑣，各參數(shù)的取值都會(huì)影響計(jì)算精度。此外即使氣藏沒有邊水或底水，天然氣中或多或少都會(huì)有凝析水，天然氣中含水量的多少，直接影響了這兩種方法的計(jì)算精度［7］。因此有必要根據(jù)氣田實(shí)際情況探索更簡(jiǎn)單、更準(zhǔn)確可靠的計(jì)算方法。

2.2 簡(jiǎn)易計(jì)算公式推導(dǎo)

根據(jù)氣井油套連通關(guān)系，井底流壓可轉(zhuǎn)化為通過(guò)油套環(huán)空靜止氣柱壓力計(jì)算得到。下面應(yīng)用靜止氣柱井底壓力常用的“平均溫度、平均偏差系數(shù)”方法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)線性回歸公式方法進(jìn)行應(yīng)用分析，判斷兩種計(jì)算方法在計(jì)算油套環(huán)空靜止氣柱井底壓力時(shí)存在的誤差大?。?］。

1）平均溫度、平均偏差系數(shù)方法。該方法計(jì)算靜止氣柱井底壓力的公式為：

式中， pws為靜止氣柱井底壓力，MPa； pts為靜止氣柱井口壓力，MPa。

2）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)線性回歸分析法。試驗(yàn)在蘇里格氣田蘇5、蘇6、蘇10、蘇36-11、蘇東41-33區(qū)塊累計(jì)選取55口不同壓力、未投放節(jié)流器氣井下入壓力儀器進(jìn)行壓力測(cè)試，測(cè)試前平均關(guān)井45 d。通過(guò)對(duì)測(cè)試時(shí)井口油壓與對(duì)應(yīng)壓力梯度進(jìn)行線性回歸分析（圖2），得出井底壓力與油壓、井筒壓力梯度之間的關(guān)系式為（以下稱“簡(jiǎn)易計(jì)算公式”）：

圖2 井口油壓與壓力梯度線性回歸曲線圖

3）簡(jiǎn)易計(jì)算公式的誤差分析。將試驗(yàn)選取的55口實(shí)測(cè)井井口套壓分別帶入公式（3）、（4）中進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)氣藏流體性質(zhì)及氣藏地溫梯度，公式（3）中取， γg取0.603 6，取0.85。兩種方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果情況見表1。結(jié)果表明：55口井平均溫度、平均偏差系數(shù)計(jì)算方法的絕對(duì)誤差為0.15 MPa，簡(jiǎn)易計(jì)算公式法計(jì)算誤差為0.16 MPa。說(shuō)明應(yīng)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)線性回歸得到的簡(jiǎn)易計(jì)算公式法計(jì)算較可靠，適用于蘇里格氣田油套環(huán)空靜止氣柱井底壓力的計(jì)算。

3 應(yīng)用效果分析

根據(jù)氣井油套連通關(guān)系及氣井使用油管的生產(chǎn)實(shí)際情況，利用推導(dǎo)出的簡(jiǎn)易計(jì)算公式，將氣井套壓和井深數(shù)據(jù)代入該公式中進(jìn)行計(jì)算，可算出環(huán)空氣柱井底壓力，即可得到井底流壓。

為驗(yàn)證簡(jiǎn)易計(jì)算公式計(jì)算井底流壓的實(shí)用性及準(zhǔn)確性，選井進(jìn)行井底流壓測(cè)試，與簡(jiǎn)易計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。測(cè)試選井時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)原則：① 通過(guò)生產(chǎn)期間油壓、套壓變化能確定井下壓裂工具上的封隔器解封（油套環(huán)空與油管連通）；②氣井未投放節(jié)流器，測(cè)試儀器能下至井底測(cè)試。測(cè)試時(shí)分別在蘇5、蘇6、蘇10、蘇36-11、蘇東41-33區(qū)塊選取87口井進(jìn)行油管流壓測(cè)試，氣井在流壓測(cè)試時(shí)準(zhǔn)確錄取氣井的套壓，實(shí)測(cè)結(jié)果與簡(jiǎn)易計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果對(duì)比見表2。經(jīng)過(guò)對(duì)比，平均絕對(duì)誤差為0.184 MPa，說(shuō)明應(yīng)用該公式得到的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

表1 兩種井底壓力計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

表2 氣井實(shí)測(cè)井底流壓與簡(jiǎn)易計(jì)算公式法計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)線性回歸分析得到的計(jì)算氣井井底流壓的簡(jiǎn)易計(jì)算公式，適用于目前蘇里格氣田大部分常規(guī)直井、叢式井井底流壓計(jì)算，此外在關(guān)井及井底不存在積液條件時(shí)，也適用于井底靜壓的計(jì)算。該方法與目前常用的平均溫度、平均偏差系數(shù)法和Cullender-Smith方法相比，具有帶入?yún)?shù)少、計(jì)算簡(jiǎn)單、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性較高等特點(diǎn)。但在應(yīng)用過(guò)程中，還需要注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：一是對(duì)于叢式井和大斜度井，簡(jiǎn)易計(jì)算公式中的深度要為井口至氣層中部之間的垂直深度；二是應(yīng)用簡(jiǎn)易計(jì)算公式計(jì)算井底流壓時(shí)，要求生產(chǎn)管柱上的封隔器解封（分層壓裂時(shí)下入），氣井油套連通，油套環(huán)空不存在積液或積液量非常少；三是要求生產(chǎn)油管要下入氣層深度位置，氣層位置上部至井口之間油管密封性要好，不存在油管絲扣密封不嚴(yán)或腐蝕穿孔問題。

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