水平井积液分析方法

2014-09-22张泽芳张玉海吕鹏德中国石油吉林油田公司吉林松原138000

化工管理 2014年15期

张泽芳张玉海吕鹏德（中国石油吉林油田公司吉林松原 138000）

对于水平井而言，由于其井筒中直井段的垂直管流和水平井段的水平管流并存，是一个统一流动体，因此水平井全井筒气井携液流动的运动机理与单一直井的垂直井筒中截然不同，不能简单地使用直井的携液流量计算公式或者其修正公式去计算水平井的临界携液流量，需要对直井段和水平井段区别对待，并做整体分析，从而保证积液分析结果有实际的指导意义。

一、水平井直井段积液分析方法

1.临界流量计算法

水平井的直井段的流动状态与直井一致，因此其积液分析方法可以直接应用直井的临界携液流量计算模型计算分析气井临界携液流量，并与气井实际产气量进行对比分析，实际产量大于临界携液流量时井底不积液，反之井底积液；分析结果可以通过直井段压力梯度测试进行验证。

积液分析的关键是临界流量计算模型的确定。对Turner模型和李闽模型两种不同计算模型进行对比分析，两者之间存在着很大的差异：①在Turner模型中假设液滴为球形，而在上述的模型中液滴形状改变为扁平形；②阻力系数之间存在着差异，假设液滴为球形的阻力系数为0.44，而假设液滴为扁平形状的阻力系数则大约等于1.0；③即使是在假设液滴形状相同的情况下，Turner模型的阻力系数也比上述模型的大很多。因此，采用李闽模型确定出的临界速度和临界流量比Turner模型的小许多。

现场应用时需要结合气井的实际生产数据进行验证，以确定适合的临界携液模型。

2.压力梯度测试法

流压或静压梯度测试是确定气井是否积液和积液液面高度最有效的方法。压力测试就是测量关井及生产过程中不同深度的压力，压力梯度曲线与流体密度和井深有关。利用井筒压力梯度测试数据资料回归曲线分析井筒流体相态，当测试工具遇到油管中的液面时，曲线斜率会有明显变化，根据解释结果确定井筒液面深度。

二、水平井水平段的积液分析方法

水平井或斜井井筒内，液滴经过短距离的上升或者降落就会接触管壁，同时，静水压力在横向井段损失很小，直井段静水压降较大，此时不能直接应用直井的临界流动模型。

通过质点理论推导适合水平井的临界流量模型计算公式为：

式中：C1为举升系数；A 1为举升力作用于液滴上的截面积，m2；Cle为有效举升系数；Vg为气体速度,m/s；Rep为液滴雷诺数；

如果Cle>0.09，C1=C le；Cle<0.09，C1=0.09。

实际气藏水平井临界携液流量与井筒长度、直径、平滑程度都有关系。在水平井情况下，液滴与管壁距离非常近，缓冲距离短，很容易产生积液。采用液滴质点理论求得的水平气井携液临界流量仅考虑了单个液滴的受力情况，并没有考虑实际气井是大量液滴的集合体，忽略了液滴间和液滴与管壁间的相互影响。另外，当气体流速大到使韦伯数达到临界值时，速度压力起主导作用，液滴容易破坏。因此上述公式是把韦伯数30作为临界值推导出来的，实际应用中还需要根据实际情况进行修正。

三、水平井全井段的积液分析方法

水平井的积液分析可以分别通过直井段和水平井井段的不同方法进行预测，但实际的水平井是一个整体，比较理想的分析方法应该是全井段的综合考虑，因此，最适合的分析方法是通过节点分析软件预测井筒流体状态。

产水气井井筒多相流通常分为四种基本流型—泡状流、段塞流、段塞-环流（过渡流）、环雾流；不同的流型取决于在流动断面气相和液相的流速以及气相与液相含量。

泡状流是指油管几乎全部充满液体（持液率接近100%），自由气以小气泡形式存在于液体中，井筒压力梯度液相控制（压力梯度高）；段塞流是指气泡在上升的过程中不断增大，聚集成较大的气泡，液相仍然是连续相；过度流是指气相为连续相，液相为分散相，气相为压力梯度的控制因素；环雾流是指气体为连续相，大部分液体以液滴形式存在于气相中，压力梯度主要受气相影响；产液气井中可能出现的流态自下而上依次为泡状流、段塞流、过渡流和环雾流，同一口井内不可能出现完整的流态变化，但流态的变化对井筒压能损失和气井产能的影响是很显著。

利用节点分析可以实现水平井全井筒流态分析，它的分析基本流程主要包括：

①首先根据气井的井身结构数据建立气井全井筒模型；

②根据测试及试采生产数据，输入井口、井筒及井底参数，预测井筒压力温度分布；

③根据压力温度分布情况，预测井筒流态状态并确定不同井段的流型。

四、积液分析方法应用及效果

长深平L井是吉林油田一口采用多级压裂改造后利用套管直接生产的气井，本井生产过程后期出现生产压力下降和产气量逐步降低的现象，为了确定原因进行以下分析：

1.结合井口压力及产量数据，根据临界携液流量理论（李闽模型），分别计算6mm、7mm、8mm、10mm、12mm油嘴测试过程中，临界携液流量为10-12万方/天，对应产气量12.4-31.75万方/天。产气量大于临界携液流量，满足携液要求。

2.利用井筒压力梯度测试数据资料回归曲线，通过拟合压力随深度基本呈线性变化，确定长深平L井井筒内流体相态为气态单相流体，初步判断长深平L井气井无积液，结论与临界携液流量方法分析结果吻合。

3.结合测试时的生产数据，利用软件对全井筒流态进行分析，结果显示本井水平井段A点（3720米）之上为过渡流，水平井段为段塞流，这为本井后期确定产液影响气井产能，需要通过不压井作业更换小直径生产管柱提供了依据。

与压力梯度数据对比分析可以看出，500米位置压力梯度实测压力19.7MPa，温度71.7℃，预测压力19.79MPa，温度结果为76.4℃。2950米位置压力梯度实测压力23.45MPa，温度123.7℃,软件预测压力23.32MPa，温度124.0℃，因此压力梯度测试对软件整体预测也有一定的指导意义。