苏里格气田井下节流气井产量递减规律研究

2018-08-22江乾锋毛振华刘会会李志超

石油化工应用 2018年7期

江乾锋，毛振华，杨辉，刘会会，李志超

（1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018）

油气藏产量递减分析，是油气藏工程中应用极为广泛的一种方法，它既可用来预测油气藏的未来产量变化，亦可用于开发后期油气藏最终采收率的估算，是实现气田合理开发的重要依据。在分析气井递减规律时，只有确定了与实际生产数据相匹配的预测模型，才能基于所选模型计算不同类型的单井产量递减率，并进行气井产量递减规律分析。而苏里格气田特殊性的开采方式-井下节流、井口增压，加之大多数气井井口无产量计量装置，导致通过少量有产量计量的单井实际生产数据分析得来的单井产量递减规律不能完全代表苏里格气田的递减规律。因此建立井下有节流的不同类型单井递减理论模型，进行气井产量递减规律分析，得到苏里格气田单井递减规律的理论依据是非常必要的。

1 井下节流器嘴流特征

在苏里格气田实际生产中，大部分气井在井下都要安装节流装置-油嘴[1]，用于控制气井的产量。节流器的圆形孔眼的油嘴（见图1）。

图1 节流器嘴流示意图

若上游压力P1保持不变，气体流量（标准状态下）将随下游压力P2的降低而增大。但当P2达到某值Pc时，流量将达到最大值即临界流量。若P2再进一步降低时，流量也不再增加。

所谓“临界流”是流体在油嘴喉道里被加速到声速时的流动状态。在临界流状态下，油嘴下游压力的变化对气井产量没有影响，因为压力干扰向上游的传播不会快于声速。因此，为了预测嘴流动态即产量与节流压降的关系，必须确定是否为临界流状态。

根据热力学原理，临界压力比为：

式中：K为气体绝热指数。

图2 嘴流特征示意图

根据气体嘴流等熵原理，对于非临界流状态，流量与压力比的关系为：

根据苏里格气田增压开采的实际情况，井口油压1.5 MPa，计算出P2=3 MPa，取天然气绝对系数K=1.25，计算出 P1=5.4 MPa，即：当 P1＞5.4 MPa 时，流动为临界流；当P1＜5.4 MPa时，流动为非临界流。

2 研究思路

分析单井产量递减最需要得到单井产量数据，再运用Arps递减模型进行拟合，最终得到单井递减规律。因此要结合苏里格气田Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层的平均物性参数和生产动态指标，分别建立单井数值模型，模拟出时间t与节流器入口压力P1的关系，再计算出井口产量q与时间t的关系，最后运用各种递减模型进行拟合（见图3）。

Arps根据矿场实际的产量递减数据，进行了统计与分析，得出了Arps产量递减模型的数学通式[2-4]：

图3 研究思路图

式中：q-递减t时间后的产量，t（油），104m3（气）；qi-初始递减产量，t（油），104m3（气）；n-递减指数；t-递减时间，单位可以是 a（年），mon（月），或是 day（天）；Di-初始递减率，单位是 a-1，mon-1，day-1，与时间单位对应。当递减指数n取不同值时，对应不同的递减模型和递减规律（见表1）。

表1 Arps递减模型类型（据文献[5]修改）

3 递减分析

以苏里格气田其中某一类直井为例，根据苏里格气田该类储层的平均物性参数，建立单井数值模型，再结合该类评价井生产动态指标去模拟井下节流器入口处流动压力与时间的关系。某类直井数值模型（见图4～图6）。

根据节流器嘴流原理，通过实际计算，入口压力P1＞5.4 MPa时气体流动处于临界流状态，当P1＜5.4 MPa时，流动为非临界流。因此将入口压力数据大于5.4 MPa的部分代入临界流公式计算，小于5.4 MPa的部分带入非临界流公式计算，分别得到临界流和非临界流状态下时间与产量之间的关系（见图7、图8）。