李 娜,黃炳光,操銀香(西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500)

黃德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 635000)

普光氣田氣井合理配產(chǎn)方法分析

李 娜,黃炳光,操銀香(西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500)

黃德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 635000)

應(yīng)用最優(yōu)化理論，針對(duì)普光氣田具體實(shí)際情況，根據(jù)流體流動(dòng)的全部或部分流程，在一系列約束條件下建立適合普光氣田的“優(yōu)化動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型”，以“優(yōu)化動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型”獲得的最大產(chǎn)氣量作為單井合理產(chǎn)氣量。目前普光氣田井筒沒有積液，但氣田存在邊、底水，用該方法得到的配產(chǎn)量能達(dá)到控水的目的。并且對(duì)單井合理產(chǎn)氣量進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，研究了單井配產(chǎn)氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑之間的關(guān)系。結(jié)果表明,氣嘴直徑達(dá)到一定值后，單井配產(chǎn)氣量將不再增加，而保持穩(wěn)定；氣嘴的大小與氣嘴最大開度并不是一個(gè)簡單的線性變化關(guān)系。

普光氣田；氣井配產(chǎn)；約束條件；配產(chǎn)方法

普光氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi)，川東斷褶帶石廟-普光北東[1]向背斜構(gòu)造帶上，是川東北已探明的大型碳酸鹽巖構(gòu)造-巖性氣藏,其主要含氣層系是上二疊統(tǒng)長興組及下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組。普光氣田屬于海相特大型、高豐度、高產(chǎn)、低溫、常壓、高硫化氫氣藏，同時(shí)還具有邊底水、儲(chǔ)層空間非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，為了保證氣田整體上高效生產(chǎn)，同時(shí)降低壓力快速下降而導(dǎo)致邊底水錐進(jìn)對(duì)生產(chǎn)造成的影響，提高單井的開發(fā)效果，必須根據(jù)單井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、氣井的實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行優(yōu)化配產(chǎn)，使氣田達(dá)到開發(fā)要求。就目前礦場實(shí)際應(yīng)用來看[2]，確定合理產(chǎn)量的方法也較多，如取氣井絕對(duì)無阻流量的1/3～1/6作為單井的合理產(chǎn)氣量，但該方法沒有考慮氣藏的非均質(zhì)性等影響因素。為此，筆者針對(duì)普光氣田具體實(shí)際情況，從優(yōu)化的角度，在一定約束條件下建立了確定普光氣田單井合理產(chǎn)氣量的最優(yōu)控制模型。

1 約束條件

確定合理氣井產(chǎn)量是氣田高效、科學(xué)開發(fā)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)氣田長期高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的前提條件，單井的合理產(chǎn)氣量是指在一定的約束條件下獲得的最大產(chǎn)氣量，所以確定約束條件就顯得極為重要。

1)井底壓力計(jì)算 由于普光氣田目前存在邊底水，在干氣井井底流壓計(jì)算[3]的基礎(chǔ)上，建立采用如下考慮氣井產(chǎn)水時(shí)的井底壓力計(jì)算公式：

(1)

2)積液氣井最小流速 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際要求，一般采用橢圓模型(李閩模型)[4]計(jì)算臨界攜液量。橢圓模型(李閩模型)認(rèn)為氣井?dāng)y液過程中，運(yùn)動(dòng)的液滴在壓差作用下呈橢球形，而不是Turner假設(shè)的球體，符合現(xiàn)場實(shí)際。根據(jù)橢球形進(jìn)行氣井?dāng)y液公式的推導(dǎo)，得出氣井?dāng)y液臨界流量公式[5]為：

(2)

式中，p為壓力，MPa；Z為氣體偏差因子；T為熱力學(xué)溫度，K；A為油管截面積，m2；v為氣井排液最小流速，m/s。

4)氣井穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間 設(shè)日產(chǎn)量為qsc，則在穩(wěn)產(chǎn)年限內(nèi)的累積產(chǎn)氣量為：

Gp=atqsctn

(3)

式中，Gp為累積產(chǎn)氣量，108m3；αt為有效生產(chǎn)天數(shù)，d；t為穩(wěn)定生產(chǎn)年限，a(或mon)；n為氣藏生產(chǎn)井?dāng)?shù)。

對(duì)于非均勻布井的封閉性氣藏，單井的壓力可近似表示為：

(4)

式中，Gj(j=1，2，…，n)為單井控制儲(chǔ)量，m3；pi為原始條件下的壓力,MPa；Zi為原始偏差因子。

2 合理產(chǎn)氣量的確定

針對(duì)普光氣田的實(shí)際情況，建立了確定普光氣田單井合理產(chǎn)氣量的最優(yōu)控制模型。單井合理產(chǎn)氣量的數(shù)學(xué)模型為(目標(biāo)函數(shù))：

maxqsc(a1,a2,a3,…,a15,pR,psep)

(5)

由上述的氣藏單井合理產(chǎn)氣量的數(shù)學(xué)模型和所給出的一系列約束條件，可以確定普光氣田的單井合理產(chǎn)氣量。

3 實(shí)例計(jì)算與分析

1) 計(jì)算結(jié)果 普光氣田P104-1井目的層位：飛仙關(guān)組～長興組；井段：5503.7～5892.6m；氣層厚度219.1m，共測井解釋273.5m(垂厚232.1m)/52層，氣藏溫度120℃，油管內(nèi)徑76mm，氣液兩相界面張力30mN/m，氣嘴最大直徑為12mm。P104-1井?dāng)y液臨界流量計(jì)算結(jié)果見表1。由表1可以看出，P104-1井?dāng)y液臨界流量小于產(chǎn)氣量，氣井未積液，由于普光氣田目前產(chǎn)凝析水可以直接用單相流計(jì)算井底壓力。

圖1 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)各部分壓降示意圖

計(jì)算結(jié)果如表2。由表2可以看出P104-1井的配產(chǎn)量為62×104m3/d，高于該井無阻流量百分比確定的配產(chǎn)量。

表1 P104-1井?dāng)y液臨界流量計(jì)算結(jié)果

表2 P104-1井優(yōu)化配產(chǎn)計(jì)算結(jié)果

2)參數(shù)敏感性分析(氣嘴大小影響) 針對(duì)普光氣田P104-1井的同一套數(shù)據(jù)采用不同的氣嘴大小進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果如表3所示。單井配產(chǎn)氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑曲線如圖2所示。

圖2 單井配產(chǎn)氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑關(guān)系圖

表3 不同氣嘴條件下計(jì)算結(jié)果

由圖2(a)可以看出：①當(dāng)氣嘴最大直徑比較小時(shí)，曲線隨氣嘴最大直徑的增加而快速上升；②當(dāng)氣嘴最大直徑比較大時(shí)，曲線呈緩慢上升狀態(tài)，隨著氣嘴最大直徑的增加，曲線越來越平緩，最終趨于水平狀態(tài)。表明氣嘴最大直徑達(dá)到一定值后，單井配產(chǎn)氣量將不再增加，而保持穩(wěn)定。建議普光氣田氣井在配產(chǎn)時(shí)，取12mm氣嘴比較適宜，最大不超過15mm氣嘴，因?yàn)樵?5mm之后增加氣嘴并不增加產(chǎn)氣量。

由圖2(b)可以看出：①當(dāng)氣嘴最大直徑比較小時(shí)，氣嘴最大開度變化不大；②當(dāng)氣嘴最大直徑比較大時(shí)，氣嘴最大開度呈快速下降狀態(tài)；③隨著氣嘴最大直徑的繼續(xù)增加，曲線下降越來越平緩，表明氣嘴直徑的大小與氣嘴最大開度之間并不是一個(gè)簡單的線性變化關(guān)系。

4結(jié)論

1)無阻流量百分比確定的配產(chǎn)量為48×104m3/d，筆者的配產(chǎn)方法得到的配產(chǎn)量為62×104m3/d，地層壓力為52MPa，目前井筒沒有積液，但普光氣田存在邊、底水，用該方法得到的配產(chǎn)量一方面能達(dá)到控水的目的，計(jì)算出的合理配產(chǎn)量符合普光氣田的實(shí)際生產(chǎn)狀況。

2)單井配產(chǎn)氣量隨氣嘴開度的增加而上升，當(dāng)氣嘴直徑達(dá)到一定值后，單井配產(chǎn)氣量將不再增加，而保持穩(wěn)定。建議普光氣田氣井在配產(chǎn)時(shí)，取12mm氣嘴比較適宜，最大不超過15mm氣嘴。

3)氣嘴最大開度隨氣嘴直徑的增加卻沒有發(fā)生變化，當(dāng)氣嘴直徑達(dá)到一定值后，氣嘴開度開始下降，最終下降到0%，表明氣嘴的大小與氣嘴最大開度并不是一個(gè)簡單的線性變化關(guān)系。

[1]楊福濤.普光氣藏地質(zhì)特征研究方法綜述[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(3):45-47.

[2] 尚萬寧.氣井優(yōu)化配產(chǎn)研究[D].成都：西南石油大學(xué),2002.

[3] 郭翼義.天然氣井流計(jì)算及試井理論分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[4] 黃炳光,劉蜀知,唐海,等.氣藏工程與動(dòng)態(tài)分析方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

[5] 王怒濤.實(shí)用氣藏動(dòng)態(tài)分析方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011.

[6] 李仕倫.天然氣工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[編輯] 洪云飛

TE377

A

1673-1409(2012)05-N136-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.045

2012-01-25

李娜(1985-)，女，2008年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事油氣藏工程和試井方面的研究工作。