李曉慧，汪 潔，王菁玫，徐 晨

(1.中石化華北分公司，河南 鄭州 450006;2.中國石油大學(xué)，山東 青島 266000)

引 言

大牛地氣田位于陜蒙交界處，冬季環(huán)境溫度低，氣井生產(chǎn)亟需解決合理注甲醇量的問題，而目前甲醇注入量多根據(jù)環(huán)境溫度和氣井生產(chǎn)狀況進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性調(diào)整[1-2]，缺乏較為系統(tǒng)實(shí)用的理論指導(dǎo)。王永強(qiáng)等[3]結(jié)合往年甲醇用量變化特征，考慮甲醇的存在相體，建立了合理注醇量的計(jì)算方法;周玉榮等[4]總結(jié)現(xiàn)場氣井壓力溫度變化規(guī)律對(duì)水合物生成的影響，調(diào)整了注醇量和注醇設(shè)備;郭鋼等[5]利用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法，預(yù)測(cè)不同壓力條件下水合物形成的溫度，建立了合理注醇量的確定方法;針對(duì)Hammerschmidt注醇預(yù)測(cè)公式，易出現(xiàn)水量大甲醇密度小而引起的水合物堵塞的問題，齊寶軍等[6]對(duì)其進(jìn)行修正來滿足實(shí)際生產(chǎn)。本文提出了更為簡單實(shí)用的方法，利用氣田生產(chǎn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Plackett-Burman數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法及Pipesim軟件模擬技術(shù)，結(jié)合氣溫、氣井壓力、氣井生產(chǎn)情況等，獲得注醇建議表，可更直觀地指導(dǎo)氣井越冬生產(chǎn)，避免甲醇浪費(fèi)，從而達(dá)到降耗和環(huán)保的目的。

1 堵塞水平井的分類及典型井的選取

1.1 堵塞水平井的分類

根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及解防堵措施資料，對(duì)水平井堵塞情況進(jìn)行分析。水平井堵塞的影響因素有注醇量、井口油壓、環(huán)境溫度、產(chǎn)液量、管線長度、礦化度等。搜集大牛地氣田某采氣隊(duì)堵塞的水平井井號(hào)，按照某單個(gè)因素?cái)?shù)值的大小對(duì)所有氣井進(jìn)行排序及分類。

1.2 典型井的選取

針對(duì)堵塞影響因素多的實(shí)際情況，結(jié)合Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析法[7-12]，對(duì)影響堵塞的因素進(jìn)行敏感性分析，獲得重要影響因子對(duì)堵塞的貢獻(xiàn)度，并將分析結(jié)果應(yīng)用到典型井的選取，使對(duì)應(yīng)的典型井更有代表性，避免典型井選取的人為化。

通過PB方法篩選出水平井堵塞影響因子中具有顯著效應(yīng)的因子，計(jì)算各個(gè)因子對(duì)引起堵塞的貢獻(xiàn)度。選取如表1所示的6個(gè)可量化的堵塞因素，每個(gè)因子取高低2個(gè)水平值，水平值的選取依照對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。PB實(shí)驗(yàn)方法的流程如圖1，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2、圖2。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)因子水平值

圖1 PB實(shí)驗(yàn)建立流程

由圖2可知，各影響因素對(duì)引起堵塞的貢獻(xiàn)度由大到小依次為環(huán)境溫度、產(chǎn)液量、污水含醇率、井口油壓、管線長度和礦化度。用影響較大的因子作為控制條件選取典型井。影響最大的天然氣環(huán)境溫度為不可控因素，因此不評(píng)價(jià)這一指標(biāo)。按照PB實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，各類井的典型井選取時(shí)，首先將所有井按照產(chǎn)液量的大小排序，保證選擇的典型井的產(chǎn)液量近似等于該類井的平均值，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)多口符合該特征的典型井，再將滿足條件的井按污水含醇率進(jìn)行排序，保證選擇的典型井的污水含醇率近似等于這些井的平均值，若出現(xiàn)多口符合該特征的典型井時(shí)，以井口油壓為控制條件進(jìn)行選取，直到典型井選擇完畢。

2 合理注醇量的確定

由于目前地層壓力、儲(chǔ)層滲透性、人工裂縫參數(shù)、地層含水飽和度分布等數(shù)據(jù)不易獲得，靜態(tài)數(shù)據(jù)通常為氣井投產(chǎn)初期時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)，如果將這樣的數(shù)據(jù)輸入模型中，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致模型不符合當(dāng)前實(shí)際情況，出現(xiàn)儲(chǔ)層、井筒和采氣樹相關(guān)數(shù)據(jù)是投產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)，井口油壓、氣體組分、產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量和進(jìn)站壓力等數(shù)據(jù)是目前開發(fā)數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)堵塞部位多為采氣管線，利用Pipesim軟件的單井(單管)生產(chǎn)模擬與節(jié)點(diǎn)分析功能，對(duì)易堵部位進(jìn)行模擬。

表2 PB實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

圖2 PB實(shí)驗(yàn)方案貢獻(xiàn)度計(jì)算結(jié)果

模型用一源組件代替采氣樹，即供氣源頭。只需要提供井口油壓、井口溫度、采氣管線長度、采氣管線規(guī)格、產(chǎn)液量和組分等參數(shù)，即可建立單井模型(圖3)，而且這些數(shù)據(jù)都來源于現(xiàn)場采集，易獲取且準(zhǔn)確度高，可快速對(duì)任意單井進(jìn)行采氣管線壓降損耗預(yù)測(cè)及注醇量優(yōu)化。

圖3 Pipesim軟件單井模型示意圖

以產(chǎn)液量分類為例，研究該類典型井的合理注醇量(表3)。利用Pipesim軟件建立反映從井口到外輸?shù)膯尉畣味文Ｐ?，設(shè)計(jì)不同的注醇量方案(450、600、700、800、900、1200 L/d)進(jìn)行優(yōu)化(圖4)。

表3 產(chǎn)液量分類典型井模擬方案

圖4 Pipesim軟件優(yōu)化DP29H合理注醇量

圖4表明，DP29H井在日注醇量為1 200 L/d的情況下，采氣管線中無水合物生成，逐步降低注醇量至900 L/d，溫度壓力線接近水合物生成曲線2，進(jìn)一步降低注醇量至700 L/d時(shí)，采氣管線中達(dá)到生成水合物條件，即典型井DP29H最優(yōu)注醇量為900 L/d。同樣可獲得典型井DPH-35最優(yōu)注醇量為450 L/d。

3 現(xiàn)場實(shí)施及效果評(píng)價(jià)

根據(jù)提出的大牛地氣田合理注醇量的確定方法，以該采氣隊(duì)的水平井為研究對(duì)象，制訂了氣井注醇建議表(表4)。

表4 大牛地氣田某采氣隊(duì)氣井合理注醇量

按照表4，選取DPH-43井進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。據(jù)PB實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)產(chǎn)液量、井口油壓、管線長度、礦化度選擇典型井，并以產(chǎn)氣量和污水含醇率作為約束，最終獲得該井的合理注醇量。

DPH-43井目前井口平均油壓為6.37 MPa，平均產(chǎn)液量為4.77 m3/d，管線長度為8 000 m，礦化度為11 000 mg/L。對(duì)照表4，該井對(duì)應(yīng)的典型井依次是 DP36H、DPH-35、DPH-20、DPH-19，對(duì)應(yīng)的合理注醇量依次為800、450、900、1 000 L/d，獲得該井平均注醇量為787.5 L/d;DPH-43井平均產(chǎn)氣量為1.598×104m3/d，由表4可知，對(duì)應(yīng)的典型井為DPH-34，合理注醇量為600 L/d，平均法獲得DPH-43井的最終合理注醇量為693.75 L/d;此時(shí)DPH-43對(duì)應(yīng)的污水含醇率為14.54%，接近注醇量為189～1 355 L/d區(qū)間的污水含醇率(14.57%)，且在大牛地氣田合理污水含醇率范圍內(nèi)。

該井2013年10月12日至2013年11月6日，日均注醇量為323 L/d，堵塞次數(shù)為19次，逐漸上調(diào)日注醇量至700 L/d后，堵塞次數(shù)明顯減小，提高了氣井生產(chǎn)時(shí)率，保證了氣井平穩(wěn)生產(chǎn)，說明該合理注醇量的確定方法是可行的。

4 結(jié)論

(1)利用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)分析法對(duì)氣田水平井水合物生成的影響參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，獲得了參數(shù)對(duì)堵塞的貢獻(xiàn)度，大小依次為環(huán)境溫度、產(chǎn)液量、污水含醇率、井口油壓、管線長度和礦化度。

(2)基于對(duì)大牛地氣田往年水平井堵塞情況分析，結(jié)合Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)分析法進(jìn)行的敏感性分析，將分析結(jié)果應(yīng)用到對(duì)氣井的分類，可減小氣井分類、典型井選取的人為化和經(jīng)驗(yàn)性。

(3)堵塞部位多為采氣管線，利用Pipesim軟件建立反映從井口到外輸?shù)膯尉畣味文Ｐ?，?duì)注醇量進(jìn)行優(yōu)化。該方法數(shù)據(jù)獲取簡單準(zhǔn)確，理論依據(jù)強(qiáng)。

(4)獲得了合理注醇量建議表，該建議表按照井口油壓、產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量、注醇量等因素分類，給出了每類井的合理注醇量。

[1]何云，李克智，等.PIPESIM軟件在水合物生成預(yù)測(cè)及注醇制度優(yōu)化中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31(2):312-314.

[2]陳小飛，劉佳，等.氣井套管注醇工藝在氣田的試驗(yàn)及效果分析[J].石油化工應(yīng)用，2010，29(2-3):79-81.

[3]王永強(qiáng)，劉占良，等.榆林氣田合理注醇量計(jì)算方法及防堵認(rèn)識(shí)[J].石油地質(zhì)與工程，2007，21(4):98-101.

[4]周玉榮，陳兵，等.氣井甲醇注入優(yōu)化[J].石油化工應(yīng)用，2009，28(4):59-62.

[5]郭鋼，張建華.靖邊氣田水合物形成預(yù)測(cè)優(yōu)化注醇[J].石油化工應(yīng)用，2011，30(5):45-48.

[6]齊寶軍，魏克穎，等.長慶氣田預(yù)防水合物甲醇用量預(yù)測(cè)方法研究[J]. 石油化工應(yīng)用，2012，31(4):91-94.

[7]鄭軍，閆長輝，張文洪，等.大牛地氣田氣井最小攜液產(chǎn)量研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2011，18(1):70-73.

[8]鄭毅，周堍，等.耐溫蛋白酶蘇云金芽孢桿菌FS140液體發(fā)酵條件優(yōu)化[J].環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2007，13(5):708-712.

[9]Du，M ChanGan.Modeling hydraulic fracturing induced fracture networks in shale gas reservoirs as a dual porosity system[C].SPE132180，2010:1-7.

[10]Wang Jianwei，Liu Yang.Well performance modeling in Eagle Ford Shale Oil Reservoir[C].SPE44427，2011:1-6.

[11]劉建忠，熊亞紅，等.生物過程的優(yōu)化[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002，41(S0):132-136.

[12]馬鴻志，宮利娟，等.Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)燃料酒精的研究[J].環(huán)境科學(xué)，2008，29(5):1452-1456.