段鵬國，劉 鋒

（華北油氣分公司采氣二廠，陜西咸陽 712000）

井下節(jié)流氣井遞減規(guī)律及單井產(chǎn)能核定方法研究

段鵬國，劉 鋒

（華北油氣分公司采氣二廠，陜西咸陽 712000）

東勝氣田2015年開始采用井下節(jié)流中低壓集輸工藝進行開發(fā)，根據(jù)實際應(yīng)用情況及前人理論研究，分析了井下節(jié)流氣井產(chǎn)量與壓力變化之間的聯(lián)系，明確了其遞減規(guī)律，并在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合TOPAZE軟件，提出了井下節(jié)流氣井的產(chǎn)能核定的新方法。

井下節(jié)流；遞減規(guī)律；單井產(chǎn)能核定

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，氣藏屬正常溫度、低壓、低孔滲無邊底水定容彈性驅(qū)動巖性氣藏。因受天然氣組分、壓力、外界氣溫等因素影響，生產(chǎn)過程中易形成水合物地面管線及井筒堵塞，為防止水合物生成，降低地面建設(shè)成本，東勝氣田2015年規(guī)模開發(fā)以來，氣田集輸系統(tǒng)主要采用井下節(jié)流、井間串接、中低壓集氣工藝，生產(chǎn)過程中無穩(wěn)產(chǎn)期，產(chǎn)氣量隨壓力的下降而不斷遞減，產(chǎn)量的遞減在一定程度上減緩了壓力的下降，遞減規(guī)律復(fù)雜，明顯不同于高壓集輸模式下的定產(chǎn)降壓生產(chǎn)規(guī)律，產(chǎn)能核定存在一定難度[1-4]。

1 井下節(jié)流氣井遞減規(guī)律理論研究

井下節(jié)流是壓降、溫降過程。天然氣流通過節(jié)流裝置時，由于過流截面突然收縮，其流速會迅速增大，造成局部阻力增大，使其壓力顯著下降。節(jié)流前后的壓力與其流量的關(guān)系為[1]∶

式中：Qsc-標(biāo)準(zhǔn)狀況下通過氣嘴的天然氣體積流量（氣井產(chǎn)量），m3/d；d-氣嘴直徑，mm；p1、p2-節(jié)流器上、下流氣流壓力，MPa；γg-天然氣相對密度，無因次；T1-節(jié)流器上流端面處溫度，K；Z1-氣嘴入口狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)，無因次；k-天然氣絕熱指數(shù)，一般取1.25～1.3。

節(jié)流器上游壓力p1采用密度迭代法[2]計算，天然氣壓縮因子Z采用Dranchuk-Puruls-Robinson（DPR法）[3]方法計算，根據(jù)東勝氣田實際生產(chǎn)情況，定節(jié)后壓力5.5 MPa，將節(jié)流前后壓力p1、p2、壓縮因子Z、天然氣相對密度及節(jié)流器嘴徑等參數(shù)代入式（1）、式（2），計算不同嘴徑下，不同壓力p1下產(chǎn)氣量，繪制理論圖版（見圖1），可以得出以下結(jié)論：（1）隨著井底流壓下降，產(chǎn)氣量下降；（2）當(dāng)井底流壓下降到10 MPa后，即節(jié)流嘴前后壓力比大于0.555（天然氣絕熱系數(shù)k取值1.25）時，氣體流態(tài)由臨界流向非臨界流轉(zhuǎn)換；（3）隨著井底流壓下降，嘴徑越大時，氣井產(chǎn)量下降越快，達到非臨界狀態(tài)時，產(chǎn)氣量下降幅度增大。

2 生產(chǎn)過程中壓力產(chǎn)量變化規(guī)律

2.1 實際生產(chǎn)與理論研究的對比

根據(jù)3口生產(chǎn)井J66、J66P2S、J66P8H實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)套壓、產(chǎn)氣量、水氣比及氣體組分報告等數(shù)據(jù)，應(yīng)用公式（1）與（2）計算實際生產(chǎn)情況下產(chǎn)量、壓力變化規(guī)律，并與理論研究進行對比（見圖2），表明實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)氣量隨壓力的下降而遞減。

圖1 井下節(jié)流氣井產(chǎn)量壓力變化規(guī)律理論圖版

圖2 臨界流狀態(tài)下生產(chǎn)井產(chǎn)量壓力變化規(guī)律與理論對比圖版

表1 3口水平井生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

圖3 水平井歸一化生產(chǎn)曲線

2.2 遞減規(guī)律研究

選取工區(qū)生產(chǎn)時間較長井下節(jié)流水平井生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計（見表1），3口水平井因產(chǎn)能、配產(chǎn)等影響，產(chǎn)量壓力遞減差異較大。J66P2S井年量遞減率約30%，日均壓力降0.013 MPa，J66P20H井年量遞減率約12.7%，日均套壓降0.01 MPa，J66P8H井因配產(chǎn)較低，年產(chǎn)量遞減率約5.4%，日均壓力降0.009 MPa。

通過3口井生產(chǎn)數(shù)據(jù)歸一化處理后進行分析（見圖3）可以看出，（1）生產(chǎn)初期，壓力、產(chǎn)量迅速遞減，產(chǎn)量遞減率約4.8%；（2）生產(chǎn)2.5月，產(chǎn)量、壓力遞減相對較迅速，日均壓力降0.014 MPa，產(chǎn)量遞減8%；（3）生產(chǎn)3個月后，壓力、產(chǎn)量遞減進入相對平緩階段；日均套壓降0.09 MPa，生產(chǎn)9個月，產(chǎn)量遞減12%。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)氣量隨壓力的下降而不斷遞減，按照目前生產(chǎn)制度投產(chǎn)第一年產(chǎn)量遞減率約30%，日均套壓降0.011 3 MPa。

3 產(chǎn)能核定新方法研究

東勝氣田目前生產(chǎn)井?dāng)?shù)少，實際生產(chǎn)過程中單井產(chǎn)量、壓力變化規(guī)律差異性大，且投產(chǎn)后產(chǎn)氣量隨壓力的下降而不斷遞減，壓力產(chǎn)量變化規(guī)律預(yù)測較為困難，明顯有別于高壓集輸工藝下氣井投產(chǎn)后產(chǎn)量遞減規(guī)律[4]（見圖4）。

3.1 產(chǎn)能核定新方法的提出

圖4 高壓集輸模式下產(chǎn)量隨時間變化示意圖

中低壓集輸模式下，產(chǎn)量遞減的根本原因是壓力的下降，因此氣井產(chǎn)能的預(yù)測應(yīng)該以壓力變化為主導(dǎo)進行核定。具體核定方法：（1）根據(jù)前期生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在TOPAZE軟件中建立預(yù)測模型；（2）根據(jù)壓力下降指標(biāo)采用TOPAZE軟件進行模擬計算求取年累計產(chǎn)氣量；（3）根據(jù)年累計產(chǎn)氣量求取算數(shù)平均值核定日產(chǎn)能（見圖5）。

圖5 井下節(jié)流氣井產(chǎn)能核定示意圖

表2 東勝氣田2015年底產(chǎn)能核定與2016年實際生產(chǎn)情況對比表

圖6 J66井TOPAZE軟件模擬生產(chǎn)圖

圖7 J66井實際生產(chǎn)曲線圖

3.2 產(chǎn)能核定實例

根據(jù)本文3.1核定方法，對2015年3口生產(chǎn)井產(chǎn)能進行核定，對比實際生產(chǎn)結(jié)果，整體偏差比例2.7%（見表2），達到預(yù)測指標(biāo)。

J66井核定實例，在日均套壓降0.01 MPa的壓降速率下，根據(jù)TOPAZE軟件擬合年累計產(chǎn)氣657×104m3，計算平均日產(chǎn)能2.0×104m3（見圖6），該井實際生產(chǎn)616×104m3（見圖7），偏差比例6.2%。

4 結(jié)論

（1）井下節(jié)流氣井生產(chǎn)過程中隨著壓力的下降，產(chǎn)氣量發(fā)生遞減。

（2）隨著井底流壓下降，嘴徑越大時，氣井產(chǎn)量下降越快，達到非臨界狀態(tài)時，產(chǎn)氣量下降幅度增大，因此實際生產(chǎn)過程中需不斷優(yōu)化氣井配產(chǎn)，保持氣井產(chǎn)量遞減率維持在合理水平。

（3）井下節(jié)流氣井產(chǎn)能的核定應(yīng)以壓力變化為主導(dǎo)進行核定，根據(jù)設(shè)定壓力指標(biāo)核定產(chǎn)能。

（4）應(yīng)用本文提出產(chǎn)能核定方法，核定結(jié)果與實際生產(chǎn)相比偏差較小，具有很好的適應(yīng)性，可以推廣使用。

［1］ 雷群.井下節(jié)流技術(shù)在長慶氣田的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2003，23（1）：81-83.

［2］ 張玄奇.利用密度迭代法計算氣井的井底流壓［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報，2014，29（1）：56-65.

［3］ Dranchuk P M，Pu rvis R A，Robinson D B.Computer calculations of natural gas com pressibility factors using the standing and katz correlation［J］.Inst of Petroleum Technical Series，1974，36（4）：76-80.

［4］ 楊志浩，李治平，陳奎，等.產(chǎn)能遞減分析新方法及應(yīng)用：以大牛地致密氣藏為例［J］.斷塊油氣田，2015，22（4）：484-487.

Downhole throttle gas well diminishing and single well productivity verification method of study

DUAN Pengguo，LIU Feng
（Gas Production Plant 2 of Huabei Oil and Gas Field Branch，Xianyang Shanxi 712000，China）

Dongsheng gas fields began in 2015 with low pressure gathering in downhole throttling technology development,according to the practical application and theoretical research of predecessors,downhole throttling gas well production is analyzed and the connection between the pressure change,clear the law of diminishing.And on this basis,combining with TOPAZE software,puts forward the new methods of downhole throttling gas well production capacity for approval.

downhole throttling；diminishing；single well production capacity for approval

TE377

A

1673-5285（2017）07-0026-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.006

2017－05-19