深水气井井筒碳酸钙垢生成预测与防治方法

深水气藏储层地层水矿化度高,气井井筒温度变化剧烈,环境压力降低会造成CO₂逸出,导致气井井筒通常面临着较高的结垢风险,如何准确预测井筒结垢、量化井筒结垢风险并为井筒结垢风险防治提供理论支持是深水气井生产过程中重要挑战。本文基于深水气井井筒垢物生成类型和结垢机理,分别建立了析晶垢和颗粒垢的沉积速度模型,考虑温压场和井筒产出液对垢层冲蚀,建立了垢层剥离速率模型,考虑井筒结垢过程由沉积和剥离共同作用,得到了气井井筒结垢预测模型,实现了井筒内结垢沉积和剥离过程的定量预测,模拟结果表明：随着产气量减少和产水量的增加,井筒日沉积量和井筒年结垢厚度也随之增加,针对南海某实例井NH-1,当产气量为30万m³/d、产水量为132 m³/d时,深水气井井筒垢日沉积量为685.08 g/d,该气井生产25年井筒总垢层厚度会达到28.29 mm。此外,本文还利用高温结垢实验装置评价了适用于南海某实例井NH-1的防垢剂,实验结果显示：在130℃、防垢剂浓度为60 mg/L时,防垢剂PESA可以达到90%的防垢率,能达到现场防垢标准,给出了防垢剂注...     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

临界携液流量与流速沿井筒分布规律研究

随着大牛地气田的不断开发,气井压力逐渐降低,气井积液越来越严重,准确预测气井的临界携液流量与流速对气井的配产以及积液判断有着重要的意义。除了寻找适合本气田的临界携液流量模型外,还要考虑最大携液流量在井筒中出现的位置。为此,文中通过建立气井临界携液流量模型与井筒压力、温度分布模型,以流压测试数据为基础,对临界携液流量与流速沿井筒的分布规律展开研究。结果表明:当压力梯度小于临界压力梯度时,临界携液流量随井深增加而减小,当压力梯度大于临界压力梯度时,临界携液流量随井深增加而增加;温度梯度为分别为1.5,2.0,2.5,3.0℃/100 m,临界压力梯度分别为0.04,0.05,0.06,0.07 MPa/100 m。     

不同产能气井携液能力的定量分析

在老气田的生产开发过程中,井筒积液是一个非常严重的问题。为了保证气井不产生积液,国内外很多学者对气井的最小携液流量都进行了研究,建立了一系列的数学模型,但对气井产量大于临界流量时其液体能否被携带至地面的问题尚未深入探讨。为此,在井筒积液水力学分析的基础上,运用多相流理论,从垂直管柱内环雾流的动量方程出发,建立了气井最大携液量计算的数学模型,并利用VB软件实现了对该模型的求解。分析和计算结果表明：在气井产量大于最小临界携液流量的条件下,不是所有的液体都能够被携带至井口,而是存在一个最大的临界携液量。该临界携液量随着井口压力的减小而增大,随着管径的增大而减小。因此,应用气井临界携液量资料可以分析井筒积液,从而确定气井实施排水采气工艺的时机。这对于气井的稳定生产具有重要的支撑和指导作用。     

气井携液临界流速公式的推导及影响因素分析

气井开始积液时,井筒内气体的最低流速称为气井携液临界流速,对应的流量称为气井携液临界流量.曳力系数是推导临界流速公式的重要参数,本文引用西南石油学院彭朝阳推导出的临界流速公式进行计算,经过实验验证,此公式更能较为准确地预测气井积液情况.根据所引用的临界流速公式,对某气井进行分析表明:在不改变气液的表面张力和天然气相对密度,并同时增大温度和压力的情况下,天然气的压缩系数及气体的密度会发生变化,随着温度和压力的增加,气体的临界流速增大,而临界流量随之减小.为了保证该气井能够连续携液生产,将井底的积液完全排出井口,气井在生产过程中的产气量应大于井口的临界流量.     

气井携砂数值分析方法

在天然气开采过程中,气井出砂是危害天然气生产的重要因素之一。为了解携砂的整个过程,基于气固两相流理论,研究了砂粒在垂直井筒中的受力情况,建立了砂粒举升过程中的力学模型。运用数学分析方法,讨论了气井携砂的临界产量和已知产量下砂粒在井筒上升任一深度的运动状态,并结合某区块实际天然气气井生产数据,探究了油管直径、砂粒直径和密度等对临界产量的影响规律,得出了砂粒在携带过程中的运动图版。该研究结果为天然气生产管理措施的制定提供了理论依据。     

气井井筒温度、压力与积液综合预测模型

气井积液是产水气藏开发设计和气井生产管理面临的重要问题,但目前对气井流动机理与携液预测还存在争议。从气液两相流的基本流动机理出发,建立了考虑液滴变形和井斜影响下气井井筒的流型、温度、压力与携液综合预测模型,并用实际井数据对模型进行了验证。结果表明,所建模型可用于直井、斜井和水平井的产水气井井筒温度压力预测,预测误差小于5%;在环雾状流动情况下,井筒内液体以液滴和液膜的形式被完全带出井口,不会出现井筒积液;对常规垂直气井,利用井口数据便能判断气井积液情况,Turner模型计算气井携液临界值较实际值偏大,李闽模型计算结果明显偏小,建议采用彭朝阳模型计算气井携液临界值;对斜井和水平井,则需要同时考虑液滴变形和井斜的影响,水平井近水平段携液临界流速和流量明显较垂直井段小,而造斜井段携液临界流速和临界流量随井斜角的增大先增大后减小,在井斜角为30°~60°之间达到最大值,因此造斜井段是气井积液判断的重点部位。     

低渗产水气藏携液模型研究与应用

准确预测气井临界携液气流量,对优化气井工作制度、排除井筒积液具有重要意义。现有液滴模型未考虑液滴变形和液滴大小的影响,将临界韦伯数取为定值或认为临界携液气流量与临界韦伯数无关,导致模型的关系式系数为定值,存在一定理论不足。综合考虑液滴变形和液滴大小特征,由液滴质点力平衡理论和能量守恒原理导出了气井临界携液气流量计算新模型。新模型的关系式系数随压力增大而变大,为1.92～5.30,弥补了现有液滴模型的关系式系数为定值的缺陷。现场应用表明：新模型预测大牛地气田气井积液状态与实际较吻合,可满足生产要求。     

气井连续携液临界产量的计算方法

针对产水气井的实际生产状况，运用流体力学相关理论，对气井连续携液临界产量的计算方法进行了深入研究，分别提出了高气液比携液临界产量模型和低气液比携液临界产量模型。在高气液比携液临界产量模型中，液滴存在形式为圆球形，模型推导中充分考虑了井筒内流动状态的变化，采用与Turner经典液滴模型相同的力学分析方法，得到了针对不同雷诺数范围的临界产量计算公式，使经典液滴模型在理论上更加完善。在低气液比携液临界产量模型中，以Hagedorn和Brown井筒压力计算方法为基础，定义了理论持液率、实际持液率的概念和计算方法，并通过整个井筒内理论和实际持液率的对比来确定低气液比条件下气井连续携液临界产量，解决了低气液比条件下携液临界产量的确定方法问题。现场应用结果表明，这种方法能准确预测气井连续携液的临界产量，对气井合理生产制度的制定有一定的指导意义。     

深层凝析气井临界携液模型优化研究

以Turner模型为代表的临界携液流量模型在预测积液位置和表面张力方面均存在不足,导致积液预测结果与凝析气井实际情况偏差较大。为提高积液预测精度,考虑临界携液流量和表面张力沿井筒的差异分布,取井筒中临界携液流量的最大值作为积液判断标准,并根据不同温度、压力条件计算对应的表面张力。同时,考虑井筒中存在气体、凝析油和地层水三相,建立凝析气井井筒温压耦合计算模型。实例验证表明,改进后的4种临界携液流量模型与原始模型相比,均提高了积液预测精度,其中改进的李闽模型预测精度提高幅度最大,预测精度最高,适合于雅克拉-大涝坝深层凝析气井的积液预测。对现场开展积液判断和排液工艺优选具有指导意义。     

充西新井开发效果分析及对策探讨

针对川中充西须四段气藏西新气井72、73X及西74井在开发过程中产水严重的问题，通过分析气藏地质特征、开采现状、气井无水采气期及气水同产期的产气特征，应用Dupuit 临界产量模型，获取了井筒不积液的优化产量, 由此制定出产水气井合理工作制度,以尽量延长无水采气期。应用Mishra和Caudle提出的砂岩地层的产能方程，结合扁平液滴模型，计算气水同产期气井不同井口压力条件下的携液临界流量, 利用携液临界流量同节点分析法，确保实际产气量大于携液临界流量,以便充分利用地层能量带出液体。实例分析结果表明:该方法对气井开发效果分析精度高，计算方便快捷，实用性强，可以推广到类似气井开发。     

川中充西须四段气藏气井单井开采特征及开采对策研究

针对川中地区充西气田须四气藏在开发过程中产水严重的问题，应用Dupuit临界产量模型，获取了一系列保证产水气井地层岩石不发生速敏效应、井筒不积液的优化产量，由此制定出产水气井合理工作制度，以尽量延长无水采气期。同时，还利用气井排液临界流量数学模型，计算气水同产期气井不同井口压力条件下的携液临界流量，从而确保实际产气量大于携液临界流量，充分利用地层能量带出液体。研究分析结果表明：①为维持气井正常生产，初步优选出优选管柱为须四气藏产水气井的排水采气工艺技术；②随着地层能量的进一步的衰竭，气井生产后期应用复合排水技术提高气藏采收率。     

凝析气井合理管径的确定

根据凝析气井生产系统分析方法，可以认识到正常发挥气井产能的极限管径；根据凝析气井流入动态曲线和油管携水曲线的分析，认识到井筒出现积液的极限管径。综合考虑以上两点，便得到凝析气井合理油管直径，从而建立了既考虑凝析气井流体相态变化的特点，也考虑地层能量的供给能力、井筒举升能力和井筒携液能力的合理油管直径计算方法，能更好地指导凝析气井的生产，具有广阔的应用前景。根据该方法，对WD7井合理管径进行了预测，结果表明WD7井的合理管径应为Φ５０．８ ｍｍ。     

φ114.3mm油管气井井下流量控制装置

长庆气田φ114.3 mm油管管径大、井下工具承压大,常规井下节流器结构无法满足其投放及打捞要求。为此,研发了φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置,装置由卡瓦式流量控制器和卡簧式调产心子组成。卡瓦式流量控制器利用井筒内高压压缩工具密封腔内常压气缸推动密封件实现密封,达到了大直径井下工具钢丝投放的目的,且中心通道大,可通过速度管柱实现气井产量低于临界携液流量时的排水采气作业;卡簧式调产心子面积小,承受压力小,在不打捞大直径装置整体的条件下,可通过小直径心子的投捞实现气井的快速调产。2013年,φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置共在现场应用4口井,均投放顺利、坐封正常。     

天然气井井筒积液预测方法解析

对于裂缝发育的边水气藏,随着气藏开发不断深入,气井必然产水.当气井产气量小于井筒携液临界流量时,井筒形成积液.气井井筒积液,造成井筒回压增大,井口油套压降低,生产能力降低,影响气井的正常生产,最终影响气藏采收率.通过气井生产动态分析、临界流量判断以及井筒积液量计算,由现象到本质系统的提出了气井井筒积液判断与预测分析方法,为积液气井合理开展排水采气工艺提供科学的依据,为有效排除气井井筒积液起到了指导性作用.     

CALCULATING METHOD OF THE CRITICAL FLOW RATE OF THE CARRYING LIQUID IN THE INCLINED WELLBORE OF GAS WELL

根据气液两相流理论和质点理论,倾斜井筒中液滴在气体中的受力状态将随着井斜角的不同而改变,而液滴受力状态的不同最终导致了气液两相流态和气体对液体的携带能力的变化.因而,倾斜井筒的临界携液流量不能用常规的垂直井筒和水平井筒携液临界流量公式计算.以气液两相流态理论为基础,根据质点分析理论,推导得到了考虑不同井斜角的倾斜井筒携液临界流量公式.计算了倾斜井筒不同井斜角的携液临界流量,并将计算结果与水平井筒及垂直井筒携液临界流量公式计算结果相对比.研究结果表明,倾斜井筒的携液临界流量介于垂直井筒与水平井筒之间;随着井斜角的增大,倾斜井筒携液临界流量减小,倾斜井筒携液临界流量越接近垂直井筒携液临界流量,携液临界流量变化幅度越小.     

苏里格南区气井速度管柱适用条件分析

在气井管理及气井动态分析中,井筒压力、温度是重要的参数。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒和传热学原理,综合考虑压力和温度之间的相互影响,建立了气井井筒压力温度耦合模型,应用四阶龙格-库塔算法数值求解。通过气井实测数据对模型进行验证,算例表明模型计算结果可靠,可以满足工程计算要求。速度管柱是苏里格南区重要的排水采气措施,针对速度管柱选井缺乏定量标准的问题,在井筒压力温度预测基础上,评价了速度管柱气井在不同条件下的水合物生成风险、携液临界流量和冲蚀产量,给出了速度管柱气井满足携液和安全的产量范围,提出了适用速度管柱新井的试气无阻流量界限,为苏里格南区速度管柱的下入时机和选井提供了理论基础和指导意见。     

凝析气井积液预测模型研究

针对凝析气井的积液预测方法不成熟、考虑因素不全面的问题，通过Gray模型计算井筒压力、温度分布，采用P-R方程计算井筒气相与液相组成，使用修正Barnea液膜模型，计算不同井斜角、液体流量下的临界携液流量，最终建立了凝析气井积液预测模型，并使用Visual Basic语言编制相应软件。通过实例计算评价了新模型的准确性与实用性。评价结果表明，凝析气井积液预测模型可用于工程实际，能够及时诊断积液情况，提高了凝析气井积液预测方法的效率。     

应用人工神经网络方法预测气井积液

气井井筒积液对天然气的开采影响极大,准确地计算气井临界流量对气井开发至关重要。气井携液临界流量理论计算模型主要有液滴模型和携液率模型,然而在实际计算过程中往往会出现计算结果偏差大、不能满足工程需要等问题。文中提出一种应用人工神经网络方法预测井筒积液的新模型,该模型充分利用了气井现有的生产测试数据,简化了大量复杂的机理研究,具有更广泛的实用性。生产井的计算结果表明,应用神经网络模型预测气井积液的成功率较高,可以用来判断气井积液。     

考虑液滴夹带的气井连续携液预测模型

在有水气藏开发过程中，随着气藏压力的降低和含水量的增加，井筒内的气相能量不足以将水携带到地面，导致井底积液，从而影响气井产量，严重时甚至压死气井，造成停产。准确预测气井临界携液流速对判断气井是否积液和优化气井配产具有重要的意义。基于液膜携液假设，通过气液两相流受力平衡分析，建立了考虑液滴夹带影响的气井连续携液预测模型。模型引入了基于临界液膜流量和临界气相流速的液滴夹带判据，并采用了考虑液膜雾化与液滴沉积动态过程影响的液滴夹带率计算公式。结合实际气井生产数据，所建立模型与现有的液膜临界流速模型的对比结果表明，该模型的预测结果与气井实际状况更加吻合，可用于气井积液的判断。