XX主体产水气井合理堵水时机研究与应用

XX主体产水气井合理堵水时机研究与应用

何虎

中原油田普光分公司采气厂  四川 达州 636150

摘要：XX气田投产以来，边水不断推进，水侵对开发影响逐渐加大，针对XX主体出水气井生产现状以及水侵情况，堵水过早，容易造成储量损失，影响开发效果，而堵水太晚，则气井难以复产成功。因此，通过对携液模型和研究和最大液气比综合研究，开发了一套产水气井合理堵水时机预测模型，对XX主体产水气井的堵水时机进行评价预测。

关键词：

引言：

针对XX主体出水气井生产现状以及水侵情况，堵水过早，容易造成储量损失，影响开发效果，而堵水太晚，则气井难以复产成功。因此，通过对携液模型和研究和最大液气比综合研究，开发了一套产水气井合理堵水时机预测模型，把握最佳堵水时机，对于延长产水气井生产时间，减少产水量，提高气藏最终采收率，保障气田高效平稳开发有重要意义。

1 携液模型

1.1直井段临界流速模型                               

李闽提出椭球体模型，认为当液滴在高速气流中运动时，液滴前后存在一定的压差，在这一压差的作用下，液滴会发生变形，即从从圆球体变成椭球体。圆球体液滴的有效迎流面积小，要想将其举升到地面需要更高的气体流速。而椭球体的迎流面积大较容易被气体带出，需要的气体流速也相对较小。因此，在研究气井携液时，有必要研究液滴变形对气井携液的影响。

1.2 斜井段临界流速模型

在李闽模型的基础上，考虑管柱倾斜角度对液滴影响，结合Fiedler形状函数和直井液滴模型对倾斜管携液模型进行推导。将Fiedler模型形状函数添加至式上式中，可得角度范围5°≤θ≤90°的倾斜管携液模型临界流速的计算式为：

式中  —井筒与水平方向的夹角，度。

1.3 水平井段临界流速模型

水平井段的连续携液理论目前研究比较少。水平井筒中液体悬浮与携带的机理与直井段不同，连续携液临界流速的计算方法与直井段的也不相同。

由于水平井段中液体主要以液膜的形式分布在管壁四周，根据液膜的流动与分布机理，目前有3种水平井段连续携液临界流速的计算模型：即分层流模型、携带沉降机理模型和Kelvin-Helmholtz波动理论模型。肖高棉等人作了水平井段连续携液试验研究，并将测试结果与这3种模型进行了对比，发现携带沉降机理模型的计算值较大，分层流模型的计算值则偏小，而K-H波动理论的计算值比较接近。本节采用K-H波动理论模型对水平井段临界携液流量进行预测。           

1.4 水平井临界携液流量模型

水平气井的临界携液流量是由整个井筒中最大的携液流量确定的，所以需要求出各个井段的临界携液流量，从中找出最大值。

将直井段、斜井段、以及水平井段的临界流速代入到水平井的临界携液模型公式中，计算出各井段的临界携液流量，水平气井的临界携流流量即为其中最大值。

1.5 考虑液气比的临界携液流量新模型

在高产水气井井筒中，气流已处于湍流状态，悬浮在气芯中的液滴会互相影响形成较大的液滴，其临界携液流量与液滴的直径相关。推导了液气比较高时，考虑不同气相和液相流速下的井筒中液滴直径计算公式，建立了考虑高液气比的临界携液流量计算模型。                         

结合新模型对XX主体高产水气井临界携液流量进行计算，结果较好地符合了实际情况，准确率100%。

临界携液流量与气井液气比存在一定的正相关性，对配产有实际指导意义。

（1）气井在低液气比的情况下可以进一步降低配产，控制生产压差，减缓边水推进速度，延长气井生产时间。

（2）随液气比上升，应适当提高配产，避免因井筒积液躺井。

结合新模型，对XX气田产水气井临界携液流量进行计算，建议产水气井随着液气比的增加同步提高配产。

使用新模型对XX203-1井油管和套管中的临界携液流量进行计算，该井的油管临界携液流量为14.6×104m3/d，而油套中的临界携液流量达44.2×104m3/d，油管鞋以下积液不可避免。

2 气井合理堵水时机预测模型

2.1见产水气井最大生产液气比的耦合计算模型

合理堵水时机确定的基础，是明确气井躺井临界点。气井不躺井的基本要求是：气井产气量始终高于临界携液流量；气井油压始终高于外输压力（9MPa）的要求。

通过优化计算模型与实际生产数据拟合，建立XX气田五口产水气井（XX104-1、XX103-1、XX101-2H、XX203-1、XX3011-5井）携液能力图版。根据各井生产实际情况，最大生产液气比为4-12m3/104m3。

2.2 堵水时机预测相关参数权重确定

基于模糊数学原理，在对影响堵水时机的因素综合评价基础上，形成了一套产水气井堵水时机预测方法。

评价集建立：暂不堵水； 需要堵水；立即堵水。

确定地层压力，液气比上升速率，井深，关井次数，关井时间气井产能等等，为堵水时机的相关影响因素。

确定权重：

A={a1,a2,a3,a4,a5}

建立矩阵进行评价：

采用加权平均模型进行评价：B=A*R

以井口压力9MPa为界限，通过影响因素敏感性分析确定影响因素权重。

各影响因素权重如下表所示：

表1 影响因素权重表

2.3见产水气井最大生产液气比的计算程序

根据研究成果，开发一套堵水时机预测应用程序，用以定量评价气井合理堵水时机。堵水级别量化如下表。

表2  堵水级别量化表

3 现场应用情况

3.1产水气井堵水时机预测

计算XX104-3井最大液气比17.9m3/104m3，该井关井前液气比大于最大液气比，不能连续生产，建议尽快堵水。

运用模糊综合评价程序，对XX203-1等井开展堵水时机评价：

XX203-1井评价为立即堵水，适合尽快开展堵水作业。

XX104-1等井评价为暂不堵水，应保持现状生产。

3.2 已堵水气井评价

结合模糊综合评价程序，对已堵水的XX103-1、X05-1H、X05-2井堵水时机进行评价。

XX103-1井2013年6月进入“需要堵水阶段”，于2014年9月开展堵水作业，复产成功。

评价XX105-1H、X05-2井生产期内都有“暂不堵水” “需要堵水” “立即堵水”阶段，并均于进入“立即堵水”阶段一年后开展堵水作业，未能复产。

分析认为“需要堵水”阶段堵水复产难度较小，成功率较高，进入“立即堵水”阶段后，堵水复产难度大，复产较困难。这与三口井实际堵水情况相符合，表明堵水时机评价综合模型可靠。

4 结论

（1）考虑液气比变化的新的临界携液流量模型，与XX主体实际情况拟合较好。

（2）产水气井实际生产情况表明，气井临界携液流量与液气比有相关性。

（3）建立的气井合理堵水时机评价模型，能较好地预测产水气井堵水时机，对已堵水气井合理堵水时机评价准确度较高，能为制定产水气井下步措施提供重要依据。