根据天然气饱和含水理论,任一气藏的气井在开采过程中都有水产出,只不过是多和少的差别,气层温度越高,含水量越大。
大庆西部地区的气井为中低产能气井,通过研究气井积液机理,确定气井合理的工作制度,优选采气工艺管柱,使气井在无积液的状态下稳定生产,取得了较好的效果。
1.气井积液机理
依天然气饱和含水理论[1],在一定的温度、压力和天然气组成条件下,,气井中产出的凝析液表示为qlc=gw·qg (1)
式中:gw为天然气饱和含水量。
表示为若气层中产游离水,则游离液体产量表示为qlf,则气井产出液量为ql=qlc+qlf=gw·qg+ qlf (2)
qlc=gw·qg,在井底以水蒸气形式存在,qlf为液体。
在气流向井口流动过程中,压力和温度下降,gw值逐渐减小,通常gw值将减小50%~85%,即qlc水蒸汽中有50%~85% 的水量在井筒中凝析为液体水。液体在井筒中存在形式主要有两种:一种是以小液滴形态存在;一种是以环油管内壁的液膜形式多存在于管柱中上部。
当气井产量高于其连续排液的最小卸载流量时,即qg>qc,天然气携带液滴以雾状流形式把液体排出井筒,此时井底无积液。当qg<qc时,气流中的液滴直径不断增大,气流携带液滴困难,液滴下滑回落到井底形成积液。积液现象表现为井口只产纯气,不产水,井口压力及产气量下降速度加快,井底液面缓慢上升,液体以液膜、液滴形式滞留井筒中。
2.气井产液量与压力梯度的关系
通过研究井筒压力分布状态,得:
Pwf=Py+( Pl- Py)+( Pwf- Pl)= Py+ΔPg·(h-hl)+ΔPlg·hl (3)
式中:Pwf为井底流压;Py为井口油压;ΔPg为井口至液面井段平均压力梯度;ΔPlg为液面至中部深度平均压力梯度;h为气层中部深度;hl为液柱高度。
对气井系统试井获得气井产能方程PR2- Pwf2=a·qg+b·qg2 (4)
由式(2)、(3)、(4)可求得hl与qg的相关值。
式(3)中ΔPg为天然气与液滴及其运动滑脱所产生的压力梯度;ΔPlg为井底混气液柱及其运动滑脱所产生的压力梯度。
ΔPlg=Yl·ΔPl+(1-Yl)·ΔPg (5)
式中:Yl为混气液柱中液体体积分数。从式(5)看出,在气井生产过程中,由于产气量小于连续排液的最小卸载流量,液体滞留使井筒内天然气密度逐渐增加,气柱压力梯度逐渐增大,直至增大到接近纯液柱压力梯度,当ΔPlg=ΔPl即Yl=1.0时,气井就被液柱压死,如果实测到井筒中压力梯度,利用式
(5)即可求得井筒中混气液柱中液体体积分数。从积液到“压死”所用时间由气井的液体与气体的体积比决定,液气比高,则压死周期短,反之,则周期长。
依气井积液积理,必须确定气井的合理工作制度,通过优选工艺管柱,降低气井的最小卸载流量,使气井产量高于最小卸载流量稳定生产,还可以通过加入化学药剂等措施进行排水采气,减少积液量,避免压死。 |