苏里格气田井底流压简易计算方法及应用

金大权 张 春 王 晋 陈增辉

（中国石油长庆油田公司第四采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

0 引言

井底流压是评价气井产能及生产压差的一项重要技术参数。苏里格气田由于在生产油管中下入井下节流器，使生产过程中不能通过下入仪器准确测取井底流动压力。因此，为确定这类气井在生产过程中井底流压的变化，有必要探索一种简单易行的井底流压计算方法，计算苏里格气田气井的井底流压，以满足单井产能评价及生产动态分析的需要，为气田地质研究及生产管理提供基础数据。

1 概况

1.1 气田地质

苏里格气田上古生界气藏是典型的“低压、低渗、低丰度”岩性气藏，有效砂体为普遍低渗透河道砂岩，其分布多呈窄条带状、孤立状，连续性和连通性差［1］。气藏无明显气水界面［2］，气田中区平均产出水气比约为0.49 m3／104m3，产水水型为氯化钙淡化地层水，气藏温度梯度为0.030 9℃／m，各区块气质组分稳定，甲烷含量约为91.2%，相对密度为0.595 2～0.614 7。

1.2 井筒结构

苏里格气田直井、丛式井一般采用双层套管完井（表层套管、气层套管），压裂试气时在气层套管中下入油管及配套压裂工具［3］，压裂后封隔器一般会自动解封，油管与油套环空通过井下的压裂滑套或喇叭口连通。试气完成后直接将压裂管柱作为生产管柱使用。投产后在油管内下入节流器［4］，通常下入深度到1 900 m左右。生产过程中天然气经节流器节流降压后上升进入地面输气管线，油套环空内气体始终处于静止状态。井底流压等于套压与油套环空气柱产生的静压值之和。因此，在油套连通及油套环空不存在积液的情况下，气井生产过程中井底流压可通过油套环空的静止气柱压力来进行计算，见图1。

图1 气井井筒结构示意图

2 流压简易计算公式推导

2.1 井底流压常用计算方法

目前计算气井井底流压的方法很多［5］，这里介绍常用的两种计算方法［6］，即平均温度、平均偏差系数方法和Cullender-Smith方法。

平均温度、平均偏差系数法：

式中，pwf、pmf、ptf、分别为气井井底、井筒中部、井口、平均流动压力，MPa；Twf、Tmf、Ttf、分别为管柱内气体井底、井筒中部、井口、平均温度，K；Zwf、Zmf、Ztf分别为气井井底、井筒中部、井口天然气偏差系数；为在、条件下的天然气偏差系数；f为摩阻系数；γg为气体相对密度；qsc为产气量，m3／d；H为井口至气层中部的垂直深度，m；d为油管内径，m。

上述两种方法在计算时需要代入气体温度、气体相对密度及偏差系数等参数，过程繁琐，各参数的取值都会影响计算精度。此外即使气藏没有边水或底水，天然气中或多或少都会有凝析水，天然气中含水量的多少，直接影响了这两种方法的计算精度［7］。因此有必要根据气田实际情况探索更简单、更准确可靠的计算方法。

2.2 简易计算公式推导

根据气井油套连通关系，井底流压可转化为通过油套环空静止气柱压力计算得到。下面应用静止气柱井底压力常用的“平均温度、平均偏差系数”方法与实测数据线性回归公式方法进行应用分析，判断两种计算方法在计算油套环空静止气柱井底压力时存在的误差大小［8］。

1）平均温度、平均偏差系数方法。该方法计算静止气柱井底压力的公式为：

式中， pws为静止气柱井底压力，MPa； pts为静止气柱井口压力，MPa。

2）实测数据线性回归分析法。试验在苏里格气田苏5、苏6、苏10、苏36-11、苏东41-33区块累计选取55口不同压力、未投放节流器气井下入压力仪器进行压力测试，测试前平均关井45 d。通过对测试时井口油压与对应压力梯度进行线性回归分析（图2），得出井底压力与油压、井筒压力梯度之间的关系式为（以下称“简易计算公式”）：

图2 井口油压与压力梯度线性回归曲线图

3）简易计算公式的误差分析。将试验选取的55口实测井井口套压分别带入公式（3）、（4）中进行计算，根据气藏流体性质及气藏地温梯度，公式（3）中取， γg取0.603 6，取0.85。两种方法的计算结果与实际测试结果情况见表1。结果表明：55口井平均温度、平均偏差系数计算方法的绝对误差为0.15 MPa，简易计算公式法计算误差为0.16 MPa。说明应用实测数据线性回归得到的简易计算公式法计算较可靠，适用于苏里格气田油套环空静止气柱井底压力的计算。

3 应用效果分析

根据气井油套连通关系及气井使用油管的生产实际情况，利用推导出的简易计算公式，将气井套压和井深数据代入该公式中进行计算，可算出环空气柱井底压力，即可得到井底流压。

为验证简易计算公式计算井底流压的实用性及准确性，选井进行井底流压测试，与简易计算公式的计算结果进行对比。测试选井时应遵循两个原则：① 通过生产期间油压、套压变化能确定井下压裂工具上的封隔器解封（油套环空与油管连通）；②气井未投放节流器，测试仪器能下至井底测试。测试时分别在苏5、苏6、苏10、苏36-11、苏东41-33区块选取87口井进行油管流压测试，气井在流压测试时准确录取气井的套压，实测结果与简易计算公式的计算结果对比见表2。经过对比，平均绝对误差为0.184 MPa，说明应用该公式得到的计算结果较为准确。

表1 两种井底压力计算方法的计算结果对比表

表2 气井实测井底流压与简易计算公式法计算结果对比表

4 结论

通过实测数据线性回归分析得到的计算气井井底流压的简易计算公式，适用于目前苏里格气田大部分常规直井、丛式井井底流压计算，此外在关井及井底不存在积液条件时，也适用于井底静压的计算。该方法与目前常用的平均温度、平均偏差系数法和Cullender-Smith方法相比，具有带入参数少、计算简单、计算结果准确性较高等特点。但在应用过程中，还需要注意以下几点事项：一是对于丛式井和大斜度井，简易计算公式中的深度要为井口至气层中部之间的垂直深度；二是应用简易计算公式计算井底流压时，要求生产管柱上的封隔器解封（分层压裂时下入），气井油套连通，油套环空不存在积液或积液量非常少；三是要求生产油管要下入气层深度位置，气层位置上部至井口之间油管密封性要好，不存在油管丝扣密封不严或腐蚀穿孔问题。

［1］张明禄，李进步，安文宏，等.苏里格气田盒8段气藏有效砂体成因模式［J］.天然气工业，2008，28（增刊2）：14-17.

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［3］杨健，陶建林，陈郸，等.苏里格气田储层改造工艺分析［J］. 天然气工业，2007，27（12）：97-98.

［4］韩丹岫，李相方，侯光东，等.苏里格气田井下节流技术［J］. 天然气工业，2007，27（12）：116-118.

［5］金忠臣，杨川东，张守良，等.采气工程［M］.北京：石油工业出版社，2004.

［6］廖锐全，汪崎生，张柏年，等.井筒多相管流压力梯度计算新方法［J］.江汉石油学院学报，1998，20（1）：59-62.

［7］杨志伦.含水气井井筒压力计算方法［J］.油气井测试，2007，16（4）：5-7.

［8］唐海，李丽雄，曾凡华，等.气井油套合采时井底流压的计算方法［J］.西南石油学院学报，2001，23（5）：23-25.