气井合理油管直径选择

1、气井合理油管直径选择、八、八 、亠刖言油管是地层流体流出地面的通道，其直径是否合理，直接影响气 井的平安、高效生产。 气井生产管柱的直径选择应“由里向夕卜,即先根据气井的实际特征选择合理直径的油管，再以此为根底确定套管直径。假设按照套管尺寸确定油管直径，将可能会出现2种情况：套管直径过小，只能被迫选择小一级油管，限制了气井合理产能的发挥，且油管可能存在冲蚀风险，影响管柱寿 命；套管直径过大，势必增加钻井本钱和套管本钱，假设按照套管直径选择大一级油 管，对进一步发挥气井产能的意义不大，但增加了油管本钱投资；在气田的开发后期，由于地层压力、气井产能降低，甚至可能出现气井无 法携液的现象，导致气井过

2、早停产。徐深气田是徐家围子断陷内最有利区带之，深度为3 200? 4 300m，地层压力为35? 45 MPa地层温度为138? 145C，天然气中CO2含量 较高，腐蚀环境较为恶劣，且气水关系复杂。徐深气田合理选 择气井油管直径，可以在合理发挥气井产能、平安生产的前提下，节约13Cr不锈钢防腐油管的投资，并尽可能延缓或防止气井发生积液的风险。1生产系统分析方法气井生产系统分析是运用系统工程理论、优化分析气井生产系统的一种综合分析方法，以气井的单井整个开采系统为研究对象，根据流体在气层、井筒和地面管线的流动特征，以产量和压力变化为依据： 科学地分析整个采气系统在不同条件下的工作状态确定合理的产

3、能和 最正确工艺制度 1-4 。以井底作为目标节点进 行分析 , 将地层向井底流 动过程作为一个子系统 , 以垂直管流过 程作为另一个子系统 , 以油管 直径为敏感性参数 , 研究气井的合 理油管直径 1 。2 油管直径选择的原那么选择合理的油管直径 , 应考虑的主要因素包括 : 相同的井 口、 地层压力条件下 ,气体膨胀能利用效率大 , 获得尽可能大的产 气量 ,并 保持较长的稳产期 ; 相同产量条件下 , 压降摩阻损失合 理 , 在较长 的生产过程中保证一定的井口压力 , 以满足地面集气 的需要 ; 具有较强的携液能力 , 在正常的生产过程中防止井筒 积液; 流速不能过高 , 防止对油管产

4、生冲蚀。 此外 ,还应考虑油 管与生产套管、 油管与井下工具的综合匹配性能 ; 在含酸气井还 要考虑 H2S CO2 等腐蚀对油管内径的影响 5 。3 合理油管直径的选择以大庆徐深气田某井 xu-X 井为例, 研究气井合理油管直径 的 选择方法。 xu-X 井的根本数据如下 : 地层压力为 39 MPa, 地层 温度 为 153C ,油管下入深度为 4 250 m, 气井无阻流量为 87.89 X 104m3/d 。3.1 油管内径对气井产能的影响利用节点分析软件 Schulumber 公司的 PIPESIM , 计算井口 压 力为 8MPa 寸不同地层压力下不同内径油管的协调产量。计算 结果

5、表 明 , 在一定的地层压力和井口条件下 , 油管内径越大 , 气井 的产量越 大 , 选择小内径油管会限制气井产能。图 1 为 xu-X 井不 同地层压力和井口压力下油管内径对产量影响的关系曲线考虑到 xu-X 井的无阻流量为 87.89 X 104m3/d, 其合理配产 应为 25X 104m3/d 左右。由图 1 可知, 配产为 20X 104? 30X 104m3/d, 当油管内径小于 62 mm 时,气井产量随油管内径增 加的 幅度较大 ,说明油管内径应不小于 62 mm; 当油管内径大于 88.29 mm 时， 产量的增幅逐渐趋于平缓 ，说明再增加油管内径对 增加产量的作用较 小。

6、表 1 为不同内径在不同条件下的协调产 量。由表 1可以看出 ，油管内径从 62 mm 曾加到 76 mm 时,产量可 增 加约 3.79 X 104m3/d; 从 76 mm 增加到 88.29 mm 时，产量只增 加约 1.43 X 104m3/d 。因此 ，xu-X 井选择内径为 76 mm 的油管较 为合理。3.2 油管的摩阻损失 在相同地层压力和井口压力条件下 , 流体在不同内径油管内 的流 动过程中 ,其摩阻压降损失不同 , 内径越小 ,损失越大 ,到达 井口的压 力越低。 假设油管内径过小 ,随着气井的生产 ,气井的井口 压力达不到 集输压力要求 , 导致无法生产。根据现有气井的

7、油管数据 ,分析研究了摩阻损失与油管内径的关系。研究说明 , 相同井口压力、地层压力条件下 , 油管内径越大 , 摩阻 损失越小。对于 xu-X 井 , 在合理配产范围内 , 当内径大于 76 mm 寸, 摩阻损失随管径增大而减小的幅度逐渐趋于平稳，再增大 管径来减小摩阻损失意义不大。 相同油管内径和井口压力条件下 井底流压越大 , 摩 阻损失越大 ; 在相同油管内径和井底流压的条 件下 , 井口压力越大 , 摩 阻损失越大。因此 , 从气井的压降摩阻损 失角度看 ,xu-X 井选择内径为76 mm 的油管较为合理。3.3 油管的携液能力气井在生产过程中 , 随着地层压力下降 , 将会有凝析水

8、、 隙间 水 或地层水等产出 ;假设不能及寸将水排出 , 将会造成井底积液 , 影 响气井 正常生产 , 甚至停产。 气井在生产过程中的携液能力 , 与地 层能量及 气井能否提供充足的举升压力有关。因此 , 根据临界携 液流量选择油 管内径 , 保证气井具有较高的携液能力、井底不会产生积液对气井至关重要。表 2 分析计算了 xu-X 井在不同条件 下油管内径和临界携液 流量的关系。由表 2 可知 :在相同油管内径条件下 ， 临界携液流量随着 地层压 力的增加先增加后减小 , 但差异很小 , 临界携液流量随着 井口压力的 增加而增加 ; 在相同压力条件下 , 临界携液流量随 着油管内径的增 加而

9、增加 , 在满足配产要求的前提下 , 尽可能选 择小直径油管生产 , 提 高油管的携液能力。在地层压力为 16 MPa, 井口压力为 8 MPa 的条件下 ，计算了 不同 内径油管的协调产量与临界携液流量的关系 表 3。可以看 出 ，选 择内径为 76 mm 勺油管 ，其临界携液流量为 7.44 X 104m3/d, 协调产 量为 8.01 x 104m3/d, 临界携液流量低于协调产量 ，可以满 足携液要求 ； 选用 88.29 mm 的油管 ,其临界携液流量为 10.18 x 104m3/d, 协调产量为 8.12 x 104m3/d ，临界携液流量高于 协 调产量 , 那么会产生井底积液

10、。3.4 油管的抗冲蚀能力用寿命 ; 气井的冲蚀流量与气井的流动压力及油管内径关 系密切。可 以用井口气流速对同冲蚀速率的比率来判断油管是否 发生冲蚀。 假设冲蚀 速率小于 1, 证明在此条件下 , 油管不会发生冲 蚀 ; 反之 , 油管存在冲 蚀危害。分析计算了 xu-X 井在不同压力条 件下井口流速与冲蚀速率的比率。研究说明 : 在相同井口流压 和地 层压力条件下 , 井口气体流速与冲蚀速率比率随油管直径增 大而减小 ; 选用大直径油管可以防止冲蚀危害的发生 ; 在相 同井口流压和油 管内径条件下 , 井口气体流速与冲蚀速率比率随 地层压力增加而增加 ; 在相同地层压力和油管内径条件下,

11、井 口气体流速与冲蚀速率比率随井口流压增加而减小 ; 合理控制 产量可以防止冲蚀危害的发生。 表 4 为不同压力条件下油管内径 与冲蚀速率的关系。由表 4 可知 , 在协调配产的条件下 , 各个内径油管的气流速 率与 冲蚀速率的比率都小于 1, 不会发生冲蚀。此外 , 油管发生冲蚀的临界流速还与气体中固体颗粒的含量 和形 状等因素有关。合理油管直径的选择, 既要考虑气井的实际 情况 ,最大限度的发挥气井产能 , 保持气井长期稳产 ,同时也要考 虑后续工艺及经 济性的要求。4 结论(1) 合理选择气井油管内径要综合考虑气井的产能和油管 的摩阻 压降损失、携液能力、抗冲蚀能力等因素 , 保证气井高效 生产。(2) 研究说明 ,油管内径越大 ,摩阻压降损失越低 , 越能发挥 气井产能 , 但当油管内径大于某一值后 , 产量随内径增加而增加 的幅度趋 于平缓 , 压降摩阻损失随内径增加而降低的幅度也趋于 平