苏里格气田井下节流计量技术

   2023-09-13 互联网2340
核心提示:1 井下节流计量技术基本理论 天然气井下节流工艺是依靠井下专用设备实现井筒节流降压,利用地温加热,使得节流后井口气流温度基

    1 井下节流计量技术基本理论

    天然气井下节流工艺是依靠井下专用设备实现井筒节流降压,利用地温加热,使得节流后井口气流温度基本恢复到节流前温度,从而有利于解决气井生产过程中井筒及地面诸多技术难题。

    天然气节流是压降、温降过程。天然气流通过节流装置时,由于过流截面突然收缩,其流速会迅速增大,造成局部阻力增大,使其压力显著下降,节流前后的压力与流量的关系为

    流量计信息网内容图片   (1)

    天然气通过节流器的流动近似为可压缩绝热流动,其流动状态可分为亚临界流与临界流,其判别条件为:流量计信息网内容图片时,节流处于临界流状态;流量计信息网内容图片时,节流处于亚临界流状态。

    因此,在临界流状态下流量公式为

    流量计信息网内容图片   (2)

    根据苏里格气田实际资料,目前井下节流器气嘴处均为临界流状态,由式(2)可知:当气嘴直径d确定后,气井产量仅与气嘴入口压力p1有关,因此井下节流计量技术的关键是气嘴入口压力p1的确定。

    2 节流器气嘴入口压力的确定

    投放井下节流器的气井采用油管采气,套管闸门关闭,油管与环形空间连通。在这种情况下通过录取井口套管压力,按静止气柱计算井底流动压力。

    根据苏里格气井实测井筒压力损失,利用多元线性分析方法,拟合从井底到节流器入口处的压力损失,从而求得气嘴入口压力p1。

    基于这一思想,并根据苏里格气井流压测试情况,分别对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类气井,进行了井下节流器在不同井口套压、不同下入深度处气嘴入口压力图版的绘制。根据所绘制的节流气嘴入口压力图版,可以查找不同类型气井在不同井口套压、不同节流器下入深度处的入口压力p1,然后再根据气嘴流量模型(2),就可以求得气井的日产气量。

    3 井下节流计量结果及误差分析

    以苏Y1站和苏Y2站任意一天(2008年10月6日)的生产报表为例来计算,苏Y1站共有投产井47口,当天开井32口,外输气量共37.867×104m3;苏Y2站共有投产井47口,当天开井35口,外输气量共46.437×104m3。其计算结果见表1。

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    同时对苏里格气田投放井下节流器的392口单井进行了节流技术计量,并与单井流量计计量对比。由对比结果可知,利用井下节流技术计算气井产量误差均较大,分析误差原因主要有:

    (1)产液量对井下节流计量技术的影响。图1中的折线是苏XX井实际所测试的井筒压力梯度,如果不考虑产液量的影响,其井筒压力梯度如图中的折线起始段所示,而由于产液量的影响使得井筒压力梯度变大,根据前面的理论研究,势必造成节流器气嘴入口压力降低,因此使得井下节流计量的结果偏低。

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图1 苏XX井压力梯度

    多数井在正常生产时的流型为环雾状流,液体以液滴的形式由气体携带到地面,气体呈连续相而液体呈非连续相。当气相流速太低,不能提供足够的能量使井筒中的液体连续流出井口时,液体将与气流呈反方向流动并积存于井底,井筒下部压力梯度增大,因而也会使得井下节流计量的结果偏低。由于液体的不可压缩性,当流体经过气嘴时,流速很高,壁面剪切力的作用会把液膜剪切成液滴,分散在气相中仍为雾流,因而产出流体在经过节流器气嘴时为复合气体—水的雾状流型。而在设计气井节流器气嘴直径时没有考虑这点,这势必使得设计的气嘴直径偏小。

    (2)仪表本身计量的影响。根据苏里格气田现场流量计应用情况可知,部分流量计计量也是不准确的,特别是小产量气井,有的根本就没有数据显示。同样,压力表也存在计量不准确的情况。

    (3)气嘴加工精度的影响。气嘴加工公差为±0.04mm,现以气嘴直径2.5mm为例进行说明。气嘴直径2.5mm,在井口压力为20MPa时,其产气量为2.0624×104m3/d。如果由于加工精度的影响,在同样井口压力条件下,其产气量分别为2.1290×104m3/d或者为1.997×104m3/d,其误差为+3.1%或者为-3.1%。因而,气嘴的加工精度也会影响到节流技术的计量结果,但是其影响程度不是很大。

    (4)气井实际生产情况的影响。节流器气嘴在生产过程中可能被刺大而使气嘴直径变大,也可能因为砂堵而使气嘴直径变小,但是在用节流技术计量过程中气嘴直径仍按照最初的直径大小考虑,势必使得计算结果偏大或偏小。

    4 结语

    (1)利用井下节流技术计算苏Y1站产气量的误差为18.1%,苏Y2站的误差为17.5%,392口单井平均误差25.27%,都存在一定误差,这有待于进一步研究。

    (2)若气井生产后期,在低压工况下,节流器气嘴处于非临界流状态,而取消井口流量计,将无法计量气井产量。因此建议和研究机构联合,开发软件或图版等,实现节流气嘴在非临界流量下气量的准确计量。

    (3)苏里格气田采用分压合采的开采工艺,若封隔器未解封,将造成套压失真,取消流量计后,通过流量判断地层压力变化将无法进行。因此建议全面排查苏里格气田封隔器未解封气井,并进行全部解封,以实现通过套压观察地层压力的变化情况。


 
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