气井井筒积液诊断方法分析

罗刚

中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司 重庆 408000

摘要：本文总结了常用的井筒积液判断方法如直观定性判断法、临界气体速度法、动能因子法、实测压力梯度曲线法、回声仪液面监测法、产能试井分析法、折算压力法等，并结合气田开发情况对这些方法进行了比较和评价，对于研究气井井筒积液具有一定的指导作用。

关键词：天然气；气井；积液；诊断方法

1直观定性判断法

日产气量和套管压力波动是气井积液的重要标志，通过观察这种波动可以判断积液面是否上升。总的来说，对于正常生产井，当井筒出现积液时将表现出以下特征：

油套压差增大（大于几个兆帕），说明油管中流动损失很大，携液能量不足，举升不正常，积液较多，液体不能全部带出来；短时间内油压和套压急剧降低（明显大于自然递减规律）；地面发生液体间喷，产液量或气液比曲线较之前的平稳生产出现较大波动；生产曲线中的产气量较之前的平稳生产出现较大递减；测试得出的流压梯度曲线较之前的平缓曲线出现波动、接近井底部分的压力梯度增大；井口温度下降。井口温度取决于产气量、产液量、流速，其中最主要的是产液量，因为在相同体积下，液体所携带的热量最大。当井筒积液后，携液不畅，产液量降低，导致井口温度有所下降。

2临界气体速度法

气井生产过程中，在井筒内的流动状态为环雾流。在环雾流中，气体是连续相而液体是非连续相，液体在井筒中随着气体被举升到地面排出。当井筒中的气体没有足够的能量将液体举升至地面时，就会出现积液。

基于Turner模型所得出的计算气体最小排液速度和排液流量的方法理论上对于气-水井或气-凝析油井都适用。在气液多相流动的情况下，如果产气量低于临界值，液体就会积聚在井底影响产气，并且会随着生产时间逐渐增多，最终导致停产。

3动能因子法

动能因子反映了气井的产气能力，充分考虑了天然气的流体物性、压力、温度和生产油管内径等，能真实体现油管内气水两相的流动特征，进一步体现了气井的携液生产能力。当动能因子变化时，携液能力也会变化。动能因子是携液能力和井筒积液的一个重要判断指标。

当生产条件一定的情况下，气井自身携液能力主要与气井的日产气量和气体的相对密度有关，而影响动能因子的因素主要为产气量、井底流压与气液两相的相对密度。在利用动能因子判断井筒是否积液时，如果井底流速无限接近于Turner模型的临界流速，则动能因子为5；如果井底流速无限接近于扁平形模型，动能因子为12。根据现场实际开发情况，一般当动能因子小于5时，井筒存在积液；动能因子介于5~12之间时，可能存在积液；当动能因子大于12时，则不存在积液。

4实测压力梯度曲线法

当气井正常工作时，井筒中的液体都是以小液滴形式举升至地面的，气体是连续相而液体为非连续相。对于纯气井，油管中的压力梯度等于流动气柱所产生的压力梯度；而对于气液两相流井，则为气液混合物所产生的压力梯度。若井筒中某点及其以上不存在积液，则所测得的压力梯度应等于油管中气相或气液混合物在该处的压力梯度；若该点处存在积液，则所测得的压力梯度应接近于井筒中纯液相的压力梯度。所以，通过比较井筒中所测点的压力梯度与纯液相在该点的压力梯度的相似程度就可以判断井筒中是否积液。

目前在用的压力测试工艺过程相对简单，一般是从井深10m处开始测试，每隔100m停点测试一次，直至气层中部，测流压梯度的同时还可以测流温梯度。通过对气井全井压力、温度梯度的测试，分析井筒内流体的密度差异来反映精通内部各个井段的压力变化，从而确定井筒积液情况。气井的大量测试表明，油管鞋附近常常表现出压力梯度异常，及其重度超过纯气柱的重度。

实测压力梯度曲线法是判断井筒是否积液以及积液位置的最可靠、最直观的方法。但由于不同井无积液时的压力梯度略有差异，因此实际分析判断时往往看重的是曲线是否有波动或拐点，而不是单纯看其梯度值的大小。

5回声仪测液面法

利用回声仪来检测液面也是目前常用的方法，其基本原理是：安装在井口上的装置发出一束声波，沿套管环形空间向井底传播，遇到音标、油管接箍和液面等会发生反射。反射波传到井口被微音器所接收，并将反射脉冲转化成电信号，电信号经方法、转换、运算、显示和存储等处理，测出声波传播速度和反射时间，再利用接箍反射波或音标反射波计算出声速，最后根据声速和反射时间即可得到井口与液面之间的距离，对井筒是否积液，积液程度做出有效判断。

6产能试井分析法

湍流在气井生产中是一个普遍存在的现象，在这种流动条件下，气井产能方程可用指数方程或二项式方程来表示。即：

指数方程

(1)

对两边取对数，则有

(2)

式中： ——单位时间内标准体积流量，

； ——地层压力，MPa； ——稳定井底压力，MPa；C，n——经验参数，0.5（完全湍流）≤n≤1（理想层流）。

上式表明，正常情况下在双对数坐标中， 与 为线性关系。

二项式方程

(3)

两边同时除以 得

(4)

由上式可见，正常情况下在直角坐标系中 与 也为直线关系。

在气井井底有积液的条件下，其产能关系曲线 、 并非为直线关系，而会出现异常现象，主要表现为：斜率逐渐变小、曲线呈反方向变化等等。

7折算压力法

折算压力是指井筒某一深度处通过井口压力按多相流模型计算的压力。根据理论模型和现场经验，利用折算压力判断井筒是否积液的情况如下：由井口折算到井底的压力小于压力计实测压力1-2MPa，说明井筒无积液；由井口折算到井底压力大于压力计实测井底流压，说明有积液；由井口折算到井底的压力小于实测井底流压太多，说明折算压力不准确。

8结论

本文介绍了气田中常用的积液诊断方法，通过对比各种方法在实际生产中的应用情况，如下表所示，发现单一判断方法由于地质条件，开发方式等存在差异并不能满足所有情况，实际生产中应使用多种方法相互结合验证建立判断标准。

参考文献：

1. 马镐. 气井井底积液特征分析[J]. 辽宁化工，2012, 41(10):1050-1051.

2. 李雪琴，李海科，邓晗，等. 井筒积液综合判断方法[J].中国石油和化工，2014,(3):51-53.