自喷卤井的生产、分析和管理

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(一)生产前的准备工作与合理工作制度的确定

1．试井 一般采用回压法，即用大小不同的油嘴改变井底流动压力，以求得产量、卤气比、流动压力与不同油嘴的关系。其步骤是：

(1)求原始地层压力，了解地层能量大小，帮助研究提高采收率的措施。此项数据应在排净井内脏物之后取得。

①关井前将已校正的井下压力计下至产层中部；

②关井后连续测量井底压力，同时记录井口油、套压，求得井底与井口压力恢复曲线；

③井底与井口压力达到稳定标准，以压力恢复曲线趋于稳定、72h内压力不上升或下降0．5%为合格，如图3－3－81。

图3－3－81 压力恢复曲线

④关井压力稳定后，测卤层温度、温度梯度和压力梯度。

(2)稳定试井

①使用大小不同的油嘴进行试井，一般更换油嘴应不少于4个；

②油嘴测试顺序，一般由小到大，油嘴直径变化以20～25%左右为宜；

③稳定时间，要求每个油嘴稳定时间至少应在2天以上；

④每个油嘴需取得以下资料，并合乎以下的标准；

i 稳定标准前后两天，各班8小时产量无下降趋势，日产量变化小于5%；

ii 稳定的日产气量及卤气比，稳定标准是前后两天日产气量变化小于10%、日产水量变化小于10%；

iii 稳定的流动压力，标准是前后两天压力变化不超过0．1MPa；

iv 温度梯度及含砂量等。

2．试井资料的整理与分析

(1)试井资料的整理、按常规要求。

(2)试井曲线的绘制

①控制曲线 油嘴与产量、压差、卤气比、含砂量的关系曲线，如图3－3－82。

一般情况，总是希望卤气比(R)较小而产量(Q)较高，流动压力(P_流)下降不大，同时含砂、含水量也较低，如图3－3－83所示，以选择4mm油嘴较合理。

图3－3－82 油嘴与产量、压差、卤气比、含砂量的关系曲线

图3－3－83 压差与产量指示曲线

②压差与产量指示曲线，见图3－3－83。

流体在地层中无脱气现象、流动稳定、流体的流动符合线性渗滤规律，则如曲线1。随着压差增大，每增加单位压差，产量增加的比例逐渐减少，曲线向下弯曲，如曲线2。出现曲线3的情况时，则说明测试还未稳定，或者是多产层产液所致。

3．试井资料的计算

(1)生产方程式：流体的流动符合线性渗滤规律时，生产方程可用下列普通式表示

Q=α(P_卤－P_流)^b (3－3－70)

式中 Q——产量(t／d)

P_卤——卤层压力(MPa)

P_流——流动压力(MPa)

α——液流系数

b——渗流特性指数

上述方程的建立，关键在于求出α和b值。当指示曲线为直线时，b=1，α=α=；当指示曲线为曲线时，可用解联立方程式的方法求α和b值。

(2)产率、即单位压差相应的产量

式中 K_c——产率(t·d／MPa)

其余符号的意义与上式同。

(3)计算产层渗透率(K)

μ——粘度(Pa·s)

R_供——供给半径(m)

R_井——井眼半径(m)

h——产层有效厚度(m)

b——体积系数

B——井眼完善系数(指井的占开性质和占开程度的完善情况)

(二)自喷生产时几种流动过程的衔接与协调

1．流体在地层中的流动 流体从地层流入井底的流量，主要取决于地层压力、采油指数和井底流压。即：

Q=K(P_地－P_流) (3－3－73)

式中 Q——重量流量(t／d)

K——采油指数〔t／(MPa·d)〕

P_地——地层压力(MPa)

P_流——井底流压(MPa)

在一定开采阶段，地层压力和地层性质可视为不变因素，则Q只与P_流有关，其指示曲线可从稳定试井方法求得，一般曲线形状如图3－3－84。

图3－3－84 自喷井产量与流压关系曲线

2．地层与油管流动的协调 从地层中流至井底的卤量及剩余压力(流压)，恰好等于该卤量从井底流至井口所需的管鞋压力(包括油压)。如油管位于卤层中部，则管鞋压力即流动压力。其协调过程与条件为：

(1)当油管直径、卤气比与油压恒定时，如图3－3－85。

图3－3－85 油管工作中管鞋压力与产量关系曲线

通过试井资料得出的曲线A，与在给定的参数下，根据3－3－66式求得与每一管鞋压力相对应的产量连线B，两曲线的交点b就是已知条件下的协调工作点。

(2)当油压为变量时，如图3－3－86，曲线A作法同上。曲线B为油压－产量曲线，也可按公式(3－3－66)求得。

图3－3－86 油管工作中油压与产量的关系曲线

计算时，管鞋压力与产量均对应于图中地层指示曲线上各点，因此实际上是在给定的管鞋压力与排量下计算油压。在这种情况下，地层工作与油管流动显然是协调的。符合协调的两条原则。

不难看出，当产量为Q时，卤层与油管的产量均为此数，井底流压与管鞋压力都为P_a，油压为P_b，P_a－P_b即油管中消耗的压力。其次，P_a－P_b并不总是随着产量的增加而加大，在Q_c时有一个较低的值。这与自喷原理是一致的，即产量低、管内流速低，滑脱损失大；产量高，摩擦损失大；两种情况均可造成管内损耗大。仅在某一产量范围内、滑脱与摩擦损失都不很高时，才能得到较低管内损耗。所以油压随着产量的增加也有高有低。

3．地层、油管和油嘴生产的协调，如图3－3－87所示，图中曲线A、B作法同前，直线G(嘴流曲线)是在油嘴直径d一定时，根据油嘴的Q－P_油的线性关系，即每一油嘴各种产量的油压对应点的连线。

图3－3－87 自喷井3个流动过程关系

图中G、B曲线交点C，与横座标的交点Q，即为在此油嘴直径下的卤井产量；与指示曲线交点E相对应的井底流压，即为举升此产量所需管鞋压力；对应于点C的油压，即为举升至油嘴前的剩余压力(油压)。显然，在此条件下生产中3种流动是相互衔接和协调的。

4．从地层至计量站4种流动的协调流体经孔嘴沿出卤管线到计量站的流动过程，需要一定的油压来维持。这一压力若调整不当，则当油嘴后的压力(即出卤管的起点压力)高于嘴前油压的一半时，前者的变化将影响卤井的产量，其嘴流曲线就不单纯是油压－产量的直线关系。为保证卤井产量稳定，必须使卤井在预定的产量下，流经整个出卤管线(包括进入分离器)所需的总压力，保持低于在该产量下油嘴前油压50%的水平，也即经过油嘴的流体处于临界流动状态，从而使上述几种流动达到平衡与协调。

(三)协调在自喷井管理工作中的应用

1．预测不同油嘴的产量 如图3－3－88所示，可根据要求的产量Q，确定与之对应的或较接近的油嘴直径。

图3－3－88 油嘴直径与产量的关系

2．选择油管直径 在相同参数下，作出不同油管的工作曲线，进行比较选择。由图3－3－89可看出：油压高(P_油2)时，大直径油管因滑脱损失大，故产量比小直径油管低；相反，油压低(P_油1)时，大直径油管产量反而比小直径为高。

图3－3－89 不同油管直径对产量的影响

3．预测地层压力变化对产量的影响 如图3－3－90，其中A₁、B₁代表某一开采阶段的油层工作与油管工作曲线，A₂、B₂代表地层压力下降后的相应曲线。若生产已面临后一阶段，仍保持使用油管直径d₁不变，则该井产量将由Q₁降至Q₂。

图3－3－90 地层产能下降对产量的影响

4．停喷压力预测 图3－3－91所示。

图3－3－91 停喷产量预测曲线

图中EC线为生产时所需最低油压，该线段已不能与B₃相交，说明地层压力下降到A₃后，该井已不能正常自喷生产。

(四)卤井基本工作参数的特性和影响因素

1．自喷井工作参数的特性

(1)产量 以(t／d)或(m³／d)表示产量的变化，直接反映井眼的工作情况。

产量除与油管压力有关外，还与井底的压差大小有关。井底产生单位压力降(或液

面降)时的井眼产量，称为“井的采卤指数”，即。

(2)油压 反映井内卤水从井底流到井口后的剩余能量。油压大小与地层能量、卤气沿井筒流动的能量消耗情况和地面设备等因素有关。

(3)套压 表示环形空间的压力，即反映油套管环形空间分离出来的气体量。

正常生产时，井底压力等于油压、液柱压力和磨损之和

当P_流＞P_饱(饱和压力)时：

当P_底＜P_饱时

P_底≈P_油

因此P_底与P_油的差别反映了流动中重力与摩擦力的消耗大小。但一般认为在P_流＞P_饱、套管漏气和在有封隔器的自喷井中，套压变化不能反映流压变化。

(4)流动压力 流压是卤水从地层流到井底的剩余压力，是液流垂直上升的动力，其大小反映卤井举卤能力的高低。在其他条件不变的情况下，流动压力随静压的变化而变化。

(5)含砂量 含砂量增大，经常是油嘴过大引起的。因此，发现井内含砂量增大时，应适当缩小油嘴进行控制。

(6)生产卤气比 随着井底能量的逐步消耗，井底压力低于饱和压力。油嘴选择过大或过小、井底或卤层堵塞等也都可能引起卤气比升高。

2．自喷卤井生产参数变化分析判断及处理措施 见表3－3－53。

表3－3－53 自喷卤井生产参数变化分析判断及处理措施

注：→平稳不变化 ↑↓微小上升或下降 ↑↓上升或下降波动上升或下降