气井携液临界流量计算新方法

刘刚

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）

气井最小携液临界流量是气田开发方案编制非常重要的一个数据［1-15］，它决定着气井生产管柱直径的选取与出水气井的合理配产，目前现场大多采用Turner公式和西南石油大学李闵教授提出的修正公式进行计算。Turner 公式和李闵公式分别是以液滴为球形和椭球形为基础推导出来的［16］，但这2 个公式在计算过程中都将界面张力作为常数来计算携液流量，没有充分考虑气水界面张力对临界携液流量的影响；而实际上界面张力是温度与压力的函数，不同的温度和压力都将影响界面张力的大小，从而影响到气井携液流量。因此，有必要对原公式进行修正。

1 气井携液最小流速和产量公式推导

根据文献［1］，得

式中：vg为气井携液最小流速，m/s；ρl，ρg分别为液体、天然气的密度，kg/m3；σ 为气液界面张力，N/m；qsc为最小产气量，m3/d；A 为油管截面积，m2；p 为压力，MPa；T为温度，°C；Z 为p，T 条件下的气体偏差因子。

原公式在推导和计算过程中都把σ 作为一个常数进行计算，而实际上σ 是温度与压力的函数（见表1）。可以看出，对于出水气井而言，界面张力随压力、温度发生了较大的变化，对于埋深、温度、压力不同的气藏来说，应该考虑σ 对携液流量的影响。

表1 不同深度、压力、温度下界面张力的变化

因此，可以将σ（p，T）代入式（1）修正为

其中 ρg＝3.484 1 γgp/ZT

界面张力σ（p，T）可以用如下公式进行计算［5-7］：

其中 σ（137.78）=52.5-0.870 18 p

σ（23.33）=76 exp（-0.036 257 5 p）

式中：γg为天然气相对密度；σ（137.78），σ（23.33）分别为温度137.78，23.33 ℃时水的表面张力，mN/m。

将式（4）的计算结果代入式（3）就可以求出相应的临界携液速度，然后代入式（2）即可以求出相应的最小携液产量。其他参数，如Z 可用Dranchuk-Abu-Kassem，Papay 或者Hall 等方法进行计算［17］。

2 实例计算分析

表2基础数据来自北部地区某气田的10 口气井，天然气相对密度、 温度数据来自试气阶段的天然气分析资料，相对密度介于0.58～0.62；气水界面张力根据实测资料计算，水的密度为1 074 kg/m3。

表2 新老模型计算结果

从表2可以看出，对于一些气井，在计算临界携液流量的时候，是否考虑界面张力对计算结果有较大的影响。10 口气井中只有1 口气井计算的临界携液流量结果比较接近，差距不大，而其他9 口井均存在一定的差别。因此建议在以后计算临界携液流量的时候，应根据实际情况考虑界面张力的影响。根据10 口出水气井的实际生产资料，气井产量在低于李闵模型计算的临界携液流量时，气井仍可以正常生产，不出现积液，新模型在计算临界携液流量时与实际情况更加吻合。虽然新老模型在判断气井是否积液时结论比较一致，但从计算过程与方法分析可知，新模型更加合理。

对于出水气井，合理配产也是开发生产中的一个重要指标。在合理配产时应充分考虑气井的临界携液流量，以免出现由于配产过低导致气井积液对气层的损害。因此，在实际配产当中可以考虑新老模型相结合的方法对气井进行合理配产，以保证气井的顺利投产。

3 结论

1）在前人研究成果的基础上，从理论出发对李闵模型临界携液产量公式进行了修正，提出了考虑界面张力的携液产量计算公式。

2）10 口气井实际生产论证分析结果表明，是否考虑界面张力对临界携液流量的计算有较大的影响，考虑界面张力的计算结果更加科学合理，与气井实际生产情况更加吻合。

3）对于出水气井，可以考虑新老模型相结合的方法对气井进行合理优化配产。

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