浅谈稠油油藏中气体对井筒出砂的影响

1、浅谈稠油油藏中气体对井筒岀砂的影响大庆油fh有限责任公司试油试采分公司段庆军摘要：井筒的压力控制，是计算稠油油藏适度出砂的关键。通常由于稠油中 含气比较低，忽略了稠油混砂液中的气体对井筒生砂和压力的影响。那溶解气的 析出对井筒压力降的影响到底有多大，是否可以忽略，是一个值得关心的问题。 木文通过研究油砂混合液在流动过程中的流态，从流动过程机理分析入手，将气、 油、砂三相流动考虑为气、液和油、砂的两相流动，基于压力与溶解气油比、粘 度、原油体积系数等参数的关系，对井筒中气、油、砂三相流动机理进行了分析， 并对不同溶解气油比情况下井筒压力梯度进行了计算。结果表明，虽然稠油溶解 气产量很少，但其对稠

2、油混砂液流动的影响会随着压力降低、气油比的增大而逐 渐增大，特别是当压力降到饱和压力一半后，会对井筒压力造成很大的影响。关键词：稠油；溶解气；井筒压力控制；出砂.、八.、刖b井筒中原油属于高压状态，压力对井筒中原油流动影响很大。由于压力对气 体影响明显，井筒中的油、砂、气混合物在流动过程中状态发生不断的变化，造 成从井筒中不同部位会出现不同的流动形态，对于稠油混砂液由于含气量较少, 气体流动形态以泡沫的形态为主，虽然气量少，但是气体对稠油混砂液流动的影 响会随着气量的增大而增大，到一定阶段后就不能忽略。1、油砂混合液在井筒流动过程中物性的变化原油在井筒中流动时，随着压力的降低，低于饱和压力以后

3、，溶解气便从原 油中析出，造成原油的物性发生了变化。将油、气分开考虑，随着气体的析出, 溶解在原油中的轻质组分减小，相对的原油重质组分增多，原油的粘度将增加。 从液固机理模型考虑，原油粘度的增加，会造成油砂混合液粘度增加，使原油的 携砂能力增强，但却会增加井筒流动的压力损耗。einstein第一个研究了液固混 合物的有效粘度，并得到了低浓度下混合物粘度与浓度的函数关系式：若将地下原油考虑为牛顿流体，对于高浓度的浆体，借用thomas粘度公式， 在井筒中任一点处的原油混合物的粘度仍可以用上式表示为：(2)μrn、&mu儿分别为油砂混合液流体的粘度pa?s； kl> k

4、2> k3分别为常 数；cs为产砂量m3/d。如果将气液两相考虑为一相，根据常规知识，气油比增加，粘度减小。从气、 液两相机理考虑，在溶解气析岀过程中，气体不断从液相中分离出来，液相所含 轻质分子减小，液相的粘度增加。同吋随着气体析出，气相体积增大，气体速度 增大，气体举升能力增强。2、油砂混合液井筒流动机理模型2.1井筒原油临界携砂速度变化溶解气析出，原油的粘度、密度发生变化，会引起原油携砂的临界速度发生 变化。对于垂直井筒，要求携砂速度大于临界携砂速度，利用粘度的瞬态特性和 固体液体的孔道流通在拉格朗日方程的基础之上得到的临界速度，得到溶解气析 出后油相的临界速度：ρ

5、s、&rho儿为固体颗粒和液体的密度；dg是固体颗粒的当量直径。2.2原油特性变化引起气液流动机理模型变化根据泰特尔等人建立的气液两相流动机理模型，泡流状态模型的转换边界与 流体粘度和密度都有关系。泡状流和弥散泡状流的计算公式：(5)其中el、eg为液体相对持液率、气体相对持气率；vm为气液混合速度；fm 为泡状流摩擦系数；ρm. ρl、ρg为气、液、固混合物密度、液体密 度和气体密度kg/m3o3、微元法分析将井筒分成若干个微元段，只要分段足够小，每一个微元内流体属性就可近似认为相同的。在每一个微元段内，利用上述模型，计算每i段内压力损

6、耗和液 相的携砂速度。4、结果分析某油田原始地层压力19mpa,原油饱和压力3mpa，地面脫气原油粘度336m?pas,产油32.75t/d,产砂2m3/d,生产气油比16m3/m3o在压力低于饱 和压力后，井筒中出现溶解气。计算的混砂液的临界携砂速度和井筒单位压降随 气油比变化情况。可以得出，随着压力的降低，气油比的增大，油砂混合物的粘 度增大，携砂的临界流速随之减小。而随着气油比的增大，井筒中溶解气析出体 积的百分比增大，增加了气体的举升能力，井筒单位压降损耗因而减小。若考虑 溶解气体析出和不考虑气体析出影响单位压降变化，随着压力降低，单位压降导 数线逐渐增大，气体对井筒压降的影响也逐渐增

7、大。井筒压降从饱和压力处的 0.00085mpa/m,到了压力仅为饱和压力处0.2吋的0.0006 mpa/m,如果以960m 井深计算，就会造成大约0.3mpa的压力误差。5、结论要想准确计算井筒中混砂原油的压力损耗，气、油、砂三相的流型和流态的 确定是基础。根据本文的计算得到如下结论及建议：1）将稠油混砂液考虑成单相，溶解气析出，稠油混砂液粘度减小；但是如 果将其考虑成气油两相，则随着溶解气析岀，原油粘度会增加；2）随着气体的析出，实际稠油混砂液中，油的粘度增大，稠油携砂的能力 实际上增强了。3）虽然稠油溶解气产量很少，但其对稠油混砂液流动的影响并不能忽略。 随着压力降低、气油比增大，气体对稠油混砂液井筒压降的影响也逐渐增大。明 显的，对于欠饱和油藏，气体对井筒的影响，在开采初期可以忽略；而对于过饱 和压力的油藏，不像欠饱和油藏可能只是在井筒某些部位开始有溶解气析出，而 是开井在地层中就有溶解气的析出，所以，气体对井筒压降的影响就不能忽略了。参考文献1刘爱萍，邓金根垂直井筒低黏度液流最小携砂速度研究j石油钻采工艺,2007,29(1):31-33杨肖曦，李松岩.泡沫流体携砂能