贾玉青
中国石化集团中原石油勘探局有限公司 河南省濮阳市 457001
摘要：随着中国对天然气需求的不断增加，储气库的建设必须与时俱进，满足日益增长的消费需求。中国储气库建设面临许多技术挑战，如建设管理体系处于起步阶段，缺乏研究和实践经验，在储气注水井温度和压力调整过程中，周期性变化不均匀，缺乏完善的管理体系和监督体系。因此，在储气库的建设和管理过程中，需要借鉴其他国家的先进经验，及时发现我国存在的问题，在生产经营过程中注重技术创新，确保储气库的安全有效运行。
关键词：储气库井；生产动态；分析方法；应用；
随着天然气的普及和消费量的不断增加，地下储气库的建设越来越紧迫，在数据库设计建设过程当中，存在着很多技术挑战，以保证数据库的安全，注采井的安全是地下储气库安全运行的重要依托，国内外有大量对于储气库安全的研究，而且很多研究着眼于井下的管串安全，储气库注采经验表明出砂对储层的长期有效运行造成威胁。
一、储气库井生产动态研究现状
我国的储气库建设技术，包括地质方案，施工技术，废弃井封井技术，钻井、固井、完井技术，钻井液技术和储层保护技术，这些技术对于储气库建设的每一个环节都会产生很大的影响。储气库井注采出砂预测研究：储气库建设的过程中，储层未被打开之前，内部系统处于力平衡状态，储层一旦被打开，周围的应力系统会发生变化，岩石颗粒所承受的应力也会变得不平衡，这时如果应力超过岩石，自身的抗压和抗剪程度变小，延时就会发生变形，在进行油气井生产时，流体流入井底，将地层砂带入井底，导致出砂现象的出现，岩石破坏导致储层出砂的机理包括三种：滑移次生破坏、剪切破坏和拉伸破坏。油井地层的出砂原因有很多，一是地层中充填砂在流动粘滞力和惯性作用的影响下被动的流入井底，引起油气井出砂现象，二是由于岩石超过其及耐受强度而被破坏，产生的松散砂，被地层流体带入到井底之中，也引发油气井出砂现象，滑移次生破坏是导致充填砂进入井底出沙的重要原因，而剪切和拉伸的影响，则导致延时超过极限强度，出现松散砂流入地层的现象
二、注采井油管的直径选择
天然气储气库注采井的油管选择要首先考虑直径的大小,直径大小的确定与注采井的配产配注指标紧密相关,直径的大小还还符合注采井的携液要求和防止油管受到冲击侵蚀的要求。认为在油管的直径选择中要以满足下列要求为标准:
1.油管直径大小的敏感性。理论上不同的产量都对应一个最优油管直径来保证注采井内的压力损失最小。如果给定产量的情况下油管的直径偏小就会使得速度过高,造成摩擦中的损失增大,而油管的直径过大,速度较慢又会使得气体发生严重的滑脱效应,气流无法将携带的液滴带出。所以为了满足排液需求,节省油管管材来降低成本的要求,油管的直径应当尽量选择较小的;但是要保证生产产量的要求,以及减小摩擦降低损耗的要求,又要选择直径较大的油管。如何确定油管的合理直径,要经过科学的计算,对油管直径大小的敏感性进行分析。分析的方法是:选取井底为节点,在井口压力为11 M P a时,计算出不同直径规格油管的流人和流出曲线,得出不同直径油管的最佳产量。再结合地质配产的要求,采气的要求和携液的要求进行不同注采井的油管直径选择。一般来说,直井中73 m m和88.9 m m的油管都能够满足配产的需求,再结合采气和携液的需求,7 3 m m的油管更具有优势;而对于水平井,则需要选用8 8.9m m的油管才能满足配产的需求。
2.携液角度分析。
气井在生产不断向前推进的过程中,地层流体被采出的越多,井底的压力也就变得越来越低,此时就会有地层水析出造成井底积液的现象,井底的积液需要及时排出,否则将会对气井的产能造成不利影响。所以油管直径的大小选择要考虑携液的需求。理论界有人提出了计算气流携带液滴的最低气体流速的公式根据气井井底压力、油管的截面积、最小卸流速度以及井底气流温度等就能够计算出不同压力值和不同的管柱最小携液气量。由此计算结果可以判断不同的注采井在不同的产能情况下所需要选择的油管直径大小。对于直井一般选用内径为6 2 m m的油管就能够满足携液的需求,在选用内径为76m m的情况下,在产量低于10.96. x 104m 3 zd时,就会出现井下积液;而对于水平井,选用内径为76 m m的油管才能够满足携液的要求。
3.抗冲蚀角度分析。气井的井筒内气流高速流动会引起冲蚀,所以为了使气井在生产中降低油管受冲蚀的损耗,应当保证气井的产量在相应的管串、流压和温度下气体冲蚀临界流量之下在计算气井抗冲蚀临界流量时采用的公式是；
公式中q e为气体抗冲蚀临界流量,A为油管截面积;P为井口流压;T为井口气温温度;Z为井口流压以及温度下的气体压缩系数。通过这一公式能够计算出不同的气井井口压力下在不同的油管直径下的抗冲蚀临界流量结果,再结合气井所在地的储气库配产需求,对不同的气井选择不同直径大小的油管就能够减小油管受冲蚀的损耗。一般来说直井应当选用内直径为6 2 m m的油管,而水平井应当选用内直径为7 6 m m的油管就能确保气井内的油管不会发生冲蚀问题。
三、注采井油管材质的选择
1.在储气库建设中,注采井的油管材质选择需要考虑管网来气含腐蚀性气体的情况,结合产出气的组成成分,对腐蚀性气体的种类和含量进行综合性的分析比对,来确定油管材质的选择,来保证油管正常的使用,维护储气库的运行安全与稳定。结合在2014年我国某气井的产出气体组成成分进行分析,其中c 0 2的摩尔含量为0.3 4%,在管网中来气的C 0 2含量为2.9 4%,H Z S的含量为1 8 m g z m 3,由此可以计算气井生产时井筒的C 0 2和H Z S的分压范围。还要考虑选定的气藏的深度和油水界面来判断是否会产生携带水,因为注采井在生产中C 0 2与水同时存在会发生严重的腐蚀。根据上述分析结果,再根据气藏的温度,按照油管材质选择的分析图和管材选用流程图确定油管的材质选择就是非常科学的了。1 3 C r不锈钢材质的管材就能够满足上述要求。
2.注采井油管选择的其他问题。在注采井油管选择中,除了上文所述的直径大小问题和材质问题,油管的丝扣选择和油管的强度校核也非常重要。首先,油管的丝扣选择中,最为常见的就是A P I圆丝扣,但是该类型的丝扣容易在高压下发生泄漏,所以为了保证储气库注采井管柱能够密封完好,防止地层腐蚀套管,保证储气库的安全性,在油管的丝扣选择上应当选用特殊的气密丝扣。其次,油管的强度校核与管柱下人深度和承受负荷的条件有密切的关系,所以在油管的钢级要符合管柱下人的要求。经过计算得出N 8 0钢级的油管能够在下人深度达到4 6 0 9 m时保证1.5的安全系数。
总之，天然气储气库注采井在进行油管的选择时要综合考虑储气库注采井的配产配注需求、携液能力以及防冲蚀等因素,综合分析,直井一般选用外径为7 3 m m的油管,水平井一般选用外径为8 8.9 m m的油管。在材质选择上要结合储气库采气期产生的c 0 2腐蚀情况,选用性能较好的1 3 C r不锈钢管材的油管就能够满足需求;在油管的强度选择上,需要选用N 8 0钢级的油管才能保证管柱下人深度的一般要求;此外还要注意油管的丝扣选择要选择特殊气密丝扣,来提高储气库整体的密封性能,保证储气库的安全。
参考文献：
[l]赵亚峰，刘萍，等，天然气储气库注采井油管选择浅析,2020.
[2]吴川东,李守良，等，关于天然气储气库注采井油管的选择,2019.