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user: 2. 实验研究 由于现场气井的生产情况无法进行可视化，而气井临界携液方面的理论分析研究仍然以理论与实验相结合的方法 [ 13 ]。目前，这方面的实验研究中国内外主要参考Awolusi和魏纳 [ 14 ] [ 15 ] 最为常见，针对本研究，自主设计了一套完整的气流携液携砂实验装置，该装置类似于国内实用新型专利 [ 16 ] 中的实验装置，但可以进行不同出砂速度下的气流携液模拟实验。 为了模拟该气田生产现场的实际情况，研究过程中对该气田地层水水质报告进行了计算统计，明确了实际地层水的水型和相关物性特征。该气田地层水的矿化度平均值为120，581 mg/L，结合室内配伍性原则 [ 17 ]，配制与此矿化度值相接近的水作为实验液体介质。在标况下经测定配制后的模拟地层水，其主要物性参数如下：水型——氯化钙型CaCl 2 ；密度——1.08 mg/L；黏度——17.4 mPa∙s；表面张力——53.37 mN。 2.1. 常规临界携液模型误差分析 首先结合常用的气井积液判断方法 [ 18 ]，综合分析实际气井生产数据，统计积液的气井。以某气田实际No.1气井为例分析气井井筒积液和确定临界积液点。 图1. 气井生产动态曲线 根据实际生产数据对No.1井进行生产动态分析，由图1中可以看出在2010年4月之后出现明显的“剪刀差”现象，初步判定该井可能在2010年4月积液。然后将计算井底流压和实测井底流压进行对比分析，结果由表1可以看出，在2013年12月之前，实测值与计算值很接近，2013年12月之后，测压值都大于计算井底流压，认为积液时间在2012年7月至2013年12月之间，所以，该气井井筒开始产生积液的时间应该为2010年4月。 由于液膜模型中的计算参数难以确定，现场很难推广应用，因此选用应用较为广泛的液滴模型 [ 2 ] 或BF模型 [ 13 ] 进行积液判断并优选。根据90˚倾角条件下的实验数据进行两个模型的计算值与实测值的误差分析，结果见图2和图3。 Table 1 Comparative analysis of measured bottomhole pressure and calculated bottomhole pressure in Well No. 测试时间 油压/MPa 中深 /m 实测流压 /MPa 中部温度 /℃ 油管外径 /mm 产气量 /×10 4 m 3 ∙d −1 产水量 /m 3 ∙d −1 计算流压 /MPa 2011-1-4 11.1 1371.25 12.920 61.00 73 7.566 1.245 13.012 2012-7-27 10.8 1371.25 12.490 62.00 73 4.572 3.988 12.444 2013-12-5 8.5 1371.25 11.433 60.00 60 1.266 8.007 10.875 2014-3-29 7.0 1371.25 11.256 62.00 60 1.133 4.263 8.574 2 2016-4-20 8.2 1371.25 11.005 61.00 73 2.945 14.139 10.238 2017-7-3 8.0 1371.25 10.930 62.00 73 2.911 16.392 10.106 2017-10-9 7.8 1371.25 10.962 61.00 73 2.332 13.499 9.875 表1. No.1井实测井底流压与计算井底流压的对比分析 图2. 模型计算值与实测值的误差分析 图3. Befoird模型室内实验数据修正 由图2误差分析表明，采用Befoird模型 [ 19 ] 计算的误差率较小，因此优选Befoird模型 [ 19 ] 作为该气井积液判断数学模型。 2.2. 临界携液模型实验修正 采用Befoird模型 [ 13 ] 对实验数据进行计算，将计算结果与实际数据进行对比，修正系数情况如图3所示。将修正系数进行平均，对Befoird模型 [ 19 ] 进行修正后的计算公式如下： v c = 3.84 [ σ ( ρ l − ρ g ) / ρ g 2 ] 0.25 ⋅ [ sin ( 1.7 θ ) ] 0.38 / 0.74 (1) 式中： v c 为气体临界流速，m/s； σ 为气液表面张力，mN； ρ l 为液体密度，kg/m 3 ； ρ g 为气体密度，kg/m 3 ； θ 为管段倾斜角，˚。 2.3. 临界携液模型现场校正 对该气田的气井进行积液统计，将积液气井的实际气体流量与上述修正模型计算结果进行对比，结果如表2。 Table 2 Model correction of critical fluid accumulation point of gas wel 油压 /MPa 套压 /MPa 日产气量 /×10 4 m 3 ∙d −1 日产水量 /×m 3 ∙d −1 井口温度 /℃ 井底温度 /℃ 实验修正模型 /×10 4 m 3 ∙d −1 实测/模型 f 7.1 7.4 2.6141 3.0081 19 44.8 3.1668 0.8255 6.6 7.3 2.1573 4.911 18 44.5 3.0468 0.7081 7.9 8.3 3.2184 1.312 20 46.5 3.3816 0.9518 8 8.5 2.9845 1.199 17 46.3 3.4025 0.8772 8.3 8.7 3.4735 2.2952 14 46.4 3.4816 0.9977 9.7 10.2 1.9381 2.6565 20 47.3 3.8087 0.5089 6 6.9 2.7103 7.6097 13 47.4 3.9774 0.6814 7.1 7.9 1.5443 2.3745 18.9 44.7 3.1584 0.4889 8.8 9.2 3.2207 1.7558 19 47.9 3.5731 0.9014 9.9 10.1 3.7219 5.509 16 49.2 3.8446 0.9681 7.3 8 2.2337 24.5275 23.1 49.2 3.4212 0.6529 7.1 7.8 4.4501 18.2028 25 50.8 4.4546 0.999 10.1 11.1 3.0512 8.3348 21.6 93.3 3.5651 0.8558 7 / 3.2257 39.1263 28 85.6 4.2964 0.7508 7.8 / 4.0739 59.5403 34 104.7 4.6402 0.878 8.6 / 4.2897 28.8613 31 105.1 4.5702 0.9386 6.3 / 3.2314 29.3687 27 103.4 3.9468 0.8187 平均值 0.8112 表2. 气井临界积液点对模型的校正 由于Befoird模型 [ 13 ] 建模过程中忽略一些影响因素，这些影响因素很大程度上受气体流速的影响。根据实测/模型的平均值，对上述修正模型进行进一步校正，得到的临界携液流量的计算公式为： v c = 3.11 [ σ ( ρ l − ρ g ) / ρ g 2 ] 0.25 ⋅ [ sin ( 1.7 θ ) ] 0.38 / 0.74 (2) 2.4. 现场验证 统计2011年~2017年间该气田23口井的液面测试数据对校正的模型进行验证，结果如表3所示。虽然通过液面测试数据不能获得气井临界携液流量的大小，但可以准确判断气井是否积液 [ 20 ]，进而可以准确地对修正模型进行的验证。 根据测试液面时对应的油压、井口温度、井底温度等参数可以应用上述校正模型及常用几种模型计算该状态下的临界携液流量，与该井实际产气量进行对比分析，以此判断该井的积液状况。 Table 3 Comparison and analysis of diagnosis results of wellbore effusion with different calculation formula 井号 油压 /MPa 套压 /MPa 日产气 /10 4 m 3 ∙d −1 日产水 /m 3 ∙d −1 现场 情况 修正模型 LiMin模型 Turner模型 Coleman模型 判断 判断 判断 判断 S8-3 5.2 8.0 0.3913 0.36 √ √ √ √ √ S8-6 5.6 6.9 1.2471 0.00 × √ √ √ √ SR15 5.2 6.8 1.4077 1.36 √ √ √ √ √ SR25 6.2 7.6 1.5798 3.47 √ √ √ √ √ SR12 5.5 6.8 1.3481 0.00 √ √ √ √ √ SR10 5.8 6.8 1.6386 0.83 √ √ √ √ √ S10-3 5.6 6.3 1.2174 1.09 √ √ √ √ √ S1-12 5.2 6.9 1.6364 9.27 √ √ √ √ √ S1-11 4.9 6.9 2.0364 9.27 × × × √ √ S1-7 8.5 8.6 1.067 11.24 × × √ √ √ S2-2 6.2 6.9 2.1562 1.76 √ √ × √ √ S2-7 6.5 8.2 2.2536 0.80 √ × × √ √ S3-4 6.0 7.2 1.95101 11.17 √ √ × √ √ S4-7 5.9 6.8 2.0612 4.17 √ √ × √ √ S5-2 5.1 6.7 1.4077 6.05 √ √ √ √ √ S5-3 5.6 7.7 0.0017 0.00 √ √ √ √ √ SR24 6.4 7.1 2.0981 0.00 √ √ × √ √ SR27 4.7 7.3 1.6252 0.38 √ √ × √ √ SR28 4.4 6.9 2.2026 0.38 √ × × √ √ SR29 4.6 5.3 1.1346 0.38 √ √ × √ √ SR30 7.3 7.4 0.0496 0.00 × × √ √ √ H3-18 6.2 8.3 1.6363 0.00 × √ √ √ √ S10 5.8 6.2 1.8732 1.72 × × × √ √ 判断准确度 83% 48% 74% 74% 表3. 不同计算公式井筒积液诊断结果对比分析表 注：上表中“×”表示未积液，“√”表示积液。 由表3可知，Turner模型 [ 2 ]、Coleman模型 [ 4 ]、LiMin模型 [ 7 ] [ 8 ] 现场判断井筒积液的准确率分别为74%、74%、48%，本课题校正的临界携液模型判断准确率达到83%。说明校正后的模型能够准确地判断该气田气井的积液情况。