2. 井筒与流体基础数据准备

连续油管氮气举升排液计算的第一步,不是套公式,而是把井筒和流体这两类“输入”整理成一套口径统一、来源清楚、可以追溯的数据。计算结果的偏差,绝大多数并非来自模型本身,而是来自输入数据:井深用的是斜深还是垂深、油管尺寸写的是外径还是内径、地层压力是原始压力还是目前压力、产液含水率取的是哪个月的化验值。本节的任务,就是把井深结构、油管尺寸、地层压力温度、产液性质四类数据整理成一张可校核的输入表,并完成单位统一。

一、井深结构数据:先建立“深度—垂深”两套坐标

连续油管作业的井筒数据,核心是“一条深度轴 + 若干段管柱结构”。深度轴必须同时给出测量深度(MD)和垂深(TVD),因为井斜角的存在使两者在定向井、水平井中差别很大,而举升计算中的静液柱压力、气柱重力都依赖垂深。建议按井斜测点整理成表,至少包含:测点MD、井斜角、方位角(用于判断是否影响举升路径)、对应TVD。对于直井段,TVD≈MD;对于造斜段和水平段,必须用测斜数据积分或专业软件导出,不能简单按MD代替。

管柱结构方面,需要记录:表层套管下深与内径、技术套管下深与内径、生产套管下深与内径、完井方式(裸眼/射孔/筛管)、射孔井段顶底深度、当前人工井底或砂面深度。这些数据决定了连续油管下入深度、环空过流面积以及气液两相流的流通边界。特别要标注“连续油管下入深度不得超过的位置”,例如砂面以上、射孔顶界以上或套管鞋以上,作为后续设计的硬约束。

二、油管尺寸数据:区分外径、内径与壁厚

连续油管尺寸最常见的错误是把外径当作内径使用。现场习惯说“1.5英寸连续油管”,指的是外径1.500 in(38.1 mm),而实际内径取决于壁厚。以常见规格为例:外径1.500 in、壁厚0.134 in时,内径约1.232 in(31.3 mm);壁厚0.156 in时,内径约1.188 in(30.2 mm)。内径直接进入过流面积和摩阻计算,差0.04 in就会带来可观的摩阻偏差。因此输入表必须明确记录:外径、壁厚、内径、单位长度重量、材质等级、累计使用长度。若为变径管柱(如带接头或不同壁厚段),应分段记录。

同时要记录油管下入方式:是否带井下工具(如喷嘴、单流阀、扶正器),工具外径与长度会影响环空过流面积和局部压降。若本节计算暂不考虑工具,也应在表中注明“本井连续油管为光管,无井下工具”,避免后续误用。

三、地层压力与温度:明确“原始”与“目前”

地层压力数据要区分原始地层压力、目前地层压力、静压测试日期与测试方法。举升排液设计通常使用目前地层压力作为供给边界条件,若只有原始压力,应注明“未做压力恢复测试,暂按原始压力折减”的假设。压力数据应统一到同一基准面,常用基准为油层中深或射孔段中部垂深,并记录基准面垂深。若压力以压力系数或当量密度给出,应换算为基准面压力并保留换算过程。

温度数据包括:井口流动温度、地层温度、地温梯度、基准面温度。地温梯度常用单位为℃/100m,需明确是每100m垂深还是测量深度。举升计算中气柱温度分布影响气体密度与膨胀,建议按“井口温度 + 地温梯度×垂深”建立线性温度剖面,并注明该剖面为工程近似。

四、产液性质:把化验单变成计算参数

产液性质至少需要:日产液量、日产油量、日产气量、含水率、气液比、产液密度、产液粘度、地层水矿化度、是否含H₂S/CO₂。化验单上的密度通常是20℃地面条件,而井筒内为高温高压条件,计算中应明确使用的是地面密度还是井下条件密度;若采用地面密度,需说明未做高温高压修正。含水率应取近期稳定生产阶段的化验值,并注明化验日期。对于气举排液,产气量尤其重要:若地层本身产气,气液比会影响举升所需注气量;若为纯水淹井,气液比按0处理。

下面这张图把四类输入数据、校核要点与单位统一后的去向组织在一起,便于对照检查:

井筒与流体基础数据准备:四类输入 → 校核 → 单位统一 ① 井深结构 MD / TVD / 井斜角 套管下深与内径 射孔顶底、砂面深度 完井方式 校核:TVD≠MD 时须用测斜 ② 油管尺寸 外径 / 壁厚 / 内径 单位长度重量 材质等级、累计长度 井下工具外径与长度 校核:内径≠外径,按壁厚算 ③ 地层压力温度 原始/目前地层压力 压力基准面垂深 地温梯度、井口温度 测试日期与方法 校核:压力统一到同一基准面 ④ 产液性质 日产液/油/气、含水率 气液比、产液密度 粘度、矿化度 H₂S / CO₂ 含量 校核:注明地面/井下条件 数据校核 + 单位统一 深度 m|压力 MPa|温度 ℃|密度 kg/m³|粘度 mPa·s|排量 m³/d 检查:基准面一致、内外径一致、地面/井下条件标注、日期可追溯 统一口径输入表(可追溯) 供举升排液计算直接调用 常见错误:用外径当内径、用MD当TVD、压力基准面不统一、含水率取过期化验值、密度未注明地面/井下条件 处理原则:每项数据标注来源与日期,假设条件单独列出,换算过程保留在计算表中

五、单位统一与校核:把“能算”变成“算得对”

单位统一不是简单换算,而是建立一套贯穿全课程的计算口径。建议统一为:深度用m(MD与TVD分别标注)、压力用MPa、温度用℃、密度用kg/m³、粘度用mPa·s、排量用m³/d、气量用10⁴m³/d或m³/d并注明标准条件。现场资料常混用psi、ft、bbl/d、lb/ft³,换算时保留原始值与换算值两列,便于复核。例如1 psi≈0.006895 MPa,1 ft≈0.3048 m,1 bbl≈0.159 m³,1 lb/ft³≈16.018 kg/m³。

校核建议按“四查”执行:一查基准面,所有压力是否换算到同一垂深基准;二查内外径,油管内径是否由外径减两倍壁厚得到,环空过流面积是否用套管内径减油管外径;三查条件,密度、粘度、气量是否注明地面或井下条件;四查时效,压力、含水率、产量的测试或化验日期是否在合理期限内。任何一项无法确认,都应在输入表中以“假设”标注,并在结果讨论中说明其影响。

教学示例(合理假设,非实测):某直井射孔段中部垂深2500 m,目前地层压力25.0 MPa(基准面2500 m),井口温度20℃,地温梯度3.0℃/100m,产液量30 m³/d、含水率85%、地面产液密度1000 kg/m³、粘度1.0 mPa·s,连续油管外径38.1 mm、壁厚3.4 mm、内径31.3 mm。按上述口径整理后,温度剖面可取井口20℃至井底95℃,压力基准面统一为2500 m,油管内径31.3 mm直接进入摩阻计算。该组数据仅用于演示整理方法,不代表任何实际井的测试结果。

完成这一步后,后续的举升计算才有稳定的输入基础。数据表不必复杂,但每一项都应能回答三个问题:数值是多少、从哪里来、在什么条件下成立。把这三个问题答清楚,井筒与流体基础数据准备才算真正完成。