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1、第 32 卷 增刊 2010 年 11 月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING 2. Natural Gas Development 3. Petroleum Engineering deliverability equation; Cv value; choke valve turndown ratio computation 迪那 2 凝析气田地层压力系数 2.062.29， 地层 压力 106.22 MPa， 目前井口生产油压 7083.6 MPa。 为达到进站工艺参数要求， 同时有效防止节流过程 中水合物生成， 井口采用两级节流工艺。两级节流 均采用 Mokveld 的
2、S04 系列远程可控电动节流阀， 一级节流后压力降至 3040 MPa， 二级节流后压力 降至 12.114.2 MPa。 迪那 2 气田各井采用在集气站计量分离器轮换 计量的方式计量， 在没有单井流量计的情况下， 在投 产和生产过程中按照配产和产量调整要求， 准确有 效地调整两级节流阀开度， 准确控制产气量。为此， 对迪那 2 气田已投产气井两级节流阀调整方法进行 了研究， 以指导产量调整。通过油压与产量的关系， 首先通过控制井口压力达到基本控制产量的目的， 然后再根据相应的压力和产量条件计算调节阀流量 系数 Cv 值， 最后根据调节阀 Cv 值计算两级调节阀 作者简介： 张建业， 1981
3、 生。2008 年毕业于西南石油大学油气田开发专业， 硕士， 主要从事油气藏工程研究和油气藏管理工作。电话： 0996-2175578。E-mail： zhangjy-tlm 。 石油钻采工艺 2010 年 11 月（第 32 卷） 增刊116 的开度。 1 产量与油压的对应关系 在油气井生产过程中， 常常应用产能方程研究 井底流压与产量的关系， 但研究井口压力（油压） 与 产量的关系也非常有价值， 特别是对于异常高压气 井， 测井底压力困难1， 安全风险很高， 计算井底压 力的不确定因素很多， 准确性也很难保证。而油压 数据非常容易获得， 因此尝试研究油压与产量的关 系。统计发现， 以类似于
4、井底压力曲线的方式， 井口 压力与产量也可以绘成关系图。 利用迪那 2 气田单井试油数据， 通过统计回归分 析发现， 油压与产量存在着很好的线性关系（图 1 ） ， 可以把油压与产量的关系定义为井口产能方程2， 3 ppAQBQ titfmm 222 -=+ （1） 式中， pti为关井恢复油压（井口静压） ， MPa； ptf为井 口流动压力， MPa； A、 B 为二项式系数； Qm为凝析气 井流物（油气混合物） 产量， m3/d。 根据单井试油数据建立各井的井口产能方程， 再应用井口产能方程计算出各井油压与产气量对 应关系， 就可以确定目标产量下对应的油压， 这样 两级调节阀的 Cv 值
5、计算基础参数压力和流量就确 定了。 2 节流阀开度计算 2.1 节流阀流量系数 Cv 值计算 节流阀流量系数反映节流阀对流体的流通能 力。Cv 值表示调节阀流量系数， 其定义是：阀处于 全开状态， 两端压差为 1 磅 / 平方英寸条件下， 60 F （ 15.6 ） 的清水每分钟通过阀的流量数， 以加仑 / 分 计。 气体计算公式4分两种情况： （1） 当 Dp p K 1 2 m时， 常温（060 ） C Q p pp v 16.9() 12 = + Gg D（2） 温度修正（ 60 ） C Q p pp v 287 = + + () () 273 12 T D （3） Dp p K 1 2
6、 m 时，（2） 当 常温（060 ） C Q pK v 14.6 1m = Gg （4） 温度修正（ 60 ） C Q p v 249 1 = +GT K g m ()273 （5） 式中， Q 为最大流量， m3/h（在 0.1 MPa、 15.6 条件 下） ； Gg为气体密度； T 为流体温度， ； p1为进口绝 对压力， kg/cm2； p2为出口绝对压力， kg/cm2； p1和 p2 为最大流量时的压力； Dp=p1p2， kg/cm2； Km为空 化系数， 单柱塞 Km=0.8。 2.2 实例计算 迪那 2 凝析气田各个单井采用 MOKVELD S04 型角式节流阀（图 1）
7、， 主通径及出口法兰通径 77.79 mm， 压力等级为 API 15000 PSI， API 6A 温度等级 L-U， API 6A 材质等级 HH-NL， 设计标准采用 API 6A 19 TH ED。 图 1 Mokevld S04 型角式节流阀 S04 型节流阀用阀门部件实现流体速率整体控 制， 消除局部高流速， 减少流向突变， 从而减少阀体 和部件的冲蚀， 使活塞和阀芯受力平衡， 保证流通性 高， 最大程度地减少紊流和噪音。其节流特性曲线 如图 2 所示。 图 2 S04 型节流阀的特性曲线 为了保证在给出工况下合理的开度在 30% 以 上， 结合迪那 2 气田各单井产量， 节流阀最
8、大 Cv 值 确定为 7、 14 和 21。 通过各井井口产能方程确定目标产量下的油 压， 并将油压、 一级节流后压力、 二级节流后压力和 117张建业等：异常高压气井井口节流阀开度控制方法研究 产量参数带入节流阀 Cv 值计算公式， 分别计算出各 生产井两级节流阀 Cv 值， 计算 Cv 值与各节流阀的 最大 Cv 值的比值得到 Cv 值百分数 Y， 再通过节流 特性曲线计算节流阀相对开度。 根据节流阀特性曲线， 回归出节流阀开度 X 与 Cv 值百分数 Y 的关系方程（图 3） Y XX=-+-0 87940 17750 0231 2 . （6） 图 3 迪那 2 气田单井节流阀开度与 C
9、v 值百分数关系 应用该曲线方程， 可以计算出相应 Cv 值百分数 下的油嘴开度， 亦即目标产量下的节流阀开度。 3 效果分析 根据计算出的两级节流阀开度给定节流阀开 度， 待油压稳定后观察油压是否和理论计算相符， 然 后根据实际情况对节流阀进行 2%3% 左右微 调， 达到控制油压的目的。 通过各井多次调产， 将计算得到的节流阀开度 与实际操作中所确定的节流阀开度和配产量与计量 产气量进行对比来评价该方法的可靠性。应用本文 所建立的方法， 对迪那2气田13口气井进行了调产， 取得了很好的效果。列出两口井调产结果对比（表 1） ， 可以看出两口井产气量理论计算值与实际偏差 小于 5%；从油嘴开
10、度对比来看， 理论计算与实际偏 差较小， 均在 5% 以内， 且一二级节流阀开度偏差为 一正一负。节流阀开度和产气量的偏差都较小， 证 明理论方法计算的可靠性。 表 1 节流阀应用效果对比分析 井号 油压 /MPa 理论日产气 /104 m3 1 级节流阀 理论开度 /% 2 级节流阀 理论开度 /% 1 级节流阀 实际开度 /% 2 级节流阀 实际开度 /% 1 级节流阀 开度偏差 /% 2 级节流阀 开度偏差 /% 实际日产气 /104 m3 产气量 偏差 /% DN2-1 84.3975387240692-374.02-1.31 83.6785407643743-282.45-3.00
11、DN2-B1 80.1685417343702-386.301.53 82.1973376740643-374.902.60 4 结论 （1） 统计了油压与产量的对应关系， 为井口参数 调整提供了合理依据， 并为节流阀 Cv 值的计算提供 了重要的基础参数。 （2）应用节流阀 Cv 值计算修正公式， 计算出各 单井节流阀的 Cv 值， 并根据迪那 2 气田节流阀的节 流特性曲线计算出油嘴相对开度， 有效准确地指导 了迪那 2 气田调产。 （3） 该方法特别适合现场管理者使用， 通过简单 的计算能够快速确定两级节流阀开度， 准确实现井 口参数调整， 节约人力物力， 同时减少因频繁调整油 嘴产生的
12、不确定风险。 （4） 对于采用两级节流工艺生产的其他高压气田 气井， 特别是没有单井计量装置的气井， 也可以应用 该方法进行井口参数调整。 参考文献： 1 李汝勇， 朱忠谦， 伍藏原， 等 . 克拉 2 气田压力动态监测 方法J. 石油钻采工艺， 2007， 29 （5） ： 115-117. 2 加拿大国家能源保护委员会 . 气井试井理论与实践 M. 童宪章， 陈元千， 史久浩， 周维四译 . 北京：石油 工业出版社， 1988. 3 庄惠农 . 气藏动态描述与试井M. 北京：石油工业 出版社， 2004. 4 ANSI/ISA S75.01-1985 Flow equations for sizing control valves. Instrument Society of America, Research Triangle Park, NC 27709. （收稿日期 2010-09-12） 编辑 景 暖
