靖邊氣田排水采氣工藝試驗(yàn)及效果分析

尚萬(wàn)寧 李穎川 李 治 賈浩民 張耀剛

(1.西南石油大學(xué) 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠)

靖邊氣田排水采氣工藝試驗(yàn)及效果分析

尚萬(wàn)寧1，2李穎川1李 治2賈浩民2張耀剛2

(1.西南石油大學(xué) 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠)

針對(duì)靖邊氣田低滲無邊底水氣藏的地質(zhì)特征和產(chǎn)水特征，結(jié)合靖邊氣田的開發(fā)工藝模式，在總結(jié)歷年排水采氣工藝試驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)選和優(yōu)化了適合靖邊氣田的排水采氣工藝，并提出了低壓、低水氣比氣井復(fù)合排水采氣工藝技術(shù)思路，為氣田產(chǎn)水氣井的中后期高效開發(fā)提供了技術(shù)支撐，對(duì)類似氣藏排水采氣工藝的選擇和應(yīng)用具有一定的借鑒意義。圖4表4參5

靖邊氣田 低滲無邊底水氣藏 排水采氣 工藝試驗(yàn) 效果分析

靖邊氣田位于鄂爾多斯盆地中部，主要開發(fā)下古奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖儲(chǔ)層的天然氣，其氣藏屬低滲、低豐度干氣氣藏，無邊、底水。隨著氣田的持續(xù)開發(fā)，地層壓力的逐漸降低，產(chǎn)水井逐漸增多，在氣田局部區(qū)塊形成相對(duì)富水區(qū)，導(dǎo)致氣井的攜液能力變差，造成部分氣井難以自噴帶液生產(chǎn)，甚至因井筒積液而停產(chǎn)，嚴(yán)重影響了氣藏的均衡開發(fā)。如何選擇適合該類氣藏及工藝條件的排水采氣工藝和配套技術(shù)，并實(shí)施有效排水采氣已成為靖邊氣田產(chǎn)水氣井高效開發(fā)的主要課題。

1 靖邊氣田地層產(chǎn)水特征及開發(fā)工藝模式

1.1 地層產(chǎn)水特征

靖邊氣田地層產(chǎn)水規(guī)律和產(chǎn)水特征研究表明［1］，靖邊氣田下古氣藏地層水在橫向上呈塊狀或透鏡狀分布，氣、水共存。氣藏中不存在“邊水”或“底水”，找不到絕對(duì)的氣－水邊界，但在一些區(qū)域地層水又集中產(chǎn)出，形成相對(duì)富水區(qū)。氣井出水時(shí)間普遍較早，產(chǎn)水井表現(xiàn)出產(chǎn)水量小、產(chǎn)能低、穩(wěn)定的特點(diǎn)。產(chǎn)出地層水礦化度相對(duì)較高，產(chǎn)出的天然氣中普遍含有H2S、CO2等腐蝕性氣體。

1.2 開發(fā)工藝模式

靖邊氣田是長(zhǎng)慶氣田最早投入開發(fā)的氣田，主要以“三多、三簡(jiǎn)、兩小、四集中”的靖邊地面集輸工藝模式開發(fā)［2］，即多井高壓集氣、多井注醇、多井加熱爐加熱;簡(jiǎn)化井口、簡(jiǎn)化布站、簡(jiǎn)化計(jì)量;小型橇裝脫水、小型發(fā)電;集中凈化、集中甲醇回收、集中監(jiān)控、集中污水處理。

2 常規(guī)排水采氣工藝應(yīng)用分析

產(chǎn)水氣井排水采氣工藝技術(shù)始于20世紀(jì)50年代的美國(guó)［3］，經(jīng)過近60年的發(fā)展，已形成了多種成熟的排水采氣工藝。近年來在新工藝方面主要有同心毛細(xì)管技術(shù)、天然氣連續(xù)循環(huán)技術(shù)、井下氣液分離同井回注技術(shù)、井下排水采氣工藝等［4］。我國(guó)于20世紀(jì)80年代引入柱塞舉升排水技術(shù)。經(jīng)過近30年的發(fā)展，逐步形成了優(yōu)選管柱、泡沫排水、氣舉、機(jī)抽、電潛泵、射流泵等工藝技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了很好的效果。

但這些工藝在靖邊氣田的推廣應(yīng)用需要進(jìn)行優(yōu)選和優(yōu)化配套。主要表現(xiàn)為:①靖邊氣田地處沙漠、高原地帶，外部環(huán)境惡劣，“多井高壓集氣”工藝模式?jīng)Q定了單井場(chǎng)無人值守，大型設(shè)備和常電作為動(dòng)力源的工藝實(shí)施成本高;②集氣站采用橇裝三甘醇脫水，產(chǎn)出的地層水礦化度高，泡排工藝實(shí)施過程中，易造成脫水裝置鹽結(jié)晶堵塞;③產(chǎn)出的天然氣中酸性氣體含量高，井下管柱、工具易腐蝕;④氣井深度一般都大于3500m，且氣井產(chǎn)量低，連續(xù)油管、電潛泵等排水采氣工藝成本較高。

3 技術(shù)對(duì)策及氣井精細(xì)管理

3.1 技術(shù)對(duì)策

靖邊氣田下古氣藏富水區(qū)有限封閉，水體不活躍，如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)氣田的開發(fā)帶來較大影響?；趯?duì)富水區(qū)的研究和認(rèn)識(shí)，制定了以“內(nèi)排外控”、“以排為主”的開發(fā)技術(shù)對(duì)策，即富水區(qū)邊緣氣井合理控制產(chǎn)量，嚴(yán)格控制水體外侵;富水區(qū)內(nèi)部氣井加強(qiáng)排水采氣和精細(xì)管理，確保產(chǎn)水氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.2 氣井精細(xì)管理

對(duì)于攜液能力強(qiáng)的高產(chǎn)氣量產(chǎn)水氣井，采取合理的工作制度保持連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn);對(duì)于攜液能力不足的低產(chǎn)氣井，采取配套的排水采氣工藝措施保持穩(wěn)定攜液生產(chǎn)。

4 排水采氣工藝選擇及配套

靖邊氣田從2000年開始開展排水采氣工藝試驗(yàn)和研究，在借鑒國(guó)內(nèi)外排水采氣工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣田開發(fā)實(shí)際，不斷優(yōu)選、改進(jìn)和集成配套排水采氣工藝。

4.1 柱塞氣舉排水采氣工藝試驗(yàn)

柱塞氣舉排水采氣工藝是將柱塞面作為氣液之間的機(jī)械接面，利用氣井自身能量推動(dòng)柱塞在油管內(nèi)進(jìn)行周期性地舉液，阻止氣體上竄和液體回落，減少滑脫效應(yīng)，增加間歇舉升效率。在工藝試驗(yàn)中，結(jié)合靖邊氣田產(chǎn)水氣井井況，優(yōu)化氣舉工藝參數(shù)，同時(shí)對(duì)井口裝置流程進(jìn)行了改造。G2－9井等3口氣井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該工藝對(duì)間歇生產(chǎn)的產(chǎn)水氣井能夠有效降低油套壓差，提高攜液能力。

4.2 泡沫排水采氣工藝優(yōu)化及應(yīng)用

由于所產(chǎn)地層水礦化度高，在泡排工藝實(shí)施過程中，易形成脫水撬鹽結(jié)晶堵塞，因此對(duì)起、消泡劑和分離裝置要求高。同時(shí)由于氣井分散，需要確定經(jīng)濟(jì)合理的加注工藝方式。為此，在泡排試驗(yàn)過程中，對(duì)藥劑優(yōu)選、參數(shù)優(yōu)化、工藝流程配套、加注方式等方面進(jìn)行了優(yōu)化和完善。

(1)藥劑優(yōu)選及參數(shù)優(yōu)化

分析認(rèn)為，礦化度和氣水比是影響泡排效果的重要參數(shù)。通過室內(nèi)起泡劑、消泡劑的綜合性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選適合靖邊氣田不同類型產(chǎn)水氣井的起泡劑、消泡劑;同時(shí)根據(jù)氣井水氣比變化和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定合理的加注參數(shù)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表1和表2。

表1 靖邊氣田排水起泡劑綜合實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)泡排藥劑加注濃度參數(shù)表

(2)加注方式

結(jié)合地面工藝特點(diǎn)，確定靖邊氣田泡排藥劑的加注方式。在夏季，起泡劑采用集氣站注劑泵通過注醇管線連續(xù)加注;在冬季，采用加藥車從井口間歇加注，對(duì)于低產(chǎn)水氣井采取井口投加固體排液棒。消泡劑在集氣站內(nèi)連續(xù)泵注。在消泡劑注入處增加霧化裝置，以提高消泡效果。在分離流程中增加二級(jí)分離，應(yīng)用了立式氣液聚結(jié)等精細(xì)分離器，有效提高了氣液分離效果，減輕脫水橇鹽結(jié)晶堵塞。

(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，泡沫排水采氣工藝對(duì)提高氣井氣體攜液能力，縮小氣井生產(chǎn)油套壓差，保證產(chǎn)水氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)具有較好的效果。靖邊氣田目前已實(shí)施泡沫排水采氣30余口井，年增產(chǎn)氣量約0.56×108m3，見表3。

表3 靖邊氣田泡沫排水采氣增產(chǎn)氣量統(tǒng)計(jì)表

4.3 高壓氣源井氣舉排水采氣工藝試驗(yàn)

高壓氣源井氣舉排水采氣工藝是結(jié)合靖邊氣田因滾動(dòng)開發(fā)而高低壓氣井并存的現(xiàn)狀，考慮氣田“多井高壓集中集氣、多井集中注醇”的地面工藝模式，而提出的一項(xiàng)因地制宜的排水采氣工藝措施。

(1)工藝原理

將接入同一集氣站的高壓氣井的天然氣通過已有的地面注醇管線連續(xù)注入被氣舉的低壓產(chǎn)水氣井的油套環(huán)空，使被氣舉氣井的井筒積液從油管連續(xù)舉出，并通過被氣舉氣井的采氣管線輸送至集氣站，實(shí)現(xiàn)連續(xù)氣舉助排排水采氣。工藝流程圖見圖1。靖邊氣田同一集氣站有高壓氣井，且生產(chǎn)比較穩(wěn)定，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)水或產(chǎn)水量很小，壓降速率小，能夠滿足連續(xù)氣舉的要求。采用已有的注醇管線作為注高壓氣管線，流程改造簡(jiǎn)單。

圖1 高壓氣源井氣舉助排排水采氣流程示意圖

(2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及實(shí)施效果

通過井筒節(jié)點(diǎn)分析，以及注氣管線的摩阻、壓力損失，確定合理的注氣運(yùn)行參數(shù)和工藝制度后，G6－2井2008年8月開始試驗(yàn)高壓氣源井氣舉生產(chǎn)，生產(chǎn)情況見圖2和表4。

試驗(yàn)結(jié)果表明:高壓氣源井氣舉助排排水采氣工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行設(shè)備少，投資低，適用于產(chǎn)水相對(duì)穩(wěn)定的低水氣比井，增產(chǎn)效果明顯。

4.4 小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝

試驗(yàn)及效果

(1)工藝原理

將本井產(chǎn)出氣或者被氣舉井所在集氣站外輸氣作為工藝氣進(jìn)行壓縮，然后注入被氣舉井的油套環(huán)空或者油管，提供助排驅(qū)動(dòng)能量，同時(shí)向被氣舉井的油套環(huán)空或者油管中注入適量的起泡劑，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的排水采氣過程(圖3)。

(2)工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

以撬裝壓縮機(jī)組氣舉為核心，將提供高壓天然氣源的壓縮機(jī)組撬裝化，便于移動(dòng)和管理。通過合理控制注氣壓力、流量、起消泡劑加注量等關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)產(chǎn)水氣井實(shí)施連續(xù)助排。

(3)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

陜93井是靖邊氣田一口產(chǎn)水氣井，開井初期日產(chǎn)水25m3左右。隨著氣井生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，壓力降低，產(chǎn)氣、產(chǎn)水量下降，井筒出現(xiàn)積液現(xiàn)象。2006年開始進(jìn)行泡排生產(chǎn)，2009年底泡排效果變差，2010年6月開展了小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水連續(xù)助排工藝試驗(yàn)，生產(chǎn)情況見圖4。

圖2 G6－2井生產(chǎn)曲線圖

表4 試驗(yàn)期間生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

從圖4可知，陜93井氣舉輔助泡排助排生產(chǎn)期間氣井生產(chǎn)較為穩(wěn)定，排液效果較好，日產(chǎn)水量由采取單一泡排時(shí)的12m3提高到20m3，日增產(chǎn)氣量1.17×104m3，增產(chǎn)效果明顯。

圖3 小型撬裝壓縮機(jī)氣舉助排排水采氣工藝流程示意圖

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)靖邊氣田屬典型的低滲無邊底水氣藏，受氣井產(chǎn)出氣氣質(zhì)、水質(zhì)和地面集輸工藝模式的影響，常規(guī)排水采氣工藝在靖邊氣田推廣應(yīng)用需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化和配套完善。

(2)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和優(yōu)化完善，泡沫排水采氣工藝在靖邊氣田取得了較好的實(shí)施效果，是目前靖邊氣田產(chǎn)水氣井主要采取的助排措施。

(3)高壓氣源井氣舉助排排水采氣工藝試驗(yàn)效果較好，對(duì)于轄有高壓氣井的集氣站的產(chǎn)水氣井可實(shí)施該工藝。

(4)建議進(jìn)一步開展小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝試驗(yàn)和應(yīng)用，以及常規(guī)工藝的復(fù)合應(yīng)用，促進(jìn)氣田產(chǎn)水氣井的有效開發(fā)。

圖4 陜93井撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝試驗(yàn)曲線圖

1 李建奇，李安琪，張振文，等.靖邊氣田馬五1+2氣藏相對(duì)富水區(qū)成因及開發(fā)［J］.天然氣工業(yè)，2005，5(9):89－91.

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3 (美)詹姆斯·利著.何順利，顧岱鴻，田樹寶，等譯.國(guó)外油氣勘探開發(fā)新進(jìn)展叢書(六)氣井排水采氣［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2009.

4 周際永，伊向藝，盧淵.國(guó)內(nèi)外排水采氣工藝綜述［J］.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36(增刊):44－46.

5 張書平，吳革生，白曉弘，等.撬裝式小直徑管排水采氣工藝技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2008，28(8):92－94.

DRAINAGE GAS RECOVERY TECHNOLOGY OF JINGBIAN GASFIELD AND ITS EFFECT ANALYSIS

SHANG Wanning1，2，LI Yingchuan1，LI Zhi2，JIA Haomin2and ZHANG Yaogang2(1．Southwest Petroleum University;2．No．1 Gas Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company)．

According to geological and water－producing characteristics of low－permeability gas reservoirs without edge and bottom water in Jingbian gasfield，using their development experience，based on the test results of drainage gas recovery over the years，this paper optimizes the technology of drainage gas recovery，and puts forward a compound technology of drainage gas recovery for low－pressure and water－gas ratio gas wells．It provides technical support for highly efficient development of water－producing gas wells in its middle－late period，and can be used for reference in selecting and applying to similar gas reservoirs．

Jingbian gasfield，low － permeability gas reservoir without edge and bottom water，drainage gas recovery，technology test，effect analysis

尚萬(wàn)寧，男，1972年出生，1993年畢業(yè)于西南石油學(xué)院，高級(jí)工程師，博士研究生;主要從事氣田開發(fā)工藝研究和管理工作。地址:(718500)陜西省靖邊縣第一采氣廠。電話:(029)86505316，13892293528。E－mail:shangwn2002@yahoo.com.cn

(修改回稿日期 2010－12－06 編輯 景岷雪)NATURALGAS EXPLORA-TION＆DEVELOPMENT．v．34，no．3 ，pp．45－48，7/25/2011