蘇里格氣田天然氣壓縮機氣舉方式研究

惠艷妮，田 偉，楊亞聰，賈友亮，李耀德

（中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院、低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710021）

長慶蘇里格氣田屬于低滲、低壓、低豐度的典型“三低”氣田，氣井普遍具有單井產(chǎn)量低、攜液能力差的特點，隨著氣田采出程度的提高，氣藏能量降低，相當(dāng)一部分氣井進入中晚期開采階段，氣井難以自噴帶水生產(chǎn)[1]，部分氣井因井筒積液導(dǎo)致水淹停產(chǎn)，嚴(yán)重制約氣井產(chǎn)能的發(fā)揮。針對蘇里格氣田老井井底積液嚴(yán)重導(dǎo)致氣井無法正常生產(chǎn)的現(xiàn)狀，在蘇里格氣田開展了天然氣壓縮機氣舉復(fù)產(chǎn)試驗。為了拓寬該工藝適用范圍，提高工藝成功率，開展了氣舉方式研究。

1 天然氣壓縮機氣舉復(fù)產(chǎn)工藝

天然氣壓縮排液工藝原理是在環(huán)空或油管中注入天然氣,以天然氣的體積及其減壓后的膨脹體積占據(jù)井筒中的空間排替井內(nèi)液體,達到用最短的排液時間排液的目的[2]。

通過環(huán)形空間向井下注入高壓氣體，注入氣首先必須將環(huán)形空間中的全部液體排出，才能進入油管，并與管中液體相混合，形成氣液混合物。混合物的密度將大大低于液體的初始密度。進入油管的氣體量越多，形成的氣液混合物的密度就越小，被舉升的高度越大。氣液混合物的舉升高度同樣取決于油管在液體中的沉沒度，如果沉沒度很小，那么注入氣有可能突破液柱，沿油管上升到井口，不攜帶出任何液體。

2 氣舉方式選擇

常規(guī)的氣舉包括正舉、反舉兩種方式。氣舉過程中，合理選擇氣舉方式，可縮短作業(yè)時間，提高氣舉效率。

2.1 正、反舉工藝特點

正舉是從油管內(nèi)注入氣體，井內(nèi)液體由油套環(huán)空返出，該方法具有高壓氣到達管鞋時間短、高壓作業(yè)時間短、所需氣源壓力較低的優(yōu)點，但同時也具有氣舉掏空程度不徹底、井筒滑脫損失大的缺點。

反舉是從油套環(huán)空注入氣體，井內(nèi)積液由油管排出。相較于正舉，反舉高壓氣到達管鞋時間長、高壓作業(yè)時間較長、所需氣源壓力也較高，但其掏空程度徹底、油管滑脫損失較小。

2.2 氣舉方式選擇

蘇里格氣田前期開展的氮氣氣舉及鄰井高壓氣舉試驗主要采用反舉工藝方式，主要原因是反舉油管滑脫損失小，掏空程度徹底，但由于所需氣源壓力較高，部分積液量較大氣井采用該種方式不能有效復(fù)產(chǎn)。為此，氣舉作業(yè)前要根據(jù)井筒液柱高度，合理選擇氣舉方式。

井筒液柱高度主要通過井筒壓力梯度測試及回聲儀油套環(huán)空測試方法獲得，氣舉方式的選擇標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)井筒壓力平衡關(guān)系計算。假設(shè)氣舉作業(yè)前油套壓分別為Pt、Pc，油、套管內(nèi)液柱高度分別為h1、h2，（見圖2），根據(jù)井筒內(nèi)壓力平衡關(guān)系有：

實現(xiàn)氣舉誘噴的前提是氣源壓力大于氣體到達管鞋時的井底流壓。假設(shè)氣源壓力為P，則實現(xiàn)反舉誘噴的條件：

實現(xiàn)正舉誘噴的條件：

V1、V2—油管、環(huán)空體積。

蘇里格氣田普遍采用Φ139.7 mm套管+Φ73.02 mm油管完井，V1/V2=2/5。取天然氣壓縮機最大排氣壓力25 MPa，水淹井平均油套壓差10 MPa，根據(jù)式（1）、（2）、（3）計算得到正反舉的適用條件：

正反舉適用條件理論計算表明，天然氣壓縮機最大排氣壓力25 MPa條件下，可以滿足長慶氣田井筒液柱高度小于2 500 m氣井的復(fù)產(chǎn)作業(yè)要求，但當(dāng)井筒液柱高度大于2 500 m時，無法實現(xiàn)氣舉誘噴排液，因此急需探索一種有效的氣舉方式。

2.3 合壓降液氣舉復(fù)產(chǎn)工藝

氣舉誘噴能否獲得成功，主要取決于氣源最大壓力和可能形成的井筒回路靜液柱回壓的大小，其中，井筒回路靜液柱回壓的大小受井筒積液量和地層壓力控制，靜止?fàn)顟B(tài)下，接近于地層壓力。氣源最大壓力和地層壓力是無法改變的，因此，若要在氣源壓力不足的情況下取得誘噴的成功，只有減少井筒積液量[3]。

氣源壓力不足不但不能排出井底積液，而且會大幅度增大地層回壓，造成井筒積液向地層回流，減少井筒積液量。由此，可以采用注氣合壓降液誘噴復(fù)產(chǎn)新工藝。其基本過程為：引高壓氣源，對施工井油管和油套環(huán)空實施注氣合壓，將部分積液暫時壓回地層，然后按常規(guī)方法對氣井實施氣舉。具體實施時，先根據(jù)氣井地層壓力計算油管鞋或氣舉閥處的靜止壓力，確保氣源壓力能夠達到最低氣源壓力需求后注氣合壓，達到設(shè)計的合壓注氣壓力后停注，關(guān)井觀察井口壓力變化，如果壓力不降，說明該部分積液已充分壓回地層。在保障井口安全的前提下，盡可能快的放噴井口，在排出大部分積液且油管注氣壓力明顯下降后，及時切換流程，轉(zhuǎn)為環(huán)空注氣、油管生產(chǎn)，減少高壓氣源用量，提高排液效率。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

蘇X井2010年10月進行氣舉復(fù)產(chǎn)試驗，氣舉過程中先后采用反舉、正舉方式均未舉通，判斷該井液面超過2 500 m。對該井進行流壓測試結(jié)果顯示，井筒積液高度在2 550 m。后采用油、套管同時注氣、合壓降液氣舉方式使該井成功復(fù)產(chǎn)，試驗前后流壓測試（見圖4）。

該井氣舉前油套壓分別為1.51 MPa/12.3 MPa，環(huán)空加壓反舉3 h后套壓升至20.3 MPa，油壓無變化。隨后套管生產(chǎn)，套壓降至10.2 MPa，油管加注正舉2 h后油壓升至20.9 MPa，套壓無變化。油套管同時加壓至23.7 MPa，使部分井筒積液壓回地層，開井生產(chǎn)穩(wěn)定后油套壓降至為2.61 MPa/4.65 MPa，油套壓差由試驗前的10.79 MPa降至 2.04 MPa，產(chǎn)液量為 31.4 m3，產(chǎn)氣量1.3×104m3/d（開井后3天平均值），直至目前該井保持連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)。

4 結(jié)論

對于蘇里格氣田，在天然氣壓縮機最大排氣壓力25 MPa條件下，不同的井筒液柱高度，需采取不同的壓縮機氣舉排液方式：h＜1 428m：反舉；1 428 m＜h＜2 500 m：正舉；h＞2 500 m：合壓降液。

合壓降液可以明顯降低氣井對氣舉誘噴氣源壓力的需求，使重度積液氣井的復(fù)產(chǎn)工藝變的可行，擴展了天然氣壓縮機氣舉復(fù)產(chǎn)工藝的適用范圍。

開展合壓降液工藝，必須先根據(jù)氣井地層壓力計算油管鞋或氣舉閥處的靜止壓力，確保氣源壓力能夠達到最低氣源壓力之后才能實施。

［1］劉虎，等.天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用［J］.壓縮機技術(shù)，2006，17（4）：43-48.

［2］楊川東，等.采氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［3］張中偉，等.積液停產(chǎn)氣井注氣合壓降液誘噴復(fù)產(chǎn)工藝［J］.斷塊油氣田，2010，17（7）：497-499.