蘇里格氣田水平井生產(chǎn)工藝優(yōu)化研究

張 波，薛 媛，王曉榮，王 惠

（中國石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安 710021）

1 目前生產(chǎn)工藝及存在的問題

蘇里格氣田加大水平井開發(fā)力度，通過現(xiàn)場技術(shù)試驗(yàn)，初步形成了水平井系列配套技術(shù)。通過半年來的試生產(chǎn)，水平井在井筒、地面設(shè)備、管線配套工藝以及生產(chǎn)管理方面暴露出一些問題，為此，及時進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤，分析各主要節(jié)點(diǎn)的影響因素，以確保水平井平穩(wěn)正常生產(chǎn)。蘇里格氣田水平井生產(chǎn)工藝分為節(jié)流器生產(chǎn)方式和加熱爐生產(chǎn)方式。井下節(jié)流生產(chǎn)方式：井下節(jié)流器-井口針閥-緊急截?cái)嚅y-流量計(jì)-閥門-管線。

圖1 井下節(jié)流地面流程示意圖

井口加熱節(jié)流生產(chǎn)方式：井口針閥-緊急截?cái)嚅y-加熱爐/三相分離器-流量計(jì)-閥門-管線。

節(jié)流器生產(chǎn)工藝流程為：天然氣經(jīng)井下節(jié)流后從采氣井口采出，到井場高低壓緊急截?cái)嚅y，再經(jīng)智能旋進(jìn)流量計(jì)計(jì)量后，接入采氣干管/或單井輸往集氣站。加熱爐生產(chǎn)工藝流程為：天然氣經(jīng)采氣井口采出后，通過加熱爐節(jié)流、加熱到井場高低壓緊急截?cái)嚅y，再經(jīng)智能旋進(jìn)流量計(jì)計(jì)量后，接入采氣干管或單井輸往集氣站。

圖2 井口加熱節(jié)流地面流程示意圖

通過半年來的試生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝方面暴露出一些問題：節(jié)流器生產(chǎn)時，氣井出砂、節(jié)流器砂堵影響正常生產(chǎn)；分離器、加熱爐故障，更換設(shè)備，影響連續(xù)生產(chǎn)；地面管線凍堵、截?cái)嚅y頻繁起跳，影響連續(xù)生產(chǎn)。

通過分析發(fā)現(xiàn)：管網(wǎng)規(guī)格不匹配，單井配產(chǎn)超出管輸能力，管線升壓，導(dǎo)致地面管線凍堵，截?cái)嚅y頻繁起跳；配產(chǎn)過大，井底氣流流速較高，出砂嚴(yán)重，導(dǎo)致節(jié)流器損壞、積砂，甚至刺漏閥門，損壞井口裝置；單井進(jìn)站氣井，出現(xiàn)故障的井較少；只要不出砂，井口加熱節(jié)流和井下節(jié)流，都能平穩(wěn)生產(chǎn)。

圖3 水平井井口工藝自控流程圖

2 水平井生產(chǎn)方式選擇

蘇里格氣田已投產(chǎn)水平井生產(chǎn)方式目前主要為節(jié)流器生產(chǎn)和加熱爐生產(chǎn)方式，在試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，節(jié)流器上產(chǎn)方式和加熱爐生產(chǎn)方式都存在優(yōu)勢和缺點(diǎn)，因此，選擇水平井的生產(chǎn)方式是水平井正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。

圖4 井下節(jié)流器加熱爐生產(chǎn)示意圖

2.1 節(jié)流器生產(chǎn)

天然氣節(jié)流是一個降壓降溫過程，井下節(jié)流工藝是依靠井下活動節(jié)流氣嘴來實(shí)現(xiàn)井筒節(jié)流降壓，同時充分利用地溫加熱，使節(jié)流后井口溫度基本能恢復(fù)到節(jié)流前溫度[3]。天然氣水合物是否形成主要取決于天然氣組分、壓力和溫度，在天然氣組分一定的條件下，系統(tǒng)的壓力越高，形成水合物的初始溫度越高，水合物越易形成。采用井下節(jié)流后，由于大大降低了節(jié)流器以上系統(tǒng)的壓力，從而使形成水合物的初始溫度降低，可減少或防止水合物形成。同時，節(jié)流器生產(chǎn)可以節(jié)約成本，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，但地層出砂（陶粒）易造成節(jié)流器堵塞。

圖5 節(jié)流器堵塞和沖蝕破壞

2.2 加熱爐生產(chǎn)

利用加熱爐生產(chǎn)方式，井筒通暢無堵塞，還可以增加地面管線溫度，防止生成水合物，但仍存在眾多問題如：大壓差條件下地層出砂（陶粒）容易造成針閥刺漏；冬季生產(chǎn)容易出現(xiàn)自用氣管線積液或者凍堵；加熱爐成本也比節(jié)流器高，地面工藝復(fù)雜；長期使用、無人值守管理，具有一定的安全隱患和生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過實(shí)驗(yàn)井分析，解決以上問題，可以在壓裂試氣過程中，緊密觀察井口出砂情況，試氣求產(chǎn)后，可以放大產(chǎn)量生產(chǎn)1~2 h（固定產(chǎn)量或變產(chǎn)量），觀看井口出砂的情況；如果無明顯出砂跡象，且井身結(jié)構(gòu)及井口工藝滿足節(jié)流器投放條件，投放節(jié)流器生產(chǎn)；如果出砂比較明顯，出砂量持續(xù)不減，建議加熱爐生產(chǎn)一段時間后，采用節(jié)流器生產(chǎn)，要求節(jié)流器生產(chǎn)配產(chǎn)低于加熱爐生產(chǎn)配產(chǎn)；如果出砂只是因?yàn)榕洚a(chǎn)過高引起，建議降低配產(chǎn)（一般建議低于10萬m3/d），下節(jié)流器生產(chǎn)。

3 水平井進(jìn)站方式選擇

水平井進(jìn)站方式可以為井間串接進(jìn)站，也可以單井直接進(jìn)站，選擇合適的進(jìn)站方式是解決地面管線凍堵、截?cái)嚅y頻繁起跳的重要途徑[4]。

目前11口水平井中，有3口采用井間串接模式，8口井采用單井進(jìn)站模式。管線規(guī)格共有3種：φ114、φ150、φ108。從夏季和冬季分別對不同管徑對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)壓力進(jìn)行了分析。

如果氣井配產(chǎn)低于3萬m3/d，且距離集氣站較近（2 km以內(nèi)），可以選擇單井進(jìn)站，也可以井間串接；如果氣井距離集氣站較遠(yuǎn)（5 km以外），建議進(jìn)一步降低配產(chǎn)、井間串接、低配長穩(wěn)，可以有效節(jié)約采氣管線，同時也可以長期穩(wěn)產(chǎn)；如果氣井配產(chǎn)介于4~6萬m3/d，且距離集氣站較遠(yuǎn)，建議降低配產(chǎn)，串接進(jìn)站；如果配產(chǎn)比預(yù)計(jì)配產(chǎn)高，且管徑較小或者距離較遠(yuǎn)，建議單井進(jìn)站；如果水平井配產(chǎn)大于10萬m3，距離集氣站距離大于2 km，建議單井進(jìn)站；當(dāng)水平井生產(chǎn)進(jìn)入低壓、低產(chǎn)階段，管輸氣流速下降，攜液能力降低，可以將水平井采氣管線變?yōu)楦晒?，串接其他彌補(bǔ)遞減井生產(chǎn)，綜合降低成本。

4 其他生產(chǎn)工藝技術(shù)因素

4.1 封隔器

在投產(chǎn)的水平井中，存在一些井封隔器未解封，套壓無顯示，在目前靠節(jié)流器生產(chǎn)的采氣工藝下，無法對

氣井生產(chǎn)過程中壓力的變化進(jìn)行分析，為水平井的動態(tài)分析造成了較大影響。

表1 夏季Φ114 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

表2 冬季Φ114 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

表3 夏季Φ150 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

表4 冬季Φ150 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

表5 夏季Φ108 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

表6 夏季Φ108 mm管徑對應(yīng)節(jié)點(diǎn)壓力分析

4.2 流量計(jì)

蘇里格氣田單井都安裝有流量計(jì)遠(yuǎn)傳設(shè)備，但因室外環(huán)境惡劣，有些單井流量計(jì)損壞，為考慮成本，幾口井共用一個流量計(jì)計(jì)量，這樣對單井錄取數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)跟蹤分析造成很大的不便，建議水平井井口必須安裝流量計(jì)，保證氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的正常錄取。

4.3 數(shù)字化遠(yuǎn)傳設(shè)備

隨著蘇里格氣田開發(fā)的深入，單井生產(chǎn)時間的延長，單井增多，氣井的管理及資料的錄取需要大量的人力物力，蘇里格氣田開發(fā)了蘇里格氣田生產(chǎn)管理系統(tǒng)，各類數(shù)據(jù)庫先后建立,涉及生產(chǎn)經(jīng)營管理、分析、決策支持等功能。目前投產(chǎn)水平井中，全部安裝有井口數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程開關(guān)井控制系統(tǒng)，大幅度的減少巡井工作量，提高工作效率，將各單井的井口油壓，采用數(shù)據(jù)傳輸電臺傳輸?shù)郊瘹庹?，以及廠控制中心。

5 結(jié)論

（1）在選擇單井生產(chǎn)方式上，可以根據(jù)現(xiàn)場觀察氣井出砂情況以及配產(chǎn)情況選擇。如果選擇井下節(jié)流生產(chǎn)，一般單井降低配產(chǎn)低于10萬m3/d。

（2）選擇單井進(jìn)站方式上，可根據(jù)單井配產(chǎn)、單井距集氣站距離遠(yuǎn)近進(jìn)行合理選擇。如果氣井距離集氣站較遠(yuǎn)（5 km以外），需進(jìn)一步降低配產(chǎn)、井間串接、低配長穩(wěn)，可以有效節(jié)約采氣管線，降低成本。

（3）其他因素如封隔器、流量計(jì)、遠(yuǎn)傳設(shè)備等是保證氣井動態(tài)分析的必要生產(chǎn)工藝設(shè)備，其設(shè)備故障或者未安裝將導(dǎo)致單井無法動態(tài)跟蹤。

[1]何光懷，李進(jìn)步，等.蘇里格氣田開發(fā)技術(shù)新進(jìn)展及展望[J].天然氣工業(yè)，2011，31（2）:12-16.

[2]馮朋鑫，李進(jìn)步，等.水平井技術(shù)在蘇里格氣田低滲氣藏中的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2010，29（8）:37-42.

[3]吳革生，王效明，韓東，等.井下節(jié)流技術(shù)在長慶氣田試驗(yàn)研究及應(yīng)用[J].鉆井工程，2005，25（4）:65-67.

[4]楊小龍，李戰(zhàn)平，李富生.長北氣田地面工程技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2007，27（10）:106-108.