靖邊氣田同站高壓井氣舉排水采氣工藝流程改造效果分析

王心敏 賈浩民 寧梅 任發(fā)俊 高崗

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠

隨著鄂爾多斯盆地靖邊氣田的不斷開發(fā)，產(chǎn)水氣井逐漸增多，目前已發(fā)現(xiàn)7個(gè)富水區(qū)、74個(gè)產(chǎn)水單井點(diǎn)，產(chǎn)水氣井的高效開發(fā)，排水采氣工藝的有效實(shí)施，是保證氣田均衡開發(fā)和氣田連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的主要手段。目前靖邊氣田較為成熟的產(chǎn)水井助排技術(shù)主要有泡沫助排、柱塞氣舉、橇裝壓縮機(jī)氣舉、優(yōu)選管柱等，各項(xiàng)排水采氣技術(shù)在靖邊氣田的應(yīng)用取得了一定的成果與認(rèn)識(shí)，同時(shí)也反映出部分工藝實(shí)施周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用受到限制。靖邊氣田針對(duì)產(chǎn)水氣井開發(fā)現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)有站場(chǎng)工藝特點(diǎn)，借鑒天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)，進(jìn)行了高壓氣源井氣舉排水采氣工藝技術(shù)的研究[1]。

1 天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉工藝在是在氣井生產(chǎn)過程中利用壓縮機(jī)或氣源井將天然氣作為補(bǔ)充能量沿氣井油套環(huán)空注入井中，注入的天然氣與儲(chǔ)層產(chǎn)氣混合，提高井筒天然氣的流速，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定排水采氣的目的（圖1）[2]。

圖1 天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉工藝示意圖

1.2 應(yīng)用情況

目前天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)在川渝氣田應(yīng)用較為廣泛，取得了較好的排水采氣效果。氣舉排水采氣自1982年試驗(yàn)成功以來，由于適用范圍廣、增產(chǎn)效果顯著，已成為川渝氣田排水采氣的主力工藝技術(shù)，形成了壓縮機(jī)氣舉等一套排水采氣技術(shù)系列，可滿足不同類型產(chǎn)水氣井的排水采氣需要，研制的氣舉閥、氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件達(dá)到世界先進(jìn)水平，增產(chǎn)效果顯著[3－10]。

2 同站高壓井氣舉排水采氣可行性分析

2.1 工藝原理

將接入同一集氣站的高壓氣井的高壓氣通過現(xiàn)有的地面注醇管線引入被助排的低壓弱噴產(chǎn)水氣井的油套環(huán)空，并且連續(xù)注入；借助高壓氣源井的高壓氣流，使被助排氣井井筒積液從油管連續(xù)舉出，并通過被助排氣井的采氣管線輸送至集氣站，實(shí)現(xiàn)連續(xù)氣舉排水采氣[11－13]。

2.2 工藝條件

靖邊氣田采用多井高壓集氣，集中注醇等“三多三簡(jiǎn)二小四集中”的開發(fā)地面配套工藝技術(shù)[5]，氣井投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)短不一，站內(nèi)高、低壓氣井并存，對(duì)站內(nèi)流程只需進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的改造，即可滿足同站高壓井氣舉排水采氣工藝條件。

2.3 工藝優(yōu)點(diǎn)

高低壓井互聯(lián)氣舉排水采氣主要借鑒天然氣連續(xù)循環(huán)技術(shù)，集氣站現(xiàn)有注醇管線可直接作為高壓注氣管線，相較車載式壓縮機(jī)或橇裝壓縮機(jī)等井口連續(xù)氣舉工藝，其工藝流程簡(jiǎn)單，操作管理方便，實(shí)施費(fèi)用較低，投入產(chǎn)出比較高[14－16]。

3 同站高壓井氣舉排水采氣方案設(shè)計(jì)

3.1 氣舉工藝流程設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝試驗(yàn)要求和站內(nèi)地面流程現(xiàn)狀，本著流程改造簡(jiǎn)單、實(shí)用的原則，對(duì)站內(nèi)流程行了改造，改造后同站高壓井氣舉排水采氣流程見圖2。

圖2 高低壓井互聯(lián)氣舉工藝改造流程圖

3.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)氣舉條件分析可知，向G1井注氣點(diǎn)的安全注氣壓力應(yīng)大于12MPa。注氣管線采用G1井的原注醇管線，其管線規(guī)格為27mm×5mm×5.359 km，所以，需要對(duì)注氣壓力、管線最大過流量和穩(wěn)定氣舉氣量進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用威莫斯輸氣計(jì)算公式進(jìn)行模擬計(jì)算有一定的誤差，但基本能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。威莫斯輸氣計(jì)算公式為：

式中p1為管線起點(diǎn)壓力，MPa；p2為管線終點(diǎn)壓力，MPa；Q為管線輸量，m3／d；d為管線內(nèi)徑，cm；L為管線長(zhǎng)度，km；T為管輸天然氣的平均溫度，K，取288 K；ρ為天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度，取0.587 9；Z為管輸天然氣的平均壓縮因子，取0.769。

利用威莫斯輸氣公式求的被氣舉井與氣舉井在不同氣舉流量下壓力關(guān)系見表1。

表1 被氣舉井與氣舉井在不同氣舉流量下的壓力關(guān)系表

3.3 試驗(yàn)制度設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，選G2井（氣舉井）氣舉氣量按0.3×104m3／d、0.5×104m3／d、1.0×104m3／d、1.5×104m3／d、2×104m3／d等5個(gè)制度進(jìn)行，G1井節(jié)流針閥全開生產(chǎn)，每個(gè)制度試驗(yàn)周期為4d（表2）。

通過控制氣舉井的井站內(nèi)節(jié)流針閥，驗(yàn)證不同氣舉氣量下氣舉效果、可行性、不同制度下氣舉管線壓降損失和氣舉壓力關(guān)系，驗(yàn)證注醇管線在不同氣舉壓力和被氣舉井套管壓力時(shí)的輸氣能力，以及高壓流量計(jì)的性能、適用性和準(zhǔn)確性。

4 同站高壓井氣舉排水采氣現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用

4.1 單井試驗(yàn)情況分析

在G1井分制度試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)壓力、氣舉氣量和實(shí)際對(duì)比分析，驗(yàn)證工藝的可行性，摸索合理的氣舉參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

表2 各種試驗(yàn)制度下氣舉情況表

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)氣舉氣量大于0.5×104m3／d時(shí)就能夠基本滿足同站高壓井氣舉排水采氣工藝要求，氣舉氣量大于1×104m3／d，氣舉效果較好（表3）。

注氣管線實(shí)際壓力損失和理論計(jì)算壓力損失相比，偏小0.2～0.9MPa，摩阻損失小，與理論計(jì)算基本吻合。注氣管線輸氣能力和壓力損失核實(shí)結(jié)果顯示，壓力損失隨注氣量的增加而增大。

4.2 單井生產(chǎn)情況分析

4.2.1 G3井生產(chǎn)情況

選擇G4井作為高壓氣源井，自身能量無法攜液生產(chǎn)的弱噴產(chǎn)水氣井G3井作為被氣舉井進(jìn)行高低壓井互聯(lián)氣舉排水采氣，作業(yè)井的基本情況見表4。

G3井于2006年11月投產(chǎn)，投產(chǎn)初期配產(chǎn)3×104m3／d，油套壓24MPa。2010年2月以來該井生產(chǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)氣、產(chǎn)液波動(dòng)大，油套壓差增大至約5MPa，帶液不暢，采取站內(nèi)放空帶液措施維持生產(chǎn)。6月開始井口定期加注起泡劑，站內(nèi)利用緩蝕劑罐通過注醇管線連續(xù)加注消泡劑消泡。由于氣溫下降，無法繼續(xù)利用注醇管線加注消泡劑，停止泡排。

表3 不同制度下注氣管線壓力損失表

表4 G3、G4措施井的基本情況表

該井于2010年10月30日投用同站高壓井氣舉流程生產(chǎn)，不借助泡排措施實(shí)現(xiàn)了該井的連續(xù)穩(wěn)定帶液生產(chǎn)，注采比約為1∶2，截至2012年5月，G3井累計(jì)增產(chǎn)氣量380×104m3，產(chǎn)出液1 350m3，效果顯著。具體運(yùn)行參數(shù)如表5、圖3所示。

表5 氣舉生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

圖3 G3井生產(chǎn)曲線圖

4.2.2 G5井生產(chǎn)情況

選擇G6井作為高壓氣源井，自身能量無法攜液生產(chǎn)的弱噴產(chǎn)水氣井G5井作為被氣舉井進(jìn)行同站高壓井氣舉排水采氣。試驗(yàn)井基本情況見表6。

G5井于2002年10月投產(chǎn)，投產(chǎn)初期配產(chǎn)2×104m3／d，油套壓24.2MPa。2008年年底壓力降至系統(tǒng)壓力，產(chǎn)氣量降至約0.7×104m3／d，借助泡排措施助排，仍不能正常攜液生產(chǎn)，井筒積液關(guān)井。

表6 G5、G6措施井的基本情況表

2010年10月投用同站高壓井氣舉助排流程。高壓氣源井注氣針閥全開，被氣舉井站內(nèi)節(jié)流針閥全開生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了被氣舉井連續(xù)穩(wěn)定帶液生產(chǎn)，注采比約1∶2，截至2012年5月底，累計(jì)增產(chǎn)氣量450×104m3，產(chǎn)出液722m3，效果顯著。具體運(yùn)行參數(shù)如表7、圖4所示。

表7 氣舉前后生產(chǎn)情況對(duì)比表

圖4 G5井生產(chǎn)曲線圖

從多口同站高壓井氣舉作業(yè)實(shí)際應(yīng)用可以看出，氣舉助排效果的好壞主要取決于被氣舉井瞬時(shí)流量能否達(dá)到該井的臨界攜液流量，同站高壓井氣舉助排就是給被氣舉井補(bǔ)充氣源，使其達(dá)到臨界攜液流量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定攜液生產(chǎn)。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）試驗(yàn)表明，在靖邊氣田高低壓氣井并存的集氣站，采用同站高壓井氣舉排水采氣工藝是可行的。其工藝流程改造簡(jiǎn)單，操作管理方便，具有一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，實(shí)施效果好，不但豐富了靖邊氣田排水采氣工藝技術(shù)體系，也為氣田排水采氣工藝的發(fā)展提供了新的技術(shù)思路。

2）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)氣舉氣量大于0.5×104m3／d時(shí)就能夠基本滿足同站高壓井氣舉排水采氣工藝要求，氣舉氣量大于1×104m3／d，氣舉效果好。

3）注氣管線輸氣能力和壓力損失核實(shí)結(jié)果顯示，壓力損失隨注氣量的增加而增大。

4）氣舉助排效果的好壞主要取決于被氣舉井瞬時(shí)流量能否達(dá)到該井的臨界攜液流量，同站高壓井氣舉助排就是給被氣舉井補(bǔ)充能量，使其達(dá)到臨界攜液流量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定攜液生產(chǎn)。

5）同站高壓井氣舉排水采氣工藝適用于高低壓氣井并存的集氣站，并具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]賈浩民.氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2012，29（12）：35－37.JIA Haomin.Research and application of gas lift drainage technology[J].Petrochemical Industry Application，2012，29（12）：35－37.

[2]趙煒，胡淑娟.采用天然氣連續(xù)循環(huán)的方式控制氣井積液[J].國(guó)外油田工程，1999，15（10）：24－25.ZHAO Wei，HU Shujuan.Use the natural gas continuous cycle for liquid loading control[J].Foreign Oilfield Engineering，1999，15（10）：24－25.

[3]盧雪梅，程英姿，紀(jì)常杰.國(guó)外油氣開采新技術(shù)[J].國(guó)外油田工程，2003，19（8）：17－18.LU Xuemei，CHENG Yingzi，JI Changjie.Foreign new technology of oil and gas production[J].Foreign Oilfield Engineering，2003，19（8）：17－18.

[4]李懷慶，耿新中，郝春山，等.積液停產(chǎn)氣井排液復(fù)產(chǎn)的新方法[J].天然氣工業(yè)，2001，21（1）：88－90.LI Huaiqing，GENG Xinzhong，HAO Chunshan，et al.A new method for restoring production of liquid loading dead gas wells by drainage[J].Natural Gas Industry，2001，21（1）：88－90.

[5]石映，唐榮國(guó).含水氣井排水采氣新工藝技術(shù)研究[J].鉆采工藝，2001，24（5）：29－33.SHI Ying，TANG Rongguo.Research on new drainage gas recovery technology for water－bearing gas well[J].Drilling＆ Production Technology，2001，24（5）：29－33.

[6]高鋒博，史建國(guó).排水采氣工藝技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008，18（2）：56－58.GAO Fengbo，SHI Jianguo.Technological progress and development tendency of drainage gas recovery[J].Inner Mongolia Petrochemical Industry，2008，18（2）：56－58.

[7]鐘曉瑜，黃艷，張向陽(yáng)，等.川渝氣田排水采氣工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].鉆采工藝，2005，28（2）：99－100.ZHONG Xiaoyu，HUANG Yan，ZHANG Xiangyang，et al.The status quo and development direction of drainage gas recovery technology in Chuanyu gas field[J].Drilling ＆Production Technology，2005，28（2）：99－100.

[8]張劍君，趙煒，楊德林.防止氣井積液與提高天然氣產(chǎn)量的兩項(xiàng)實(shí)用技術(shù)[J].斷塊油氣田，2000，7（3）：62－65.ZHANG Jianjun，ZHAO Wei，YANG Delin.Two practical techniques prevent gas well fluid accumulation and boost production rate[J].Fault－Block Oil ＆ Gas Field，2000，7（3）：62－65.

[9]蔣澤銀，唐永帆，石曉松，等.中21井泡沫排水技術(shù)研究及效果評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè)，2006，26（7）：26－28.JIANG Zeyin，TANG Yongfan，SHI Xiaosong，et al.Research on foam dewatering application on well Zhong 21 and effects evaluation[J].Natural Gas Industry，2006，26（7）：26－28.

[10]張書平，白曉弘.低壓低產(chǎn)氣井排水采氣工藝技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2005，25（4）：106－109.ZHANG Shuping，BAI Xiaohong.Techniques of gas ercovery by water drainage for gas wells with low pressure and production[J].Natural Gas Industry，2005，25（4）：106－109.

[11]魏納，劉安琪，劉永輝.排水采氣工藝技術(shù)新進(jìn)展[J].新疆石油天然氣，2006，2（2）：78－80.WEI Na，LIU Anqi，LIU Yonghui，et al.New Progress of dewatering gas production[J].Xinjiang Oil ＆ Gas，2006，2（2）：78－80.

[12]何光智.井間互聯(lián)排水氣舉恢復(fù)產(chǎn)能[J].油氣田地面工程，2007，26（12）：28－29.HE Guangzhi.The wells interconnected drainage gas lift for deliverability recovery[J].Oil－Gasfield Surface Engineering，2007，26（12）：28－29.

[13]春蘭，魏文興.國(guó)內(nèi)外排水采氣工藝現(xiàn)狀[J].吐哈油氣，2004，9（3）：255－261.CHUN Lan，WEI Wenxing.Status quo of water displacemet gas recovery process at home and abroad[J].Tuha Oil and Gas，2004，9（3）：255－261.

[14]徐勇.長(zhǎng)慶氣田開發(fā)模式及地面配套工藝技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2010，30（2）：102－105.XU Yong.Development mode and surface supporting technology in the Changqing gas zone[J].Natural Gas Industry，2010，30（2）：102－105.

[15]BOSWELL J T.Controlling liquid load up with continuous gas circulation[C]∥paper 37426presented at the SPE Production Operations Symposium，9－11March 1997，O－klahoma City，Oklahoma，USA.New York：SPE，1997.

[16]孫福街，韓樹剛，程林松，等.低滲氣藏壓裂水平井滲流與井筒管流耦合模型[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27（1）：32－36.SUN Fujie，HAN Shugang，CHENG Linsong，et al.Low permeability gas reservoir fracturing in horizontal well with wellbore seepage pipe coupling model[J].Journal of Southwest Petroleum Institute，2005，27（1）：32－36.