排水采氣工藝技術現(xiàn)狀分析及應用

萬小進 任兵兵 王朋久 張雅龍

(1.重慶科技學院石油與天然氣工程學院，重慶 401331;2.重慶長江工程勘察設計研究院，重慶 401147)

在天然氣的開采過程中，氣井常常會出現(xiàn)井筒積液的現(xiàn)象。這是由于氣井在正常生產時所呈現(xiàn)的流態(tài)為環(huán)霧流，液體常常以液滴形態(tài)被氣體攜帶出井筒。在攜液過程中，當連續(xù)相的氣體流速太低，沒有足夠的能量將井筒中非連續(xù)相的液體攜帶到地面時，液體與氣流呈反向流動并積存于井底，形成井筒積液。氣井積液發(fā)生后，氣井的生產能力會受到很大的影響，甚至會使氣井完全停噴。與此同時，氣井內的液體會沿滲流通道進入到附近地層，降低了氣相滲透率，致使產氣量迅速下降，遞減期提前。針對這種情況，對不同氣藏類型、不同生產時期的氣井進行排水采氣技術研究顯得尤為必要。本文通過對常規(guī)和非常規(guī)氣藏的排水采氣工藝技術的適用性和效果進行對比分析，為不同類型的產水氣藏推薦相配套的排水采氣工藝，從而使其排水效果最大化。

1 常規(guī)排水采氣工藝

1.1 泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝是將表面活性劑注入井底，借助于天然氣流的攪拌，使表面活性劑與井底積液混合后，產生大量較穩(wěn)定的低密度含水泡沫，泡沫將井底積液攜帶到地面，從而達到排水采氣的目的。通過多年的現(xiàn)場試驗，泡沫排水采氣工藝一般適用于產量不高的中小型氣井，產水量一般在100 m3d、氣水比在160～1500 m3m3之間，工藝井的油套管連通性較好，油管下入深度不宜太淺。而且，氣流速度、氣井投藥時間、起泡劑注入濃度和注入量、起泡劑注入方式和流程等都直接關系到排水采氣能否見效。該工藝對于井深小于3500 m的氣井均適用，且維修管理方便、投資成本低，現(xiàn)場實用性強，使用廣泛。

新場氣田在室內實驗和現(xiàn)場試驗的基礎上，共對260余口氣井實行了泡沫排水工藝措施，由于氣井積液量和含油量不均，氣井產量和壓力不等，所以根據(jù)不同的單井制定了不同的加藥制度。截止到2006年，累計指導施工190口井，施工成功率95%，增產天然氣4×107m3，泡沫排水采氣已成為新場氣田氣井穩(wěn)產的重要措施。目前，泡沫排水在新場氣田的低含油、低水量、低產量氣井中的應用極為成功［1］。

1.2 連續(xù)氣舉排水采氣工藝

目前，我國塔里木、長慶、青海等油田普遍采用連續(xù)氣舉。該技術是往氣舉管內注入產層高壓氣或地面增壓氣，給井筒積液充氣，使氣液兩相混合，降低管柱內液柱的密度，提高舉升能力，降低井底壓力以形成生產壓差，恢復或提高氣井產量，連續(xù)氣舉排量大，日排液量可高達300 m3，適用于弱噴、間歇自噴和水淹氣井。該工藝適應性廣，易于管理，逐漸被大多數(shù)油田采用。

華北油田從2000年開始研究并應用蘇1斷塊氣舉排水采氣工藝技術，該區(qū)塊上返氣井產能很低，且油水界面升高，油水竄入井底，導致產水很高，產氣能力差，隨著氣藏的全面開發(fā)，井筒積液日趨嚴重。2000年8月－2001年9月在蘇1斷塊的蘇1－6井進行了氣舉排水采氣現(xiàn)場應用［2］，通過2輪140 d的氣舉，累計產氣 430×106m3，產油 350 t，排液13723 m3，蘇1－6的氣舉效果對蘇1潛山的開發(fā)具有明顯的促進作用。

1.3 優(yōu)選管柱排液采氣工藝

在氣井生產的中后期，氣井積液量逐步增大，氣井產能明顯減小，滑脫損失成為影響氣井攜液能力的主要因素，導致氣井舉液速度太低，不能將井筒積液及時排出地面而發(fā)生水淹。這時需要重新選擇較小且合適的自噴管柱，即優(yōu)選管柱排液。

華北油田在2002年對2口井實施了優(yōu)選管柱排水采氣工藝，其中對一口積液嚴重井采用氣舉排水時，共排出水量57 m3，出油3 m3。進行氣舉強排后，應用優(yōu)化后的小油管大約用了1.5 h排盡了井筒積液，泵筒下到深度1390 m后無液體排出［2］，排液效果非常明顯，再次說明了小油管具有排液速度快、攜液能力強的優(yōu)點。

1.4 機抽排液采氣工藝

機抽排液采氣是采用氣水分離器、深井泵、油管、抽油桿、抽油機等相關配套機械設備，進行排液采氣的生產工藝。它的工作原理與抽油類似，但采用該技術是利用油套管的環(huán)形空間采氣，井筒積液從油管排出，主要針對動液面和產能較高且附近沒有高壓氣源的氣井，其主要缺點是排量受油管尺寸和下泵深度的限制，但由于該工藝易于管理，設備性能可靠，投資少等特點，可為積液氣井提高氣體采收率提供良好選擇。

2006年吐哈油田的一口邊緣采氣井米氣5井在完鉆投產初期無產能，后雖采取了氣舉、壓裂等措施，但由于地層壓力較低、出水多等原因，井底積液淹沒氣層，使得這口井無法持續(xù)生產，被迫長期關井。2008年下半年，經過多方論證后決定試驗抽油機排液采氣工藝。將用來采油的抽油機、深井泵轉用到氣井中，依靠機械方式排出井底積液，從而恢復氣井產能。采用機抽排液采氣后，米氣5井抽油機一次啟動成功，井內積液逐漸排出，氣井產能恢復。目前，吐哈油田的該項技術處于領先水平，正逐步推廣應用到其他20余口間開井、停產井中，可望日增產原油20 t、天然氣10×104m3。

2 新型排水采氣工藝技術

2.1 同心毛細管技術

同心毛細管技術與泡沫排水的原理類似，通過使用化學發(fā)泡劑來降低液柱密度，利用天然氣的氣流把井筒積液同時攜帶出井筒，降低氣井積液量。所以采用毛細管技術的關鍵是化學劑的合適選擇，其中主要考慮的是化學劑在井底溫度條件下的穩(wěn)定性以及與毛細管管柱的兼容性。其工藝原理是首先將同心毛細管盤繞在滾筒上，然后利用同心毛細管在生產層位的單向閥往井底注入相應的化學發(fā)泡劑。該技術的優(yōu)點是在操作過程中能節(jié)省大量勞動力，但在使用的同時要能夠持續(xù)的往井底加入化學劑，防止毛細管柱由于結蠟發(fā)生堵塞或者化學劑與毛細管發(fā)生粘連等一系列影響氣井正常生產的問題。

國外從1998年開始使用毛細管技術，由于同心毛細管柱通常下到積液氣井的生產層位的底部，可以有效的對最深的產層進行排水。美國南得克薩斯共對17口井采用了該項技術，經后期評估穩(wěn)定生產或增產的有10口井，平均延長生產期45～60 d［2］，累計增產天然氣6×104m3d，平均單井增產超過1.5×104m3d，與以前采用常規(guī)的泡沫排液法相比，可采儲量增加了9×107m3。

2.2 深抽排水采氣工藝

深抽排水采氣工藝是指利用機抽排液采氣的原理，通過增大氣井的生產壓差來提高泵掛深度超過2000 m的低壓低產井產量。我國目前已經研制出了適合氣井深抽生產的長沖程整體泵筒深井泵，并且將泵成功的下到了2000 m以下，為了減少氣體對深井泵的影響，采用了多相井下氣液分離器，使得深井泵的充滿系數(shù)增大，中深井的檢泵周期延長，從而節(jié)約作業(yè)成本。

目前，西南油氣田采用深抽排水采氣工藝在現(xiàn)場對3口積液井進行了試驗，采用了由異型節(jié)能抽油機、整體泵筒深井泵、玻璃鋼抽油桿以及多相井下氣液分離器所組成的深抽排水采氣工藝［3］，累計增產天然氣38×106m3，取得了良好的經濟效益。

2.3 天然氣連續(xù)循環(huán)技術

天然氣連續(xù)循環(huán)技術是為了解決生產中出砂或油管柱較小的氣井而設計的一種排水采氣新技術，并且克服了氣井生產時采用速度管柱或柱塞舉升時所存在的問題。自產的天然氣不斷的通過壓縮機回注到井中，提高了天然氣的流速和攜液能力。由于該工藝所需氣源來自氣井自產氣，對比單井氣舉技術，該流程節(jié)約了地面氣流控制裝置和氣舉閥的使用，簡化了傳統(tǒng)工藝技術的復雜性。工作原理如圖1所示。

德克薩斯州的 Ozona氣田的1號井，在采用了天然氣循環(huán)技術后，單井產量為7000 m3d，而在采用該系統(tǒng)之前使用間歇氣舉時天然氣產量僅為3600 ～5000 m3d，當換成柱塞舉升工藝時，產量下跌到 4500 m3d。

3 結論

(1)多年來，排水采氣經歷了各種工藝技術的試驗、改進和發(fā)展的過程，為氣田的高產穩(wěn)產提供了保障。在采用各種排水采氣的工藝和技術時，要充分調研各排水采氣工藝特點，并對各氣井進行排水采氣適用性分析，選出適合其特點的排水采氣工藝。

(2)常規(guī)排水采氣工藝在國內油田已經得到了較好的應用，但非常規(guī)技術應用較少，一些排水采氣的新技術和新工藝還有待進一步的研究。

(3)利用不同工藝的優(yōu)點，采取優(yōu)勢互補，擴大工藝技術的應用范圍以及設備與技術的自動化、智能化是今后排水采氣重點發(fā)展的方向和趨勢。

(4)開展氣井井筒積液機理研究，對于不同的氣藏類型，將預防井筒積液與排水采氣相結合，從根本上解決氣井積液這一重要問題。

［1］陳瑜，王勛.新場氣田泡沫排水采氣工藝應用研究［J］.鉆采工藝，2008，31(4):82-84.

［2］劉琦，蔣建勛，石慶.國內外排液采氣方法應用效果分析［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2006，29(3):51-54.

［3］魏納，劉安琪，劉永輝.排水采氣工藝技術新進展［J］.新疆石油天然氣，2006，2(2):78-81.