排水采氣工藝的研究與討論

李同川

摘 要 排水采氣工藝是當(dāng)前眾多氣田采氣工藝中的一種，主要應(yīng)用于有水氣田的后期開采。隨著氣田的不斷開采，氣井內(nèi)液體逐漸積累，需采取有效排水采氣工藝，以免造成氣田產(chǎn)效的下降。近年來，隨著國際能源的日趨緊張，科學(xué)應(yīng)對氣田產(chǎn)水現(xiàn)象已成為國內(nèi)外氣田開采的重要課題。因此，對排水采氣工藝進行研究，為有水氣田提供決策依據(jù)具有重大現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞 有水氣田；排水采氣工藝；研究

中圖分類號：TE375 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0043-01

在天然氣的開發(fā)過程中，氣井積液的發(fā)生主要有兩大原因：一方面，隨著地下氣層壓強的變小，氣井中氣流的速度減小，氣體中的凝析液或既有水分因氣流攜帶能力不足而被滯留在井筒中；另一方面，由于井內(nèi)邊、底水的推進以及壓裂、酸化等作業(yè)措施，造成井筒內(nèi)水體累積[1]。如果氣井積水情況得不到有效緩解，將導(dǎo)致井內(nèi)形成液柱，對氣井的自噴能力造成消極影響，甚至導(dǎo)致氣井因水柱壓迫而停產(chǎn)。排水采氣工藝可處理氣井內(nèi)因各種原因出現(xiàn)的積水情況，起到徹底清除或者緩解作用，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。筆者結(jié)合自身多年相關(guān)工作經(jīng)驗，對當(dāng)前該領(lǐng)域內(nèi)常見的幾種排水采氣工藝及其原理展開分析，以期對我國有水氣田的采氣工作提供有益的決策依據(jù)和實踐引導(dǎo)。

1 常見排水采氣工藝技術(shù)研究

1.1 泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣，即向氣井內(nèi)投放某種表面活性劑（起泡劑），活性劑遇到井內(nèi)積液后，隨著井內(nèi)氣流的不斷攪動，會形成大量質(zhì)量較輕的穩(wěn)定水泡沫。氣泡界面生成后，氣井內(nèi)的液體被不斷舉升，由于井內(nèi)壓力環(huán)境的變化，氣井底部的積液會會向氣泡弱壓區(qū)填充，整個反應(yīng)過程至氣井內(nèi)水體排除干凈為止。起泡劑的分散、減阻、洗滌等作用，使氣井積存液體泡沫化，且泡沫能夠包裹井筒內(nèi)部分污垢如泥沙，使其隨泡沫在氣流作用下排出井外，進而達成疏導(dǎo)氣井通道、穩(wěn)定和增加產(chǎn)量的作用。排水采氣工藝成本較低、作業(yè)方便、見效明顯等優(yōu)點，廣泛適用于存在自噴能力不足，氣流速度低于臨界流速情況的氣井。

1.2 優(yōu)選管柱排水采氣工藝

在通常情況下，油管內(nèi)徑與氣井產(chǎn)量成正相關(guān)聯(lián)系，內(nèi)徑越大，產(chǎn)量越高。但是，在部分氣井開采的中后期，氣藏含量的較少引起氣層壓強的降低，較大內(nèi)徑油管的噴發(fā)力就會不足，井內(nèi)氣流滑脫情況嚴重，引發(fā)氣井積液情況發(fā)生。而縮小油管內(nèi)徑，則有利于天然氣流速的提升，舉升液體的能力也隨之提高，有利于解決井內(nèi)積液問題。所以，有水氣井開采后期，為提高氣流速度、改善氣井連續(xù)、穩(wěn)定攜液，可考慮將原有油管更換為較小內(nèi)徑的油管，該方法即為優(yōu)選管柱排水采氣工藝。優(yōu)選管柱排水采氣工藝具有操作容易、免修期長、便于管理等優(yōu)點；但存在氣井排液量不宜過大，油管強度限制下入油管深度等不足之處，還有可能造成因壓井后復(fù)產(chǎn)啟動困難現(xiàn)象發(fā)生。

1.3 氣舉排水采氣工藝

氣舉排水采氣即利用高壓氣體將氣井內(nèi)存液抬升出井的排水方式。在具體操作中，從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中匯合，井內(nèi)氣體因高壓而產(chǎn)生膨脹，進而引起井筒中混合液密度的下降，利于液體抬舉，直至排除出地面，該工藝的主要原理為U形管頂替井液的流動原理[2]。氣舉排水采氣工藝受氣井斜度、氣井深度以及硫化氫等因素制約較小，對單井產(chǎn)效提升作用明顯，且可循環(huán)啟動，減少井內(nèi)作業(yè)頻率；但因為考慮到氣井底部回壓因素，注入氣體壓力須嚴格控制，井內(nèi)積液較難徹底清除，此外，該工藝對井內(nèi)壓力的增強作用，導(dǎo)致井內(nèi)施工裝置的可靠性要求提升。

1.4 機抽排水采氣工藝

氣田開采的中后期，氣藏內(nèi)部環(huán)境發(fā)生變化，對有水氣井的積液處理問題，機抽排水采氣工藝是常見的一種措施，該工藝的工作原理為：在有水氣井中，1）采用有桿深井泵，將其和油管兩者連接，然后下降到氣井的合適深度。2）把深井泵的柱塞和抽油桿二者連接，利用抽油桿的持續(xù)動能產(chǎn)生運動循環(huán)。在上沖運動和下沖運動循環(huán)中，泵的吸入液體，通過油管動力攜帶液體向井外地面運動。如此往復(fù)，抽油機持續(xù)的把地層和井筒中的液體吸出地面，進而降低井筒中液柱對井底的回壓，進而達到從套管分離出天然氣的目的。

1.5 電潛泵排水采氣工藝

電潛泵是采用多級離心泵下入井底，將氣井中的積液從油管中排除，通過降低井內(nèi)液面高度進而降低回壓，使因水淹而停產(chǎn)的氣井迅速恢復(fù)的一種排水采氣工藝技術(shù)。該工藝排量大、揚程高、見效快，對井內(nèi)水量巨大，地層壓力較低的氣井效果最佳。但是該工藝開展需要的電潛泵機組成本巨大，且由于運行中的高溫環(huán)境極易導(dǎo)致配套電纜的破壞，這就對機組的下井深度產(chǎn)生制約；此外，氣井中的腐蝕等作用，對電潛泵井下機組的使用壽命產(chǎn)生不利影響。

1.6 射流泵排水采氣工藝

射流泵在有水氣井排水用泵中相對比較特殊，它的工作原理為：動力液和地層流體的能量轉(zhuǎn)換來運作的，工作時自身并不存在動力件。其工作原理是：地面泵提供的高壓流體經(jīng)噴嘴轉(zhuǎn)換成高速動能；進而周圍井液被吸入喉道充分混合，并接受動力液動量，在喉道末端，混合的高流速流體進入擴散管，空間環(huán)境的變化時流體速度短時間內(nèi)發(fā)生巨大變化，引起部分動能轉(zhuǎn)換為壓能，而流體恰好借該壓強返出地面[3]。該工藝因不含動力件，所以對出砂等惡劣工況適應(yīng)良好，下井深度和排量范圍大，耐磨損和腐蝕；但其地面設(shè)備龐大，維護成本高。

2 排水采氣工藝發(fā)展方向

目前，排水采氣工藝技術(shù)眾多，且各有優(yōu)劣?？傮w來看，未來排水采氣工藝可朝以下幾個方向發(fā)展：分析整合排水采氣工藝，存優(yōu)勢去弊端、根據(jù)具體情況加強組合工藝優(yōu)勢，提升排水效率，擴大適用范圍。隨著科技的不斷進步，業(yè)內(nèi)對有水氣藏相關(guān)排水原理的探討不斷深化，工藝及技術(shù)水平的提高，可適當(dāng)加強排水采氣工藝與計算機技術(shù)的結(jié)合，使排水采氣工藝朝自動化、智能化方向邁進。

3 結(jié)論與建議

首先，有水氣田排水工藝眾多，但優(yōu)點與局限性并存，具體作業(yè)時，需根據(jù)實際條件針對性選擇。其次，當(dāng)前排水采氣市場空間廣闊，在有水氣田的中后期開采中效果明顯。然而，僅憑既有工藝無法全面滿足實際需要，尚需改進和創(chuàng)新。再有，排水采氣工藝是一個有機的科學(xué)系統(tǒng)和技術(shù)工程，應(yīng)根據(jù)各具體條件采用針對性開發(fā)方式，而優(yōu)選排水采氣工藝尚需業(yè)界同仁的進一步探究。

參考文獻

[1]何慶鷹.試論排水采氣工藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（05）：137.

[2]賈浩民，等.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[J].2010（06）：145.

[3]黃煥兵.排水采氣工藝方法優(yōu)選[D].中國石油大學(xué)，2010：11-12.endprint