泡沫排水采氣工藝在大牛地氣田的運(yùn)用分析

石春平(中石化華北分公司，陜西 榆林 719000)

大牛地氣田位于陜蒙交界地區(qū)、屬于鄂爾多斯盆地，是中國(guó)石油化工股份有限公司華北分公司開(kāi)發(fā)地區(qū)之一，是我國(guó)天然氣能源最重要的生產(chǎn)基地。開(kāi)發(fā)初期的大牛地氣田，存在部分氣井，這些氣井產(chǎn)生的水會(huì)嚴(yán)重影響天然氣正常生產(chǎn)。為完善氣田開(kāi)發(fā)，提高能源生產(chǎn)效率，大牛地氣田引入了泡沫排水采氣工藝，并獲得了顯著成效。

1 大牛地氣田氣井對(duì)排采工藝的要求

大牛地氣田屬特低滲致密砂巖氣藏，在十幾年的開(kāi)采過(guò)程中，相繼建造了37口氣井、6個(gè)氣藏，但就開(kāi)采工作質(zhì)量、效率而言，氣井卻使得大牛地氣田面臨著相當(dāng)嚴(yán)峻的工作考驗(yàn)。一方面，天然氣遇水會(huì)產(chǎn)生凝析油，傳統(tǒng)工藝不能將多余液體消耗，致使開(kāi)采工作的行動(dòng)壓力過(guò)大，產(chǎn)量降低。另一方面，傳統(tǒng)工藝下入深度很淺，氣井大多會(huì)無(wú)法滿足連續(xù)攜液需求，致使井口處的油套壓逐漸增大，失去開(kāi)采能力。經(jīng)多年實(shí)踐驗(yàn)證，開(kāi)采人員發(fā)現(xiàn)泡沫排水采氣工藝，可控制水舉升至地面的氣流速度，進(jìn)而影響、改變舉升泡沫的氣流速度。這一工藝優(yōu)勢(shì)，使大牛地氣田的開(kāi)采障礙問(wèn)題得以有效解決，但排采工藝要想有效落實(shí)，仍需解決下列幾點(diǎn)問(wèn)題:氣井的產(chǎn)水量無(wú)法精確估計(jì)，因此需針對(duì)性的計(jì)算氣液比和積液量，使水舉、泡沫氣流速度在正常值范圍內(nèi)；為保證排水采氣能夠抓準(zhǔn)時(shí)機(jī)，需完善相關(guān)措施，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料，聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采現(xiàn)狀。上述工藝要求缺一不可，它直接影響了泡沫排水采氣工藝的技術(shù)質(zhì)量和水平。

2 泡沫排水采氣工藝原理

天然氣的開(kāi)采工藝與其他礦藏開(kāi)采工藝差不多，基本原理是相通的，主要分三個(gè)步驟，內(nèi)容有:首先，從開(kāi)采層到氣井底層存在多孔介質(zhì)流動(dòng)，這些介質(zhì)會(huì)干擾開(kāi)采工作，因此向井內(nèi)注入一定數(shù)量的起泡劑，可以有效降低這些介質(zhì)的表面活性，使其與氣井底部的積水有機(jī)的融合在一起，借助天然氣攪動(dòng)。其次，積水與起泡劑攪動(dòng)充分后，會(huì)變成含水泡沫，這些泡沫會(huì)隨著氣流從井底舉升到地面，由地面上的工作人員集中處理，以避免泡沫流入開(kāi)采設(shè)備給生產(chǎn)工作帶來(lái)不必要的麻煩。最后，在管線加入設(shè)備前，向管線內(nèi)注入消泡劑，將氣井底部、管線內(nèi)的多余泡沫去除。從泡沫排水采氣原理上看，起泡劑和消泡劑是泡沫排水采氣工藝制勝的關(guān)鍵，它能夠高效的消除氣井底部的積水，并將其攜帶到地面上來(lái)，還能控制好開(kāi)采過(guò)程中的相關(guān)設(shè)備不受起泡劑、消泡劑等干擾物質(zhì)影響，完善各工藝流程，使開(kāi)采質(zhì)量、效率大幅度增加。

3 泡沫排水采氣在氣田的運(yùn)用情況

泡沫排水采氣工藝在實(shí)際操作的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，如:流動(dòng)介質(zhì)從垂直管道中流出，無(wú)法與起泡劑相融合，工藝在高、中、低氣井中的應(yīng)用效果各不相同，在實(shí)際操作中很難協(xié)調(diào)、處理完善；氣井中的氣流能量不足，會(huì)導(dǎo)致變成含水泡沫的井底積水，形成頑固性積液，致使氣井被水淹甚至停止井噴。因此，為消除這些工藝障礙影響，需在不同位置氣井開(kāi)采工作中，使用相應(yīng)的處理措施，方可有效完成開(kāi)采任務(wù)。

3.1 在高產(chǎn)井上的應(yīng)用

對(duì)于高產(chǎn)氣井而言，井底流動(dòng)介質(zhì)相對(duì)較多，垂直管道下潛深度過(guò)大，則天然氣流的上升流速要求便會(huì)提高。此外，在不同位置，井道中的溫度也會(huì)不同，會(huì)干擾起泡劑與積水的融合效果。因此，工作人員需制作長(zhǎng)度達(dá)的井筒，直抵產(chǎn)水層，順著井筒投放起泡劑，如此，可保護(hù)起泡劑反應(yīng)效果穩(wěn)定，彌補(bǔ)高產(chǎn)井氣流能量不足問(wèn)題。

3.2 在中產(chǎn)井上的應(yīng)用

中產(chǎn)井可選擇連續(xù)排泡工藝，啟動(dòng)氣源誘噴，待井底積液排除后，再行開(kāi)采。從產(chǎn)層到井底，從井口到下游用戶，中度地層水會(huì)進(jìn)入預(yù)先設(shè)置好的井筒，相對(duì)于高產(chǎn)井而言，其氣流能量相對(duì)充足，但要想達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)效果、完成開(kāi)采任務(wù)，還需加大起泡劑含量，在井口使用鼓風(fēng)機(jī)，擴(kuò)大起泡劑與積水的接觸面積，讓二者能夠完全融合，形成含水泡沫。如產(chǎn)層出現(xiàn)井筒積液、油壓降低等問(wèn)題，則為了不影響氣井本身的能量?jī)?yōu)勢(shì)，需利用中產(chǎn)井的氣流能量?jī)?yōu)勢(shì)，疏導(dǎo)氣水通道，提高起泡劑的純度，以改善或恢復(fù)氣井生產(chǎn)能力的助采措施。

3.3 在低產(chǎn)井上的應(yīng)用

低產(chǎn)井的地層潛力最大，井底積液的產(chǎn)生原因眾多，這時(shí)引入泡沫排水采氣工藝，穩(wěn)定生產(chǎn)，需對(duì)低產(chǎn)井進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)。一方面，定期進(jìn)行加注起泡劑，根據(jù)起泡劑容量和含水泡沫的生成量，確定井底積液隨著溫度、時(shí)間變化的特征情況，擬定初級(jí)工藝計(jì)劃和方案。在實(shí)踐開(kāi)采中，實(shí)時(shí)監(jiān)控套壓、氣流能量、井底積水含量等指標(biāo)數(shù)據(jù)，并按照預(yù)先設(shè)計(jì)繼續(xù)排泡生產(chǎn)。由于低產(chǎn)井的開(kāi)采工藝操作起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以開(kāi)采人員對(duì)其開(kāi)采質(zhì)量、效率要求很高。

4 結(jié)論建議

上文提到，泡沫排水采氣工藝的應(yīng)用效果顯著、攜水能力強(qiáng)，適用范圍廣。未來(lái)幾年，該工藝的研究?jī)r(jià)值會(huì)進(jìn)一步提升，成為天然氣開(kāi)采的核心技術(shù)支柱，為穩(wěn)固工藝質(zhì)量和效果，讓泡沫排水采氣工藝的技術(shù)影響更加獨(dú)立、更加完善，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾方面建議，來(lái)提升工藝應(yīng)用效果和質(zhì)量。

大牛地氣田使用的起泡劑大多為UT11、PD-PT、XH-6三種藥劑，工藝形成之前，需進(jìn)行多次、反復(fù)的泡沫排水試驗(yàn)，方能確定工藝流程和具體操作步驟。因此，無(wú)論是井筒積液判斷，還是加藥量確定，亦或是加注工藝選擇，都需小心謹(jǐn)慎。

4.1 井筒積液判斷

要想將間歇生產(chǎn)井真正轉(zhuǎn)變成連續(xù)生產(chǎn)井，需準(zhǔn)確定義不同深度的氣井連續(xù)排液的臨界流量，以此為指標(biāo)，評(píng)估、分析井筒是否存有積液，積液的容量大概是多少，進(jìn)而精準(zhǔn)確定起泡劑的含量，使泡沫排水效果更加好。一方面，掌握井筒積液的程度，選擇加藥量和加藥時(shí)間，計(jì)算公式為:

井筒積液量

Q1=Q環(huán)+Q底+Q管

實(shí)踐證明，大牛地氣田可適用于多層合采，氣井中的積液量較大，大多都在1000kg以上，為盡可能提高起泡劑的起泡能力，使井底積水與起泡劑融合速度加快，可選用濃度在12-15%左右濃度的起泡劑，并適當(dāng)增減容量，使其攜液能力逐步增強(qiáng)，不致干擾開(kāi)采工程。

4.2 合理加藥量的確定

眾所周知，起泡劑的水溶液界面張力很大，如起泡劑在注入氣井之后，會(huì)被周圍環(huán)境所同化，其界面張力會(huì)隨著起泡劑濃度的降低而降低，致使起泡劑融合效果大幅度減弱。為此，在引入泡沫排水采氣工藝時(shí)，需根據(jù)氣井界面張力的濃度變化，隨機(jī)加用藥量，使起泡劑在氣井底部的濃度不受環(huán)境所影響，始終保持在規(guī)定的濃度范圍之內(nèi)?？紤]到大牛地氣田多半是高礦化度地層，其吸附水的能力很強(qiáng)，所以需依靠現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)，有目的、有針對(duì)性的提高起泡劑的濃度和功能影響。使其在通過(guò)化學(xué)藥劑的加入，解除氣水流動(dòng)通道堵塞，減少“滑脫”損失，提高氣流的垂直舉液能力。

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