靖邊氣田泡排新工藝優(yōu)化及應(yīng)用分析

王振嘉，賈浩民，孫利明，寧梅，高崗，茍海濤

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

靖邊氣田泡排新工藝優(yōu)化及應(yīng)用分析

王振嘉，賈浩民，孫利明，寧梅，高崗，茍海濤

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

泡沫排水采氣工藝是靖邊氣田保障產(chǎn)水氣井連續(xù)、穩(wěn)定攜液生產(chǎn)主要的排水采氣措施，目前普遍采用井口間歇加注和站內(nèi)連續(xù)加注的常規(guī)加注工藝。井口智能注劑、自動投棒及固體消泡等新工藝具有操作簡單、工作量小、自動連續(xù)加注等優(yōu)勢，能夠有效提高氣井助排效果。因此本文在分析現(xiàn)有泡排工藝基礎(chǔ)上，通過開展泡排新工藝的研究與現(xiàn)場應(yīng)用，建立了不同類型助排氣井泡排新工藝加注制度。重點根據(jù)氣井不同的產(chǎn)水特征，結(jié)合單體泡排工藝優(yōu)勢進行了優(yōu)化組合，為進一步擴大靖邊氣田泡排應(yīng)用范圍和中后期產(chǎn)水氣井的合理開發(fā)提供技術(shù)支撐。

泡排；新工藝；優(yōu)化；應(yīng)用分析

近年來，靖邊氣田地層能量不斷下降、低壓產(chǎn)水氣井逐年增多，泡沫排水采氣投資少、見效快、工藝簡單，成為了主要的排水采氣措施。隨著泡排工藝的不斷推廣應(yīng)用，靖邊氣田在不斷完善原有泡排加注工藝，探索應(yīng)用泡沫排水采氣新工藝。

1　靖邊氣田泡排新工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

靖邊氣田經(jīng)過深入的理論研究與現(xiàn)場試驗，主要形成風(fēng)光互補起消泡劑自動加注、泡排棒自動投注、井口固體消泡等3種泡排新工藝。

1.1風(fēng)光互補起消泡劑自動加注工藝

工藝載體為風(fēng)光互補起消泡劑自動加注裝置，借助風(fēng)能、太陽能兩種清潔能源提供動力，由智能化主控模塊控制變電系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，精確控制雙泵泵組，將起/消泡劑注入氣井油套環(huán)空/采氣管線，實現(xiàn)井口起泡劑、消泡劑的自動加注。

1.2泡排棒自動投注工藝

工藝載體為泡排棒自動投注裝置，智能投棒系統(tǒng)由投棒機、智能控制器、太陽能系統(tǒng)三部分組成。利用井場太陽能系統(tǒng)發(fā)電，通過電磁場產(chǎn)生的電磁吸力帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)井口自動投放泡排棒。自動加注可以降低人工井口投注的操作成本，連續(xù)泡排保證了井筒連續(xù)攜液，提高氣井的助排效果。

1.3固體消泡工藝

工藝載體是安裝在采氣樹管組至集氣站間采氣管線上的地面固體消泡裝置，主要由固體消泡劑和加注裝置兩部分組成。固體消泡劑對泡沫水具有良好的破泡、抑泡能力，氣井泡沫水經(jīng)固體消泡裝置消泡后，由采氣管線到站內(nèi)設(shè)備前的消泡距離、消泡時間較長，消泡更充分。目前靖邊氣田主要使用臥式和立式固體消泡裝置兩種，在同等條件下，立式裝置消泡速率為臥式裝置的3～8倍。

2　不同類型產(chǎn)水氣井泡排新工藝

根據(jù)靖邊氣田在用泡排藥劑室內(nèi)評價及現(xiàn)場試驗結(jié)果，針對不同產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量氣井制定不同的助排制度。藥劑加注工藝參數(shù)：理論起泡劑加注濃度0.3%，消泡劑為起泡劑的1.5倍（見表1）。

表1　泡排藥劑加注參數(shù)

表2　泡排新工藝新技術(shù)制度建立

針對不同類型氣井，在分析氣井生產(chǎn)動態(tài)特征和泡排新工藝的基礎(chǔ)上，制定與之相適應(yīng)的加注工藝優(yōu)選制度（見表2）。

3　泡排新工藝優(yōu)化組合

根據(jù)氣田開發(fā)技術(shù)模式和氣井生產(chǎn)特征，針對下古小產(chǎn)水量氣井（日產(chǎn)水量＜2 m3）、下古大產(chǎn)水量氣井（日產(chǎn)水量≥2 m3）和上古叢式井，分別進行泡排技術(shù)及配套工藝優(yōu)化組合。

3.1日產(chǎn)水量＜2 m3氣井的泡排優(yōu)化組合

對日產(chǎn)水量＜2 m3的氣井，使用泡排棒自動投注+井口固體消泡的復(fù)合工藝優(yōu)化組合。

3.1.1工藝特點將泡排棒自動投注與固體消泡工藝相結(jié)合，在井口采氣樹測試閥門上部安裝泡排棒自動投注裝置，在節(jié)流針閥下游采氣管線進行改造后安裝固體消泡裝置，工藝流程圖（見圖1）。

圖1　泡排棒自動投注+固體消泡工藝流程圖

泡排棒自動投注裝置置每天向油管內(nèi)投注定量泡排棒，降低產(chǎn)水井油管的流體密度，氣流帶出的井筒積液，經(jīng)過采氣管線安裝的固體消泡裝置，依靠固體消泡劑對泡沫水良好的破泡、抑泡能力進行消泡。

3.1.2效果分析

（1）泡排棒自動投注裝置根據(jù)氣井產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量，定時定量投入泡排棒，形成小劑量連續(xù)投注，相比人工間歇投注，帶液效果更好。以B井為例，進行泡排棒加注效果的對比（連續(xù)投棒與間歇投棒效果對比）。由圖2可以看出，間歇加注泡排棒，氣井產(chǎn)水量起伏大，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定；而泡排棒連續(xù)加注，氣井帶液均勻，日產(chǎn)水量起伏不大，產(chǎn)水量趨勢增大的同時，產(chǎn)氣量也隨之增加。

圖2　B井連續(xù)投棒與間歇投棒效果對比

（2）定時定量投入泡排棒，避免間歇投注時一次性劑量過大，帶液過多的負(fù)面影響［5-8］。

（3）固體消泡劑具有良好的消泡、抑泡能力，帶出液體通過固體消泡裝置進行消泡，效果較好，且經(jīng)由采氣管線到站內(nèi)設(shè)備前，消泡距離、消泡時間較長，對泡沫水消泡更充分（見表3）。

表3　固、液體消泡劑消泡效果對比

由表3可知，與站用的內(nèi)液體消泡劑相比，井口固體消泡劑的消泡時間縮短了10 s，抑泡高度減小了50 mL。

3.2日產(chǎn)水量≥2 m3氣井泡排優(yōu)化組合

針對日產(chǎn)水量≥2 m3的氣井，開展了風(fēng)光互補起消泡劑自動加注工藝優(yōu)化。

3.2.1工藝特點利用風(fēng)能、太陽能提供動力，通過智能化主控模塊精確控制雙泵泵組（臥式柱塞泵、氣液增壓泵），在井口定時、定量自動加注起泡劑、消泡劑（小劑量、連續(xù)性注入），加注流程（見圖3）。

圖3　起消泡劑自動加注裝置加注工藝流程圖

圖4　起泡劑連續(xù)加注與人工井口間歇加注效果對比

通過臥式柱塞泵（2號泵）加注起泡劑，經(jīng)由2→4→5注入井口套管油套環(huán)空，實現(xiàn)起泡劑的井口加注；由氣液增壓泵（1號泵）注入消泡劑，經(jīng)由1-3注入井口天然氣采氣管線，自動加注消泡劑。

3.2.2效果分析

（1）實現(xiàn)了井口定時、定量自動加注起泡劑、消泡劑，滿足小劑量、連續(xù)性注入和設(shè)備的無人化操作的生產(chǎn)需求。既可以加注起泡劑助排，又可以加注消泡劑去除泡沫［9-10］。

（2）井口自動加注消泡劑，作用距離長，消泡時間短，效果對比（見表4）。

表4　井口、站內(nèi)液體消泡工藝效果對比

由表4可以發(fā)現(xiàn)，相同條件下，井口加注液體消泡劑的所需最大消泡時間縮短了5 s，消泡效果更好。

（3）井口小劑量定時注入起泡劑可實現(xiàn)氣井連續(xù)帶液，可及時排出井筒內(nèi)液體，保證氣井正常生產(chǎn)，排液效果優(yōu)于定期加注起泡劑。

由圖4可以看出，井口間歇加注，產(chǎn)水量起伏大，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定。而自動加注起泡劑，氣井連續(xù)帶液，產(chǎn)水量穩(wěn)定，產(chǎn)氣量穩(wěn)中有增，助排效果好于連續(xù)小劑量加注［11-12］。

3.3上古叢式井多井助排工藝優(yōu)化組合

隨著氣田上古叢式井大幅增加［13］，針對叢式井的具體生產(chǎn)特點，進行了多分支泡排+干管集中固體消泡的排水采氣工藝優(yōu)化組合。

3.3.1工藝特點叢式井多分支泡排+干管集中固體消泡工藝優(yōu)化組合，是對單井起消泡劑自動加注和固體消泡裝置進行了相應(yīng)的改進和擴容，使之適用于叢式井的具體生產(chǎn)特點和助排、消泡需求（見圖5）。

圖5　多分支泡排與干管集中固體消泡工藝設(shè)計流程圖

由起消泡劑自動加注裝置將起泡劑分別依次注入三口氣井油套環(huán)空，進行泡沫助排。三口氣井所產(chǎn)生的泡沫水進入干管，經(jīng)固體消泡裝置進行集中消泡。

3.3.2應(yīng)用情況C井叢共有3口氣井，井下節(jié)流后油壓降至1.0 MPa。生產(chǎn)過程中3口井均存在一定程度的積液，套壓波動大。通過開展多井集中泡排、集中消泡現(xiàn)場試驗，每天輪次給1#、2#、3#井注入設(shè)定量起泡劑，井口固體消泡裝置進行連續(xù)消泡。試驗期間3口氣井套壓下降達4 MPa，日均增產(chǎn)氣量0.5×104m3，排水采氣效果較好。同時，固體消泡棒溶解充分，分離器取水樣30 s內(nèi)泡沫完全破裂，消泡、抑泡排效果較好。

圖6　C井叢連續(xù)泡排實施效果圖

4　結(jié)論與認(rèn)識

（1）針對不同類型、不同產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量的氣井，確定其相應(yīng)泡排新工藝運行參數(shù)，最大限度發(fā)揮各個工藝的優(yōu)勢，降低勞動成本，實現(xiàn)產(chǎn)量、效益的最大化。

（2）針對日產(chǎn)水量＜2 m3的氣井，使用泡排棒自動投注與固體消泡工藝組合。可在井口定時、定量自動投入泡排棒，降低了人工操作成本，助排效果比人工間歇投注明顯提升；同時固體消泡劑具有良好的消泡、抑泡能力、消泡距離、時間長，消泡更充分。

（3）日產(chǎn)水量≥2 m3的氣井，采用風(fēng)光互補起消泡劑自動加注工藝。實現(xiàn)井口起泡劑、消泡劑的自動加注，小劑量、連續(xù)性注入有效確保了氣井的連續(xù)帶液，助排效果好；同時井口加注消泡劑因消泡距離長，消泡效果相比站內(nèi)加注更明顯。

（4）上古叢式井多分支泡排與干管集中固體消泡工藝組合。利用一套設(shè)備可以對叢式井組多口氣井進行起泡劑定時定量加注，解決上古低產(chǎn)、低效氣井?dāng)y液問題，有利于其長效開發(fā)；同時干管固體消泡可以對井組氣井的泡沫水進行集中消泡，成本低、效果好。

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Application of the new wellhead automatic foam draining water technology in Jingbian gas field

WANG Zhenjia，JIA Haomin，SUN Liming，NING Mei，GAO Gang，GOU Haitao
（Gas Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

At present，foam drainage technology is the most important gas drainage measures for the continuous and stable production of gas wells with water in Jingibian gas field.Intermittent filling in wellhead and continuous filling and de-foam in station foam drainage technology is commonly used in Jingbian gas field.Manual operation work of wellhead filling is very much，and there is risk because of frequent switching wellhead valves，and the gas foaming effect is easily affected if the foam were not filling timely.Energy consumption of station continuously filling the is much，and the distance of defoaming is short，the defoaming effect is not thoroughly.Therefore，how to achieve continuous foaming and adequate defoaming become important research jobs for the gas drainage technology.In this paper，the gas wellhead automation drainage technology is designed and applied，based on the analysis of exiting gas drainage technology and foaming drainage technology.Appropriate mode of automation gas drainage technologies has been designed for specific gas field development models and different water production wells.Field trials were carrid out and the effects were evaluated，andthe appropriate technological system has been developed and optimized further.The research provide technical support for further expanding application range of gas drainage technologies in jingbian gas field and rational expiation of gas wells with water in the late gas field develop stage.

automation；new process；optimize；application analysis

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.02.006

TE375

A

1673-5285（2015）02-0020-05

2014－12-24

王振嘉（1974-），高級工程師，碩士，畢業(yè)于西安石油大學(xué)，現(xiàn)從事天然氣生產(chǎn)及管理工作，郵箱：wzj_cq@petrochina.com.cn。