蘇里格氣田排水采氣技術(shù)進(jìn)展及對(duì)策

張 春 金大權(quán) 李雙輝 張金波

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠

蘇里格氣田排水采氣技術(shù)進(jìn)展及對(duì)策

張 春 金大權(quán) 李雙輝 張金波

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠

蘇里格氣田屬于典型的“三低”氣田，氣井投產(chǎn)后產(chǎn)氣量、壓力下降快，氣井?dāng)y液能力不足，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，氣田積液氣井逐年增多且達(dá)到了區(qū)塊總井?dāng)?shù)的60%，井底積液也愈發(fā)嚴(yán)重，確保氣井產(chǎn)能發(fā)揮與解決井筒積液?jiǎn)栴}之間的矛盾日益突出。以蘇里格氣田中部蘇6、蘇36-11等6個(gè)區(qū)塊排水采氣工藝技術(shù)推廣試驗(yàn)應(yīng)用為例，針對(duì)泡沫排水、速度管柱、柱塞氣舉、氣舉復(fù)產(chǎn)等排水采氣工藝技術(shù)，從技術(shù)進(jìn)展、適用性分析、實(shí)施效果、工藝評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行總結(jié)分析，明確了氣井不同生產(chǎn)階段排水采氣工藝措施，建立了排水采氣工作流程，歷年累計(jì)增產(chǎn)氣量突破7×108m3。通過(guò)技術(shù)應(yīng)用評(píng)價(jià)探索出低壓低產(chǎn)氣井排水采氣工藝方法，形成了蘇里格氣田排水采氣工藝技術(shù)系列，對(duì)氣田產(chǎn)水氣井的開(kāi)發(fā)管理提供指導(dǎo)。

蘇里格氣田排水采氣泡沫排水速度管柱柱塞氣舉氣舉復(fù)產(chǎn)適應(yīng)性分析

蘇里格氣田屬于典型的“三低”氣田，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，單井控制儲(chǔ)量有限；氣水關(guān)系復(fù)雜，氣藏?zé)o統(tǒng)一的氣水界面，產(chǎn)出水主要為凝析水和成藏滯留水，區(qū)域上氣藏含水差異明顯［1］；氣井投產(chǎn)后產(chǎn)氣量、壓力下降快，氣井?dāng)y液能力不足，井筒積液氣井逐年增多。隨著氣井生產(chǎn)年限的延長(zhǎng)，氣田整體步入遞減期，絕大多數(shù)氣井處于低壓、低產(chǎn)階段，依靠氣井自身能量排除井底積液困難較大。經(jīng)過(guò)近8年時(shí)間的研究試驗(yàn)，排水采氣工藝技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但技術(shù)配套完善和工藝優(yōu)化管理方面仍存在一定問(wèn)題。因此，持續(xù)開(kāi)展蘇里格氣田排水采氣工藝技術(shù)優(yōu)選及配套管理對(duì)策研究并建立完善的排水采氣技術(shù)系列勢(shì)在必行。

1 應(yīng)用背景

研究區(qū)塊生產(chǎn)氣井達(dá)1 800余口，平均套壓為7.21 MPa，井日均產(chǎn)氣量為0.69×104m3，平均單井累產(chǎn)氣量?jī)H為1 516×104m3。其中日產(chǎn)氣量小于0.5× 104m3的氣井達(dá)到1 074口，低產(chǎn)氣井產(chǎn)量貢獻(xiàn)率小給氣田穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)很大困難；套壓低于6 MPa氣井占到總井?dāng)?shù)的46.9%，低壓氣井逐年增多給氣田開(kāi)發(fā)管理帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)?！皻饩彤a(chǎn)積液”成為制約氣井生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，規(guī)?；_(kāi)展排水采氣成為解決該問(wèn)題的有效手段。在試驗(yàn)探索中，排水采氣主要存在如下幾方面的問(wèn)題：①積液判斷方法多種多樣，未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；②泡沫排水工作不夠精細(xì)，制度優(yōu)化不及時(shí)，措施有效率較低；③部分裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及制度調(diào)整；④氣舉復(fù)產(chǎn)工藝參數(shù)需進(jìn)一步優(yōu)化，整體經(jīng)濟(jì)性差。

2 工藝優(yōu)化評(píng)價(jià)

2.1 泡沫排水

泡沫排水采氣通過(guò)將井底積液轉(zhuǎn)變成低密度易攜帶的泡沫狀流體，提高氣流攜液能力，降低臨界攜液流量60%，達(dá)到排出井筒積液目的。適用于自噴能力較強(qiáng)、油管或套管暢通、地層水與泡排劑配伍良好的氣井，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工容易、適用性強(qiáng)、不影響氣井正常生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)[2]。

2.1.1 藥劑優(yōu)選

在常規(guī)UT-11C和UT-6泡排劑應(yīng)用的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了UT-8低含水率泡排劑和UT-10自發(fā)泡固體排水劑。其中UT-8型泡排劑屬于泡沫含水率低的泡排劑，具有較好的抗高礦化度和抗凝析油性能，泡沫含水率較低，單位體積泡沫的含水率比常規(guī)泡排劑低30%～40%，單位體積泡沫對(duì)井底造成的回壓相對(duì)比常規(guī)泡排劑小，適合低壓、低產(chǎn)、產(chǎn)水量小的氣井；UT-10自發(fā)泡固體排水劑遇水溶解時(shí)產(chǎn)生大量泡沫，利于水淹井復(fù)活，藥劑在積液中擴(kuò)散速度快，見(jiàn)效快。隨著新型藥劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，有效提升了泡排實(shí)施效果。

2.1.2 泡排制度優(yōu)化

泡沫排水措施主要針對(duì)積液初期和積液中期、日產(chǎn)氣量在0.3×104m3以上的氣井，對(duì)部分高產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)氣井進(jìn)行預(yù)防式加注[3]。根據(jù)氣井生產(chǎn)方式和日產(chǎn)氣量?jī)?yōu)化確定泡排制度（表1），對(duì)于泡排無(wú)效果的氣井采取打撈節(jié)流器、氣舉+泡排等措施。

表1 蘇里格氣田泡排制度優(yōu)化安排表

2.1.3 實(shí)施效果

2015年，開(kāi)展泡排1 099口/17 722井次，累計(jì)增產(chǎn)氣量1.42×108m3，平均增產(chǎn)氣量0.78×104m3/井次。泡排后氣井平均油套壓差下降0.58 MPa，措施有效率達(dá)到75.8%，整體效果良好，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益約1.17億元。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：泡排適用于產(chǎn)氣量大于0.3× 104m3/d的I和II類(lèi)（無(wú)阻流量大于4×104m3/d）積液氣井；對(duì)于產(chǎn)氣量低于0.3×104m3/d的積液較為嚴(yán)重的氣井需采取“泡排+間歇”的方式維持氣井生產(chǎn)。

2.2 速度管柱

速度管柱排水采氣工藝是通過(guò)在井口懸掛較小管徑的連續(xù)油管作為生產(chǎn)管柱，依靠氣井自身能量，提高氣體流速，增強(qiáng)氣井?dāng)y液生產(chǎn)能力[4]。φ38mm連續(xù)油管與φ73mm普通油管相比，可降低氣井臨界攜液流量70%，且具有一次性施工，無(wú)需后期維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。

2.2.1 技術(shù)現(xiàn)狀

隨著國(guó)內(nèi)速度管柱配套工藝的發(fā)展，油田公司已具備了自主研發(fā)和供給能力:①研發(fā)了懸掛器、操作窗等關(guān)鍵裝置和CT70級(jí)國(guó)產(chǎn)連續(xù)油管，性能滿足要求，實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，成本降低50%；②研制了管內(nèi)堵塞器、內(nèi)卡拉拔連接器等帶壓起管關(guān)鍵工具，帶壓起連續(xù)油管成功實(shí)施，起出管材力學(xué)性能滿足可重復(fù)使用條件；③研發(fā)了以45#低碳鋼為基材的φ40 mm小油管速度管柱，性能滿足要求，較國(guó)產(chǎn)連續(xù)油管管材成本降低50%。

2.2.2 實(shí)施效果

2009年以來(lái)，累計(jì)開(kāi)展速度管柱75口，投用初期氣井日產(chǎn)氣量大于0.3×104m3時(shí)，能夠滿足臨界攜液流量要求，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，當(dāng)日產(chǎn)氣量小于0.3×104m3后出現(xiàn)間歇排液現(xiàn)象，需采取輔助泡排措施確保氣井生產(chǎn)。措施后，平均油套壓差降低2.3 MPa，壓降速率為0.01 MPa/d，井均日增產(chǎn)氣量為0.18×104m3，產(chǎn)氣量遞減率下降了7.1%，油套壓差不斷減小，75口井已累計(jì)增產(chǎn)氣量9 125×104m3，措施效果良好。

2.2.3 適用性分析

通過(guò)對(duì)氣井無(wú)阻流量、產(chǎn)量區(qū)間、增產(chǎn)氣量、使用年限等相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：速度管柱投用時(shí)間相同時(shí)，氣井產(chǎn)能越高，單井產(chǎn)氣量越高，速度管柱使用年限越長(zhǎng)，增產(chǎn)氣量越高，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，應(yīng)用效果越好。為確保措施連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)選擇Q＞0.5× 104m3/d在平穩(wěn)生產(chǎn)期下入速度管柱（油套壓差小于6 MPa）。

2.2.4 工藝評(píng)價(jià)

速度管柱單井投資約40萬(wàn)元，按日增產(chǎn)氣量0.18×104m3、天然氣出廠價(jià)0.82元/m3（不含稅）計(jì)算，投入生產(chǎn)9個(gè)月即可收回成本，隨著生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益將進(jìn)一步增大。速度管柱投用后，氣井管理難度大幅降低，可保證3至6年內(nèi)氣井平穩(wěn)生產(chǎn)。隨著工藝技術(shù)逐漸成熟，管材國(guó)產(chǎn)化、施工效率提升、帶壓起管技術(shù)實(shí)踐等為工藝的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.3 柱塞氣舉

柱塞氣舉工藝以柱塞作為氣液分隔界面，有效防止氣體上竄和液體滑脫，增加舉液效率，具有排液效率高、自動(dòng)化程度高、安全環(huán)保等技術(shù)特點(diǎn)。柱塞氣舉是低產(chǎn)氣井排水采氣的主體技術(shù)，氣井增產(chǎn)效果明顯，投資回收期短，措施有效期長(zhǎng)。

2.3.1 技術(shù)現(xiàn)狀

調(diào)研并集成柱塞工藝優(yōu)勢(shì)，結(jié)合蘇里格氣田低產(chǎn)低壓特點(diǎn)及數(shù)據(jù)傳輸方式，通過(guò)研發(fā)關(guān)鍵裝置、建立控制算法、開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了柱塞氣舉系統(tǒng)自主研發(fā)[5]，成本較國(guó)外技術(shù)降低70%。主要包括：①研制了襯墊式、柱狀式、連續(xù)柱塞和動(dòng)態(tài)跟蹤柱塞，形成了柱塞系列；②研制了防液體下滑井下座落器，提高了排液效率；③將控制器與太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、套壓傳感器設(shè)計(jì)為一體，形成集成化控制系統(tǒng)；④形成了定時(shí)開(kāi)關(guān)井、定壓開(kāi)關(guān)井、壓力微升和時(shí)間優(yōu)化等4種柱塞運(yùn)行控制算法；⑤建立了柱塞氣舉遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，改變了氣井生產(chǎn)管理方式。

2.3.2 實(shí)施效果

2009年以來(lái)，共計(jì)實(shí)施柱塞氣舉111口，生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)氣量遞減變化，按照遠(yuǎn)程制度調(diào)試控制、周期性優(yōu)化生產(chǎn)制度和階段性關(guān)井恢復(fù)壓力3種方式進(jìn)行分類(lèi)管理。經(jīng)過(guò)探索試驗(yàn)，確定了“低產(chǎn)低壓積液少氣井采用時(shí)間優(yōu)化模式，壓力波動(dòng)大高產(chǎn)水井采用壓力微升優(yōu)化模式”的制度優(yōu)化原則。措施后，設(shè)備運(yùn)行完好率達(dá)100%，開(kāi)井時(shí)率提高了約48%，產(chǎn)氣量遞減率為12.3%，壓力遞減率為0.009 MPa/d，井均日增產(chǎn)氣量0.15×104m3，111口井已累積增產(chǎn)氣量1.12×108m3，實(shí)施效果良好。

2.3.3 適用性分析

通過(guò)對(duì)柱塞氣舉氣井無(wú)阻流量、油套壓差降、增產(chǎn)幅度等相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)尉a(chǎn)量越高，柱塞氣舉井油套壓差越小，排液效果越好，增產(chǎn)氣量越高；產(chǎn)量介于（0.2～0.5）×104m3/d的柱塞氣井，油套壓差減小和增產(chǎn)氣量幅度更大，利于低產(chǎn)氣井產(chǎn)能發(fā)揮。為確保措施連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)選擇產(chǎn)氣量大于0.15× 104m3/d的氣井，在平穩(wěn)生產(chǎn)期（油套壓差小于3 MPa）投放柱塞工具。

2.3.4 工藝評(píng)價(jià)

柱塞氣舉單井投資約15萬(wàn)元/口，按日增產(chǎn)氣量0.15×104m3、天然氣出廠價(jià)0.82元/m3（不含稅）計(jì)算，設(shè)備使用4個(gè)月即可收回成本。111口柱塞井已實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益8 231萬(wàn)元，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益將進(jìn)一步增大。柱塞氣舉工藝數(shù)字化程度高、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)施效果良好，有效降低了低產(chǎn)井管理難度，提高了氣井管理水平，低產(chǎn)量范圍內(nèi)優(yōu)勢(shì)更明顯，推廣應(yīng)用前景廣闊。

2.4 氣舉復(fù)產(chǎn)

針對(duì)低產(chǎn)水淹井及長(zhǎng)期關(guān)井后再次開(kāi)井不能自噴生產(chǎn)的問(wèn)題，可開(kāi)展產(chǎn)水井復(fù)產(chǎn)措施，主要包括氮?dú)鈿馀e、壓縮機(jī)氣舉和井間互聯(lián)氣舉。

2.4.1 實(shí)施效果

2015年，累計(jì)開(kāi)展氣舉復(fù)產(chǎn)35口/67井次，累計(jì)增產(chǎn)氣量545×104m3。根據(jù)油套管積液程度，優(yōu)化調(diào)整氣舉方式，常規(guī)氣舉以“正舉”方式為主，當(dāng)油套環(huán)空積液過(guò)高時(shí)可采取“反舉”方式。對(duì)部分產(chǎn)能好、積液嚴(yán)重的氣井可采取“氮?dú)鈿馀e復(fù)產(chǎn)+井間互聯(lián)氣舉穩(wěn)產(chǎn)”的技術(shù)思路，氣舉過(guò)程中輔以泡沫排水，提升氣舉效果。措施后，平均油套壓差降0.74 MPa，井均日增產(chǎn)氣量0.64×104m3，平均有效時(shí)間5 d。

2.4.2 工藝分析

氮?dú)鈿馀e與壓縮機(jī)氣舉對(duì)產(chǎn)能較好的氣井氣舉效果良好，能夠達(dá)到恢復(fù)氣井連續(xù)生產(chǎn)的效果；通過(guò)多次氣舉，可以有效排除井筒及地層中的積液，氣舉效果明顯提升；對(duì)于產(chǎn)地層水和產(chǎn)能很低的氣井氣舉無(wú)明顯效果。針對(duì)水淹井、積液嚴(yán)重井、常規(guī)氣舉無(wú)效果氣井采取了井間互聯(lián)氣舉工藝，通過(guò)氣源井和氣舉井“同開(kāi)同關(guān)、統(tǒng)一管理”，提升氣舉效果，在叢式井組應(yīng)用前景較好。

3 管理對(duì)策

蘇里格氣田氣井點(diǎn)多面廣，低產(chǎn)積液氣井逐年增多，排水采氣規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，措施類(lèi)型和實(shí)施井?dāng)?shù)快速增長(zhǎng)。因此，建立完整的排水采氣管理對(duì)策和形成完善的排水采氣技術(shù)系列十分必要。

3.1 建立排水采氣工作流程

建立了積液氣井“積液摸排-積液量確定-措施優(yōu)選-效果分析-制度優(yōu)化-工藝評(píng)價(jià)”排水采氣工作流程（圖1）

圖1 蘇里格氣田排水采氣管理流程圖

3.2 提出氣井積液三級(jí)判斷思路

遵循“簡(jiǎn)便、實(shí)用、高效、經(jīng)濟(jì)”的氣井積液判斷原則，按照“氣井摸排——?jiǎng)討B(tài)分析——積液驗(yàn)證”三級(jí)判斷思路和方法開(kāi)展氣井積液分析。即首先采用“產(chǎn)量遞減法”和“壓降速率法”對(duì)氣井進(jìn)行整體摸排，其次采用“生產(chǎn)曲線法”和“臨界攜液流量法”對(duì)氣井進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，最后采取“計(jì)算產(chǎn)氣量對(duì)比”、“回聲液面探測(cè)”、“油套壓差判斷”和“壓力梯度測(cè)試”等方法進(jìn)行積液驗(yàn)證。

3.3 形成排水采氣技術(shù)系列

以“泡沫排水采氣常態(tài)化，新工藝措施規(guī)?；睘橹笇?dǎo)，排水采氣技術(shù)思路實(shí)現(xiàn)“三個(gè)轉(zhuǎn)變”，形成10項(xiàng)配套工藝技術(shù)，排水采氣技術(shù)系列基本建立。并從生產(chǎn)方式、生產(chǎn)制度、動(dòng)態(tài)分類(lèi)、日產(chǎn)氣量等方面綜合考慮，制定措施選井原則，優(yōu)選適合的排水采氣措施（表2）。

表2 蘇里格氣田各類(lèi)排水采氣工藝措施選井條件表

3.4 創(chuàng)建排水采氣管理模式

強(qiáng)化月度任務(wù)分解與考核管理，編制了《排水采氣增產(chǎn)氣量計(jì)算方法實(shí)施細(xì)則》，形成了排水采氣“三級(jí)聯(lián)動(dòng)管理”和“月度考核機(jī)制”。即通過(guò)技術(shù)管理部門(mén)、基層實(shí)施單位和承包服務(wù)方建立排水采氣流程，實(shí)現(xiàn)三級(jí)聯(lián)動(dòng)管理，并通過(guò)工作量、增產(chǎn)氣量和制度落實(shí)率進(jìn)行考核。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）泡沫排水適用于產(chǎn)氣量大于0.3×104m3/d的積液氣井；對(duì)于產(chǎn)氣量低于0.3×104m3/d的積液嚴(yán)重的氣井需采取“泡排+間歇”的方式維持氣井生產(chǎn)。現(xiàn)場(chǎng)2015年開(kāi)展泡排1 099口/17 722井次，措施有效率達(dá)到75.8%，累計(jì)增產(chǎn)氣量1.42×108m3，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益約1.17億元，泡排效果顯著。

2）速度管柱配套技術(shù)適用于單井日產(chǎn)氣量大于0.5×104m3、油套壓差小于6 MPa、產(chǎn)水量較少、井筒完好的非節(jié)流器生產(chǎn)井，且產(chǎn)能越高，作用時(shí)效越長(zhǎng)，產(chǎn)能越低，投放時(shí)間應(yīng)越早。

3）柱塞氣舉工藝適用于單井日產(chǎn)量大于0.15× 104m3、油套壓差小于3 MPa、井筒完好的非節(jié)流器生產(chǎn)井，且產(chǎn)能越高，作用時(shí)效越長(zhǎng)，低產(chǎn)量區(qū)間優(yōu)勢(shì)明顯?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施柱塞氣舉排水井111口，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益8231萬(wàn)元，效果明顯。

4）氮?dú)鈿馀e、壓縮機(jī)氣舉、井間互聯(lián)氣舉工藝適用于產(chǎn)能較好的氣井，積液嚴(yán)重的氣井可通過(guò)多次氣舉排除井筒積液，氣舉技術(shù)思路已經(jīng)由“水淹井氣舉”向“高產(chǎn)井氣舉”、“周期性氣舉”和“連續(xù)氣舉”方向逐步轉(zhuǎn)變，氣舉實(shí)施效果逐年提升。

5）蘇里格氣田在建立氣井“積液摸排-積液量確定-措施優(yōu)選-效果分析-制度優(yōu)化-工藝評(píng)價(jià)”工作流程，按照“氣井摸排——?jiǎng)討B(tài)分析——積液驗(yàn)證”思路開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)上，以“泡排常態(tài)化，新工藝規(guī)?；暗闹笇?dǎo)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)探索，形成了10次排水采氣配套工藝技術(shù)，創(chuàng)建了氣井三級(jí)聯(lián)動(dòng)管理模式，形成了蘇里格氣田排水采氣管理對(duì)策和技術(shù)系列。

6）蘇里格氣天形成的以“泡沫排水、速度管柱、柱塞氣舉、氣舉復(fù)產(chǎn)”為主體的排水采氣技術(shù)系列，適合于各類(lèi)排水采氣措施的氣井，已累計(jì)增產(chǎn)氣量達(dá)到7×108m3，取得顯著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

[1]周通，張春雨，劉剛果，陳增輝，李嚴(yán)軍.蘇里格氣田儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用—以蘇54區(qū)塊為例[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2005，38（1）44-52.

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（修改回稿日期 2016-08-25 編輯 文敏）

張春，1984年生，工程師；從事采氣工藝技術(shù)研究與管理工作。地址：（710021）西安長(zhǎng)慶未央大廈1308室。電話：（029）86580378。E-mail：zc2_cq@petrochina.com.cn