蘇里格南排水采氣工藝技術(shù)應(yīng)用及展望

王 東，李 巖，劉炳森，彭清明

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

蘇里格南排水采氣工藝技術(shù)應(yīng)用及展望

王 東，李 巖，劉炳森，彭清明

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

隨著蘇里格南氣田開(kāi)發(fā)的不斷深入，低壓弱噴產(chǎn)水氣井逐漸增多，多數(shù)氣井需要采取助排措施。蘇里格南在產(chǎn)水氣井助排方面以速度管柱為主，泡沫排水為輔。對(duì)泡沫排水、速度管柱排水采氣工藝技術(shù)在蘇里格南氣田的應(yīng)用現(xiàn)狀、適用條件等進(jìn)行了介紹。結(jié)合蘇里格南氣井實(shí)際，介紹了其它可試驗(yàn)排水采氣工藝技術(shù)，這對(duì)推動(dòng)蘇里格南氣田排水采氣工藝技術(shù)不斷完善具有一定指導(dǎo)意義。

排水采氣；泡沫排水；速度管柱

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司氣田（以下簡(jiǎn)稱蘇南氣田）位于鄂爾多斯盆地中部，區(qū)塊總面積近2 400km2。氣藏主要目的層為石盒子組盒8及山西組山1砂體，氣藏埋深3 400～3 750m。開(kāi)發(fā)井網(wǎng)采用3×3km的9井叢式井組+水平井混合井網(wǎng)開(kāi)發(fā)模式。完井采用8.89cm(312in)無(wú)油管完井；8.89cm(312in)套管帶太普閥的投球分級(jí)壓裂；8.89cm(312in)油套管井下節(jié)流生產(chǎn)。

氣井生產(chǎn)時(shí)，井筒內(nèi)氣體能夠連續(xù)攜液的最低流量稱為氣井?dāng)y液臨界流量。當(dāng)氣井的產(chǎn)氣量小于攜液臨界流量時(shí)，液體不能完全被帶出井筒，同時(shí)以混合氣柱的形式滯留在井筒中形成積液。

截至2016年7月底蘇里格南全氣田共投產(chǎn)氣井335口，日均開(kāi)井?dāng)?shù)210口左右。蘇南氣井生產(chǎn)4～6個(gè)月后，產(chǎn)量大多低于3×104m3/d，日產(chǎn)曲線表現(xiàn)往復(fù)性波動(dòng)，出現(xiàn)積液生產(chǎn)特征。目前單井日均產(chǎn)量為1.65×104m3，90%氣井存在不同程度的積液現(xiàn)象。依據(jù)單井日產(chǎn)、累產(chǎn)動(dòng)態(tài)對(duì)氣井進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類，結(jié)合氣井積液井情況，制定動(dòng)態(tài)壓力恢復(fù)關(guān)井制度，以此提高氣井生產(chǎn)效率。但關(guān)井壓力恢復(fù)影響氣井開(kāi)井時(shí)率；積液嚴(yán)重氣井易發(fā)生積液回灌地層，造成近井地帶水鎖；長(zhǎng)時(shí)間關(guān)井，井筒易腐蝕；頻繁激動(dòng)，儲(chǔ)層裂縫易坍塌；關(guān)井易使段塞和環(huán)霧流態(tài)的液體沉降，進(jìn)一步增加液柱高度。關(guān)井壓力恢復(fù)不利于氣井的長(zhǎng)期有效生產(chǎn)，需研究適應(yīng)蘇南氣井工藝特點(diǎn)的排水采氣工藝技術(shù)。

1 蘇南氣井排水采氣工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 泡沫排水采氣

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(dòng)，會(huì)形成大量質(zhì)量較輕的穩(wěn)定水泡沫。降低井筒的能量損失，減少液體的“滑脫”，提高氣井的攜液能力，排出井筒積液目的。泡沫排水采氣工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工容易、投資小、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，其主要適用于具有一定自噴能力，產(chǎn)水量不大的氣井[1]。

2014年選取HY-3系列高抗油性泡排劑在蘇南區(qū)塊進(jìn)行了14口積液氣井泡沫排水采氣現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在所選氣井積液嚴(yán)重，產(chǎn)能較低甚至停噴的情況下，成功將各井積液排出，各井的氣產(chǎn)量得到了較大提高，效果顯著。根據(jù)2014年試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合試驗(yàn)井動(dòng)靜態(tài)等資料，并參考蘇里格其它區(qū)塊排水采氣經(jīng)驗(yàn)，建立試驗(yàn)工藝井初始加注制度，不斷摸索優(yōu)化泡排工藝制度，并于2015年泡沫排水采氣1 705井次，其中73口井施工后產(chǎn)量大幅增加，效果突出，有36口井泡排后產(chǎn)量有所回升，效果明顯，27口井尚未見(jiàn)效，工藝有效率達(dá)80%。

通過(guò)分析2014—2015年泡沫排水采氣工藝在蘇南氣田的試驗(yàn)應(yīng)用情況和實(shí)施效果，基于蘇南氣田積液影響井具有產(chǎn)氣量低、產(chǎn)液量低的實(shí)際情況，選擇泡沫排水采氣工藝作為解決蘇南氣田井筒積液?jiǎn)栴}的主要工藝手段是科學(xué)、合理和有效的；可以進(jìn)一步開(kāi)展適合蘇南高凝析油液柱的泡排劑室內(nèi)比選研究；通過(guò)對(duì)泡排工藝井運(yùn)行情況及泡排參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)分析泡排不明顯井形成的原因，提高泡排工藝的針對(duì)性；適時(shí)開(kāi)展泡排+連續(xù)油管和泡排+增壓復(fù)合排水采氣工藝試驗(yàn)，進(jìn)一步提高泡排工藝的有效性。

1.2 速度管柱排水采氣

基于井筒兩相流和最小攜液流量理論，通過(guò)在井口懸掛較小管徑的油管做為生產(chǎn)管柱，提高氣體流速，降低臨界攜液流量，以增強(qiáng)氣井?dāng)y液生產(chǎn)能力，達(dá)到排水采氣目的[2]。速度管柱排水采氣具有理論成熟，施工較容易；后期維護(hù)管理方便；適用于井筒霧狀流氣井等特點(diǎn)。

2014年年底進(jìn)行了首輪5口井速度管柱先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)，此次速度管柱提產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于8.89cm(312in)油管在整個(gè)大蘇里格區(qū)塊尚屬首例。下入速度管柱前日均氣量8.073×104m3，速度管柱后初期氣量12.039×104m3/d。到2016年6月初生產(chǎn)545天，氣量緩慢下降，目前日均6.306×104m3。

根據(jù)遞減趨勢(shì)變化對(duì)比5口井實(shí)施速度管柱前后的可采儲(chǔ)量變化，實(shí)施速度管柱前平均可采儲(chǔ)量2 749×104m3；實(shí)施后可采儲(chǔ)量3 757×104m3；平均增量1 008×104m3；

截至2016年6月底，速度管柱措施井完成安裝7個(gè)井叢57口井。速度管柱措施生產(chǎn)后氣井積液生產(chǎn)特征得到明顯改善，上半年速度管柱增產(chǎn)3 427×104m3，平均單井增產(chǎn)0.55×104m3。

鑒于8.89cm(312in)油套管生產(chǎn)臨界攜液流量大，9井叢適于工廠化作業(yè)的特點(diǎn)，速度管柱具有臨界流量小，攜液能力強(qiáng)，工廠化作業(yè)周期短等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)在蘇南推廣應(yīng)用。同時(shí)速度管柱也有管壁薄，被沖蝕、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大的缺點(diǎn)，建議速度管柱選井應(yīng)結(jié)合地質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，合理選擇下速度管柱時(shí)機(jī)，避免增產(chǎn)效果不明顯，或增產(chǎn)周期較短，同時(shí)也要避免因速度管柱本身的最大產(chǎn)量限制，過(guò)早下入影響氣井產(chǎn)能的發(fā)揮；應(yīng)同時(shí)考慮氣井速度管柱壽命之間的關(guān)系。按照目前情況，開(kāi)發(fā)井的壽命大都在20年以上，而速度管柱壽命往往由于各種原因，出現(xiàn)腐蝕加快及速度管柱的滑脫等現(xiàn)象；速度管柱下放后有環(huán)空，有條件更好的實(shí)施泡排作業(yè),當(dāng)速度管柱也不能很好排水時(shí)，可嘗試泡排助采。

2 蘇南排水采氣工藝技術(shù)展望

2.1 同步回轉(zhuǎn)泵壓縮機(jī)排水采氣

同步回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)作為地面增壓裝置，是集氣體壓縮機(jī)和液體泵一體的多相增壓裝置，與常規(guī)壓縮機(jī)最大不同在于實(shí)現(xiàn)地面氣、液兩相混輸。其排水采氣的基本原理是回轉(zhuǎn)式壓縮抽吸降低井口壓力，短時(shí)間內(nèi)增加井筒壓差，提高氣井的舉液能量，同時(shí)降低臨界攜液流量，提高氣流帶液能力；另一方面增大氣井生產(chǎn)壓差，提高地層供給產(chǎn)量。

通過(guò)同步回轉(zhuǎn)多相混輸泵的抽吸，降低井口壓力，增大生產(chǎn)壓差，提高氣體流速和攜液能力，在滿足外輸壓力的情況下，可提高氣井的產(chǎn)氣量和生產(chǎn)時(shí)間。

2.2 天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)

天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉工藝是在氣井生產(chǎn)過(guò)程中利用壓縮機(jī)或氣源井將天然氣作為補(bǔ)充能量沿氣井油套環(huán)空注入井中，注入的天然氣與產(chǎn)氣混合，提高井筒天然氣流速，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定排水采氣目的[3]。

蘇南氣井采用9井井叢設(shè)計(jì)，對(duì)速度管柱井叢可以選擇地層壓力足夠但產(chǎn)量較小的井關(guān)井不生產(chǎn)，一旦速度管柱井產(chǎn)量低于其攜液臨界流量時(shí)，通過(guò)接入注醇管線或簡(jiǎn)單站內(nèi)流程改造，即可滿足同站高壓井氣舉排水采氣工藝條件。

高低壓井互聯(lián)氣舉排水采氣主要借鑒天然氣連續(xù)循環(huán)技術(shù)，井場(chǎng)現(xiàn)有注醇管線可直接作為高壓注氣管線，相較車(chē)載式壓縮機(jī)或橇裝壓縮機(jī)等井口連續(xù)氣舉工藝，其工藝流程簡(jiǎn)單，操作管理方便，實(shí)施費(fèi)用較低，投入產(chǎn)出比較高[4]。

2.3 柱塞氣舉排水采氣

柱塞氣舉排水采氣是將柱塞作為井筒內(nèi)的機(jī)械界面，利用開(kāi)井時(shí)柱塞上下部產(chǎn)生的壓差，把柱塞和井內(nèi)液體舉升到地面。在舉升過(guò)程中，柱塞起到一定密封作用，防止氣體竄流及減少液體滑脫，提高舉升效率[5]。

柱塞氣舉屬于間歇?dú)馀e，其動(dòng)力來(lái)源氣于井本身所產(chǎn)出的氣體動(dòng)能。在具體的柱塞舉升過(guò)程中，柱塞充當(dāng)氣液之間的固體界面，由此減小了液體的滑脫損失。柱塞氣舉排水采氣工藝相比一般的間歇?dú)馀e，可以最大限度地利用氣體的膨脹能量，提高舉升效率。

2.4 排水撬排水采氣

排水撬通過(guò)地面專用設(shè)備將抽子下到液柱下方，上提抽子，抽子上移時(shí)，上端口袋張開(kāi)帖扶油管內(nèi)壁，使井下液體隨著抽子上移排出。

排水撬入井介質(zhì)采用8mm高強(qiáng)度單根彈簧鋼絲，設(shè)計(jì)提升速度 40m/min，上提力可達(dá) 4～5 t，在7.303cm(312in)油管中一次可排液柱1 000m，井口設(shè)計(jì)了密封盤(pán)根，靜密封壓力可達(dá)30MPa，動(dòng)密封壓力可達(dá)15MPa，配合地面流程開(kāi)井排液（卸壓），施工過(guò)程安全可控。施工機(jī)架采用液壓系統(tǒng)自動(dòng)伸縮安裝搭建，設(shè)計(jì)操作臺(tái)，施工簡(jiǎn)單，井下工具具備防上頂，防卡，脫手功能，保證井下作業(yè)過(guò)程安全。適用于井下管柱簡(jiǎn)單，積液較嚴(yán)重氣井。

2.5 排水采氣工藝技術(shù)選擇步驟

氣田排水采氣工藝技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)與局限性。不同的氣井條件采用合適的排水采氣方法；同時(shí)排水采氣工藝技術(shù)研究又是系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展工程。針對(duì)不同條件積液氣井應(yīng)采取不同或多種工藝的組合技術(shù),在優(yōu)選排水采氣工藝技術(shù)上還有待進(jìn)一步的研究。通用的“7步法”也同樣適用于蘇南排水采氣工藝技術(shù)的選擇。即：①通過(guò)氣井積液判識(shí)方法，確定積液氣井；②利用氣井液面測(cè)試方法，確定積液氣井的積液位置；③利用井筒積液量計(jì)算方法，計(jì)算積液氣井的積液量；④根據(jù)氣井生產(chǎn)特征，選擇合適的排水采氣工藝措施；⑤制定排水采氣實(shí)施方案，優(yōu)化和調(diào)整工藝參數(shù)；⑥根據(jù)措施前后生產(chǎn)情況，評(píng)價(jià)氣井措施效果；⑦形成氣井生產(chǎn)管理制度。

3 結(jié)論

1）建議加強(qiáng)氣井運(yùn)行情況及其運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)氣井今后可能遇到的問(wèn)題作出合理的預(yù)測(cè)，并進(jìn)行對(duì)策研究。

2）目前，蘇南所采用的泡沫排水采氣及速度管柱工藝技術(shù)都有明顯的效果，應(yīng)繼續(xù)對(duì)泡排劑泡沫持續(xù)時(shí)間、不同井徑舉升時(shí)間效果和受高凝析油含量影響的效果評(píng)價(jià)及對(duì)速度管柱井位、下入時(shí)機(jī)進(jìn)行優(yōu)選。

3）天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉及柱塞氣舉是目前較為成熟的排水采氣工藝技術(shù)，速度管柱井叢具備同井叢井間串聯(lián)氣舉條件，天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉可作為將來(lái)速度管柱井積液后排水措施；適時(shí)開(kāi)展柱塞氣舉試驗(yàn)。

4）同步回轉(zhuǎn)泵增壓技術(shù)目前在蘇里格已累計(jì)近30口井試驗(yàn)數(shù)據(jù)，蘇南可吸取蘇里格經(jīng)驗(yàn)，選取少量井進(jìn)行試驗(yàn)。

5）建議加強(qiáng)對(duì)排水撬等國(guó)內(nèi)外排水采氣新技術(shù)及其應(yīng)用情況的跟蹤調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，拓寬小產(chǎn)水量井實(shí)施排水采氣的技術(shù)思路，增加排水采氣工藝技術(shù)的多樣性。

[1]薛海東,劉大永.井下節(jié)流氣井泡沫排水采氣工藝技術(shù)探索[J].科技資訊,2008(23)：51.

[2]趙彬彬,白曉弘,陳德見(jiàn),等.速度管柱排水采氣效果評(píng)價(jià)及應(yīng)用新領(lǐng)域[J].石油機(jī)械,2012,40(11)：62-65.

[3]王心敏,賈浩民,寧 梅,等.靖邊氣田同站高壓井氣舉排水采氣工藝流程改造效果分析[J].天然氣工業(yè),2013,33(2)：37-42.

[4]徐 勇,穆謙益,楊亞聰,等.長(zhǎng)慶氣田開(kāi)發(fā)模式及地面配套工藝技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2010,30(2)：102-105.

[5]任彥兵,張耀剛,蔣海濤.柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)在長(zhǎng)慶氣田的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2006,25(5)：26-30.

With the development of the gasfield in southern Sulige,the number of low-pressure weak-jeting water-producing gas wells is increasing gradually.Most gas wells need to take auxiliary production measures to help them.In the gasfield of southern Sulige,velocity string drainage is main measures,and foam drainage is auxiliary measures.The application status and application conditions of foam drainage and velocity pipe drainage gas-production technologies in Sulige gas field are introduced.Combined with the reality of the gas wells in Sulige gas field,other test drainage gas-production technologies are introduced,which will be of guiding significance for the continuous improvement of drainage gas production technology in Sulige gas field.

drainage gas production;foam drainage;velocity string

王 東（1977-），男，高級(jí)工程師，主要從事天然氣開(kāi)發(fā)、集輸系統(tǒng)研究和管理工作。

2017-07-11