邛西氣田柱塞氣舉排水采氣工藝優(yōu)化分析

朱遂琿 羅靜 朱琴

(中石油西南油氣田公司川西北氣礦， 四川 江油 621700 )

1 川西南部地區(qū)氣田開發(fā)現(xiàn)狀

川西南部地區(qū)儲層基質(zhì)物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)，普遍具有低孔、低滲、高含水、小喉道的特點(diǎn)以及雙重介質(zhì)滲流特征。整個地區(qū)平面上地層水分布廣泛，氣水界面從北到南逐漸抬升，而垂向上表現(xiàn)為上氣下水，氣水分異不徹底，存在含水飽和度較高的氣水富集層[1]。平落壩氣田和邛西氣田是川西南部地區(qū)最重要的大氣田。從發(fā)現(xiàn)至今，氣井快速水侵，產(chǎn)能持續(xù)下降，部分氣井因水淹而停產(chǎn)。面對這種情況，在部分井底有一定能量、產(chǎn)水量不大的氣井，實(shí)施了柱塞氣舉排水采氣工藝，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

川西南部地區(qū)氣田包括平落壩、邛西、大興西3個氣田以及大興場、蓮花山、張家坪、油榨坨等13個含氣構(gòu)造，至今共計完鉆井136口井。目前，有55口井為生產(chǎn)井，其中50口生產(chǎn)井為氣水井；生產(chǎn)井合計日產(chǎn)氣量約60×104m3，其中開展排水采氣工藝日貢獻(xiàn)產(chǎn)能約26×104m3。川西南部地區(qū)采用了氣舉、連續(xù)油管、泡排等多種排水采氣工藝措施，為氣井開發(fā)提供了有力的技術(shù)支撐。柱塞氣舉排水采氣工藝于2011年首次應(yīng)用于邛西8井，累計有5口井已見效。本次研究將對該工藝的應(yīng)用效果進(jìn)行評價，優(yōu)化工藝，以實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)。

2 柱塞氣舉工藝?yán)碚?/h2>

2.1 工藝原理

柱塞氣舉工藝的原理是，將柱塞作為氣液之間的機(jī)械界面，利用氣井自身能量推動柱塞在油管內(nèi)周期性地舉液[3]，從而有效地阻止氣體上竄和液體回落，減輕液體“滑脫”效應(yīng)，提高間歇?dú)馀e的效率。圖1所示為柱塞氣舉生產(chǎn)流程示意圖。

(1) 當(dāng)控制薄膜閥關(guān)閉時，柱塞在自身重力作用下在油管內(nèi)穿過氣液而下落，關(guān)井瞬時套壓可能下降或保持不變。套壓下降時，套管中的氣體繼續(xù)向油管膨脹，使油套壓趨近平衡；此時，油壓會相應(yīng)升高，之后套壓受地層供氣能力控制。關(guān)井初期，油壓恢復(fù)較快，之后油壓受地層供氣能力的控制[4]。

(2) 柱塞下落到井下卡定器位置處，撞擊卡定器的緩沖彈簧[4]，液面通過柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚積。

(3) 地面控制器控制薄膜閥打開，保證生產(chǎn)管線暢通，套管氣和進(jìn)入井筒內(nèi)的地層氣向油管膨脹，到達(dá)柱塞下面[5]，推動柱塞及上部液體離開卡定器并開始上升，直到柱塞到達(dá)井口。開井后，氣體從井口產(chǎn)出，油壓迅速降低，柱塞逐漸加速上升；同時套管氣體進(jìn)入油管舉升柱塞，套壓下降。

(4) 環(huán)空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續(xù)上行。當(dāng)液體到達(dá)井口后，由于控制閥節(jié)流，油壓又開始增加；當(dāng)柱塞到達(dá)井口后，油壓會繼續(xù)增加，套壓降到最小值[6]。

(5) 根據(jù)設(shè)置的關(guān)井時間，地面控制器控制薄膜閥關(guān)閉生產(chǎn)管線，柱塞再次在自身重力作用下開始下落。

圖1 柱塞氣舉生產(chǎn)流程示意圖

2.2 選井條件

選井首要條件是，氣水井應(yīng)具有一定產(chǎn)能，日產(chǎn)液量宜小于30 m3；同時，氣井每千米氣液體積比應(yīng)不小于250，如有封隔器，則應(yīng)不小于500。氣液體積比計算公式為[7]：

式中：R—— 每千米氣液體積比；

Qg—— 日產(chǎn)氣量，m3；

Qw—— 日產(chǎn)水量，m3；

H—— 井深，km。

此外還需滿足其他條件：一般井深應(yīng)小于6 000 m； 井底清潔，有積液；油管內(nèi)徑連續(xù)一致，無變徑；氣井最大井斜角小于30°。

3 柱塞氣舉排水采氣工藝優(yōu)化分析

2011年11月，首次將柱塞氣舉排水采氣工藝應(yīng)用于邛西8井，后相繼應(yīng)用于平淺5井、平淺3井、平落11井、邛西3井。對比已實(shí)施柱塞氣舉排水采氣工藝的5口井生產(chǎn)情況(見表1)，可知其中4口井產(chǎn)量提高，增產(chǎn)效果明顯；而持續(xù)生產(chǎn)一段時間后，平淺3井、邛西3井、邛西8井生產(chǎn)情況較穩(wěn)定，平淺5井、平落11井產(chǎn)量下降較快，最終水淹停產(chǎn)。

表1 川西南部地區(qū)氣田柱塞氣舉工藝實(shí)施情況

3.1 柱塞氣舉排水采氣工藝適應(yīng)性分析

在應(yīng)用柱塞氣舉排水采氣工藝的5口井中，平淺3井、邛西3井、邛西8井增產(chǎn)效果顯著，而平淺5井、平落11井工藝運(yùn)行效果不佳。在此，對氣舉工藝井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比(見表2)。

表2 川西南部地區(qū)柱塞氣舉工藝井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

結(jié)合之前的選井條件，認(rèn)為各井的基本條件滿足柱塞氣舉排水采氣工藝要求，工藝適應(yīng)性較好。

3.2 柱塞氣舉排水采氣工藝優(yōu)化分析

通過分析，可知?dú)饩畢?shù)設(shè)計值滿足柱塞氣舉排水采氣工藝的實(shí)施要求。但是在生產(chǎn)過程中，部分氣井的氣液體積比出現(xiàn)明顯改變，生產(chǎn)狀況也發(fā)生了轉(zhuǎn)變(見表3)。

表3 優(yōu)選井目前工藝實(shí)施情況

注：目前廣安002-X72井的井斜角為54°。

(1) 調(diào)整每千米氣液體積比設(shè)計條件。邛西8井與平淺3井的每千米氣液體積比實(shí)際值分別為148、219，均小于設(shè)計值(設(shè)計值為250)。邛西8井后期采用高壓氣源氣舉生產(chǎn)工藝，其每千米氣液體積比為186，基本真實(shí)地反映了產(chǎn)層氣水關(guān)系。在此可將每千米氣液體積比設(shè)計條件擴(kuò)展為大于186。

(2) 考慮氣藏水侵情況。若氣井各項(xiàng)條件與柱塞氣舉工藝選井條件相匹配，則應(yīng)先排除位于氣藏水侵路線上的氣井[8]。現(xiàn)已確認(rèn)平落壩構(gòu)造北部存在水體侵入(見圖2)，平落壩構(gòu)造北部氣井產(chǎn)量快速遞減。平落11井水淹停產(chǎn)，車載氣舉日排水量可達(dá)20 m3；平落3井氣舉助產(chǎn)，日產(chǎn)水量為5 m3。北部氣井產(chǎn)能逐漸遞減，水侵對氣井生產(chǎn)效果的影響較明顯(見圖3)。

平落11井于2014年6月19日至7月2日實(shí)施車載氣舉。氣舉穩(wěn)定期間，套壓為5.0 MPa左右，油壓為2.3 MPa，日注氣量為3.2×104m3，日產(chǎn)氣量約為0.2×104m3，日產(chǎn)水量為20 m3。氣舉過程中，日產(chǎn)水量未明顯減弱，水氣比達(dá)到0.01，水體能量較大，這進(jìn)一步印證了平落壩構(gòu)造北部水侵加劇的情況。氣藏水侵加劇，位于水侵路線上的平落11井產(chǎn)水量增大，是導(dǎo)致柱塞氣舉排水采氣工藝失效的重要原因。在選井時，對于這類處于水侵路線上、生產(chǎn)后期很可能出現(xiàn)產(chǎn)水量快速上漲而導(dǎo)致造成工藝失效的氣井，應(yīng)首先排除。

(3) 儲量基礎(chǔ)。在選井條件均滿足的前提下，儲量基礎(chǔ)成為需要考慮的重要因素[9]。平淺5井的井筒均滿足條件，且每千米氣液體積比大于設(shè)計條件，理論上柱塞氣舉工藝較適合，但柱塞氣舉工藝實(shí)際應(yīng)用卻失效。計算結(jié)果顯示，平淺5井剩余儲量為0.05×108m3，受水侵影響的平落11井剩余儲量為0.01×108m3，兩井儲量基礎(chǔ)均比較薄弱；平淺3井、邛西8井每千米氣液體積比達(dá)不到柱塞氣舉工藝選井條件要求，但工藝運(yùn)行較穩(wěn)定，核算氣井剩余儲量不低于0.10×108m3。

3.3 柱塞氣舉排水采氣工藝井優(yōu)選

柱塞氣舉排水采氣工藝已成功應(yīng)用于氣田5口井，有一定的增產(chǎn)效果，同時也獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。以平淺3井為例，每月泡排成本為2.7萬元左右，每年資金投入約32.4萬元；平淺3井柱塞氣舉工藝設(shè)備、安裝與維護(hù)費(fèi)用共計34.0萬元。柱塞氣舉排水采氣工藝為一次性投入，比起泡排工藝，每年可節(jié)約運(yùn)行成本約30.0萬元。

柱塞氣舉排水采氣工藝已表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益，可以積極推廣。通過研究，對柱塞氣舉排水采氣工藝的選井條件進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合川西南部地區(qū)目前氣水同產(chǎn)井生產(chǎn)情況，優(yōu)選出 蓮花1-1井、蓮花000-X6井、平落1井、平落12井等4口井作為下一批工藝井。這4口井目前的工藝實(shí)施情況如表3所示。

圖2 平落構(gòu)造北部水侵示意圖

圖3 平落11井、平落3井生產(chǎn)曲線圖

4 結(jié) 語

受各種因素影響，川西南部地區(qū)實(shí)施柱塞氣舉工藝井運(yùn)行效果不佳。平落11井受水侵影響，柱塞氣舉工藝運(yùn)行失效；平淺5井剩余儲量不足，柱塞氣舉工藝運(yùn)行失效。

柱塞氣舉工藝基礎(chǔ)選井條件中，每千米氣液體積比的原設(shè)計值偏小。通過對川西南部地區(qū)柱塞氣舉排水采氣工藝井進(jìn)行對比，認(rèn)為可將每千米氣液體積比設(shè)計值調(diào)整為大于186。

優(yōu)選4口井作為下一批柱塞氣舉排水采氣工藝井，經(jīng)濟(jì)效益預(yù)期較好。各井投資成本在34.0萬元左右，剩余儲量在1×108m3以上，經(jīng)濟(jì)效益較顯著。

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