淺議海上油氣田出水氣井生產(chǎn)周期延長(zhǎng)

陳柱 陳聰

摘? ?要：氣井出水嚴(yán)重影響氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)，使得氣井的產(chǎn)量急劇下降，甚至導(dǎo)致氣井水淹停噴，大大減少了氣田的采收率。由于堵水采氣和排水采氣對(duì)于海上氣田來(lái)說(shuō)作業(yè)成本極高，因此研究帶水采氣措施對(duì)于延長(zhǎng)海上氣田出水井生產(chǎn)周期具有十分重要的意義。本文結(jié)合某海上氣田出水井A9井的實(shí)際情況，通過(guò)計(jì)算氣井穩(wěn)定攜液生產(chǎn)的微正流量以及氣液兩相流流過(guò)油嘴閥芯的能量損失來(lái)采取相應(yīng)的延長(zhǎng)出水氣井壽命的措施，為延長(zhǎng)海上氣田出水井壽命，提高其最終采收率提供了良好實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：氣井出水? 微正流量? 油嘴閥芯

中圖分類(lèi)號(hào)：TE377? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）12（a）-0100-02

1? 微正流量

當(dāng)氣井出現(xiàn)水侵以后，如不能持續(xù)將水?dāng)y帶出井筒，將會(huì)引起氣井生產(chǎn)的不穩(wěn)定，造成井筒積液對(duì)儲(chǔ)氣層產(chǎn)生很大的回壓，并最終導(dǎo)致氣井水淹而過(guò)早停噴，嚴(yán)重影響氣井采收率，且氣井出水將使得油管內(nèi)由氣相單相流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闅庖簝上嗔鲃?dòng)，導(dǎo)致井筒舉升矛盾加劇，油管內(nèi)流動(dòng)壓力損失變大。由此可見(jiàn)，在氣井轉(zhuǎn)入帶水生產(chǎn)階段時(shí)，需適當(dāng)增加生產(chǎn)壓差，提高氣量持續(xù)地將地層水?dāng)y帶出井筒。但是如果氣量過(guò)大將進(jìn)一步加劇底水錐進(jìn)，造成地層水對(duì)產(chǎn)層的污染，使壓力和產(chǎn)量迅速并大幅度下降[1]。因此在氣田出水時(shí)，應(yīng)將氣井氣量控制在微正流量，微正流量即略大于最小攜液流量，出水氣井采取微正流量生產(chǎn)下既能持續(xù)不斷地將水?dāng)y帶出井筒又不會(huì)加劇出水。李閩等人通過(guò)對(duì)Turner最小攜液模型的優(yōu)化，推導(dǎo)出李閩最小攜液流速和最小攜液流量公式[2]，即：

式中，υg—最小攜液流速，m/s;qsc—最小攜液流量，m3/d;σ—?dú)庖罕砻鎻埩Γ琋/m;ρL—液體密度，kg/m3;ρg—液體密度，kg/m3;A—油管截面積，m2;P—井底流壓，MPa;Z—?dú)怏w偏差因子，無(wú)因次;T—井底溫度，K。

根據(jù)上述公式可以看出微正流量不是一個(gè)恒定不變的值，而是一個(gè)隨著氣井的不斷生產(chǎn)和工況的變化而實(shí)時(shí)改變的值，其中井底流壓是對(duì)最小攜液流量影響最大的參數(shù)。因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，用井底流壓來(lái)表征微正流量是比較實(shí)用的，在一定的工作制度下，如果井底流壓呈上升趨勢(shì)，則說(shuō)明井底積液增加了，此時(shí)流量小于最小攜液流量，不滿(mǎn)足微正流量生產(chǎn)，應(yīng)開(kāi)大油嘴減小井口壓力，提升產(chǎn)量[3]。例如某氣田A9井出水后，氣田進(jìn)行了氣井?dāng)y液能力測(cè)試，經(jīng)過(guò)測(cè)試確認(rèn)氣井的流量低于16萬(wàn)m3/d的情況下，氣井的攜液能力不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。根據(jù)這一情況，氣田決定將A9井的產(chǎn)量控制在16～17萬(wàn)m3/d，并根據(jù)井底流壓的變化趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整產(chǎn)量，保證微正流量生產(chǎn)。將該井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入公式（2）中計(jì)算得到最小攜液流量為15.5萬(wàn)m3/d，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值16萬(wàn)m3/d十分接近。該井采用微正流量生產(chǎn)至今，氣井生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)壓力、溫度、產(chǎn)量穩(wěn)定。

2? 合理工作制度

出水氣井在能穩(wěn)定攜液生產(chǎn)的情況下，要保持生產(chǎn)制度和工況穩(wěn)定，避免井筒積液，甚至造成氣井“腦栓式”停噴。所以出水井不僅要控制合理的流量，而且要精心操作，特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）操作要緩慢、平穩(wěn)、低頻。在井口壓力、溫度、流量、攜液量穩(wěn)定時(shí)盡量不要改變工作制度，如果要進(jìn)行工作制度調(diào)整，操作一定要緩慢，保持井況平穩(wěn)變化。

（2）出水井產(chǎn)液大幅增加之后，已經(jīng)不具備長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)井條件，一旦長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)井，就會(huì)出現(xiàn)水淹無(wú)法復(fù)產(chǎn)。因?yàn)闅饩鏊哂胁豢赡嫘?，出水井關(guān)井后，水不能返回到地層，會(huì)造成井底積液。大量積液產(chǎn)生的巨大阻力，造成開(kāi)井困難，甚至停噴。因此出水井生產(chǎn)時(shí)一定要采取避免意外關(guān)井的措施。例如A9井產(chǎn)液大幅增加后，氣田操作者變更壓縮機(jī)選井制度，當(dāng)壓縮機(jī)意外關(guān)停需要邏輯關(guān)井時(shí)不選擇A9井，保證A9井在壓縮機(jī)停機(jī)后，能持續(xù)生產(chǎn)。并且在氣田停產(chǎn)大修時(shí)，為了保證A9井不關(guān)井，氣田通過(guò)優(yōu)化作業(yè)內(nèi)容，將涉及到放空系統(tǒng)的作業(yè)進(jìn)行調(diào)整，在充分考慮大修安全的前提下，把A9井從正常生產(chǎn)流程切換到放空流程，持續(xù)開(kāi)井放空清噴。

（3）出水井在關(guān)井后再開(kāi)井時(shí)，在開(kāi)井之初先將氣井導(dǎo)入放空流程進(jìn)行放噴，并計(jì)量產(chǎn)液來(lái)判斷是否清噴干凈，然后倒入測(cè)試流程進(jìn)行計(jì)量，在氣井生產(chǎn)穩(wěn)定后切換至正常生產(chǎn)流程。

（4）當(dāng)出水井表現(xiàn)為氣量、井口壓力劇烈波動(dòng)且呈下降趨勢(shì)，井底壓力上升時(shí)，說(shuō)明氣井?dāng)y液能力變差或出水變多。此時(shí)應(yīng)該降低井口壓力，增加氣量，增強(qiáng)攜液能力;如效果不明顯應(yīng)及時(shí)進(jìn)行放噴排液，待氣井穩(wěn)定后在導(dǎo)入生產(chǎn)流程。

3? 擴(kuò)大流通通道

油嘴是油氣田生產(chǎn)過(guò)程中控制流量的重要設(shè)備，它主要是在極短的距離內(nèi)通過(guò)節(jié)流來(lái)產(chǎn)生壓力損失，從而來(lái)控制流過(guò)油嘴的流量。根據(jù)能量守恒定律，驅(qū)動(dòng)天然氣采出的所需能量是天然氣動(dòng)能、天然氣勢(shì)能、延程摩阻和局部摩阻之和。在氣井穩(wěn)定生產(chǎn)的過(guò)程中天然氣動(dòng)能、天然氣勢(shì)能、延程摩阻可看似不變，而局部摩阻中也只有油嘴處的阻力大小隨油嘴開(kāi)度大小而發(fā)生變化。因此，驅(qū)動(dòng)天然氣采出的所需能量與油嘴處的局部摩阻呈正相關(guān)，也就是與油嘴開(kāi)度呈正相關(guān)關(guān)系。在地層能量不變的情況下，油嘴開(kāi)度越小，通過(guò)油嘴的壓力損失越大，流量越小;相反，油嘴開(kāi)度越大，通過(guò)油嘴的壓力損失越小，流量越大。

隨著出水井的繼續(xù)生產(chǎn)，地層能量將持續(xù)降低，在下游工況不變的情況下，如果繼續(xù)保持以前的油嘴開(kāi)度生產(chǎn)，天然氣通過(guò)油嘴的流量就會(huì)減少，從而低于微正流量不滿(mǎn)足攜液要求導(dǎo)致氣井井底積液水淹。因此氣田操作者需要隨著地層壓力的降低來(lái)開(kāi)大氣井油嘴擴(kuò)大流通通道直至油嘴全開(kāi)，以保證氣井處于微正流量生產(chǎn)。在油嘴全開(kāi)穩(wěn)定生產(chǎn)一段時(shí)間后，地層壓力將進(jìn)一步降低，而不滿(mǎn)足微正流量生產(chǎn)，此時(shí)地層壓力已處于較低水平，如果更換更大的油嘴經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低，且此時(shí)的嘴前壓力與系統(tǒng)生產(chǎn)壓力的壓差較小，對(duì)下游生產(chǎn)設(shè)備的沖擊也較小，因此可以考慮將油嘴閥芯拆除來(lái)擴(kuò)大天然氣的流通通道，以延長(zhǎng)氣井壽命。

以上述A9井為例，該井油嘴是通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪來(lái)控制一系列標(biāo)準(zhǔn)孔的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于介質(zhì)的流量的調(diào)節(jié)，油嘴結(jié)構(gòu)如圖1所示。本文利用ANSYS軟件對(duì)天然氣流過(guò)油嘴的工況進(jìn)行模擬以研究通過(guò)拆除油嘴閥芯進(jìn)行生產(chǎn)來(lái)延長(zhǎng)氣井壽命的可行性。油嘴閥芯本是由一系列大小不一的標(biāo)準(zhǔn)孔構(gòu)成，現(xiàn)為了計(jì)算簡(jiǎn)便將閥芯簡(jiǎn)化為100個(gè)大小相同的圓孔構(gòu)成，并用偏差系數(shù)加以修正。當(dāng)油嘴開(kāi)度在90時(shí)，模擬結(jié)果如圖2所示，天然氣流過(guò)油嘴前后壓差為152kPa，與實(shí)際壓差150kPa偏差2kPa，在合理偏差范圍內(nèi)。

同樣利用該模型可對(duì)天然氣流過(guò)全開(kāi)油嘴的工況以及天然氣流過(guò)拆除閥芯后油嘴的工況進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，天然氣流過(guò)全開(kāi)油嘴的壓差為98.7kPa，而流過(guò)拆除閥芯后油嘴的壓差為46.8kPa，壓差減小了51.9kPa。根據(jù)A9井的產(chǎn)能衰減情況，預(yù)計(jì)A9井在拆除油嘴閥芯后可延長(zhǎng)生產(chǎn)一年，累積增產(chǎn)10億方天然氣，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值7億元。

4? 結(jié)語(yǔ)

我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，針對(duì)海上油氣田出水氣井的不同階段提出了相應(yīng)的措施以延長(zhǎng)出水氣井生產(chǎn)壽命。在出水初期，通過(guò)控制氣量在微正流量，以攜帶液體避免氣井積液水淹;在出水井中期穩(wěn)定階段，要做到精心操作保持生產(chǎn)制度和工況穩(wěn)定，避免井筒積液，甚至造成氣井“腦栓式”停噴;在出水井后期生產(chǎn)階段，拆除油嘴閥芯，降低天然氣流過(guò)油嘴的能量損失，延長(zhǎng)出水井生產(chǎn)周期。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐謨明.關(guān)于氣井生產(chǎn)合理壓差的控制[J].天然氣工業(yè)，1981（3）：55-60.

[2] 李閩，郭平，譚光天.氣井?dāng)y液新觀點(diǎn)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2001（5）：105-106.

[3] 李喜平，梁生，李君.邊水氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中的氣水關(guān)系分析[J].天然氣工業(yè)，2000（S1）：99-101.