開發(fā)II區(qū)氣井分級分類管理及穩(wěn)產(chǎn)措施研究

張華濤，劉炳森，金婷，王博，李澤亮，馬力，李夢

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司（陜西 西安 710018）

1 區(qū)塊基本情況

1.1 區(qū)塊簡介

區(qū)塊面積684 km2，探明+控制儲量1 024.8×108m3，已開發(fā)動用儲量455.09×108m3，動用率44.41%，歷年累產(chǎn)36.45×108m3，采出程度3.55%，采氣速度1.27%。

1.2 地質(zhì)概況

開發(fā)II區(qū)屬于無邊底水定容彈性驅(qū)動，低孔、低滲、低壓巖性圈閉致密低含凝析油氣藏。氣藏埋深3 450～3 730 m，地層壓力33.5 MPa，地溫梯度2.72 ℃/100 m，儲層溫度110 ℃，地層壓力系數(shù)0.87～0.95。

1.3 氣田工藝概況

1）輕型井身結(jié)構(gòu)。88.9 mm（312″）套管完井，產(chǎn)氣量降到1.8×104m3/d 之后采用38.1 mm（112″）速度管柱生產(chǎn)，達產(chǎn)后采取低壓模式生產(chǎn)。

2）采用“井下節(jié)流+井叢集中注醇”中壓集氣。集中注醇是指區(qū)域井叢向所轄的基本井叢注醇。

3）針對開發(fā)II 區(qū)全叢式井，形成“大井組、長半徑”集氣站布局優(yōu)化技術(shù)，延長集氣半徑。

4）“兩定”井組串接。“一定”井叢數(shù)量：2～3座基本井叢接入?yún)^(qū)域井叢，區(qū)域井叢直接進站；“二定”管線管徑：采氣干管Φ219 mm，采氣支管Φ114 mm。

1.4 生產(chǎn)現(xiàn)狀

投產(chǎn)氣井293 口，日均開井163 口，日均產(chǎn)氣342×104m3，日均產(chǎn)水140 m3，液氣比為0.41，油液比為0.37。自然連續(xù)生產(chǎn)井108 口，占比36.9%；間歇井179口（包括柱塞井和低產(chǎn)低效井），占比61.1%；長關(guān)井6口，占比2%。

2 氣井的分級分類管理

將氣井進行精細化分類。第一級按照井筒將氣井分為節(jié)流器井、無阻生產(chǎn)井、速度管柱井；第二級按照生產(chǎn)動態(tài)將氣井分為連續(xù)穩(wěn)定遞減井、間歇生產(chǎn)、低產(chǎn)低效井、長關(guān)井；第三級按照氣量分類，根據(jù)臨界攜液量進行4類劃分，分別如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 臨界攜液量劃分

圖2 88.9 mm（3 1 2″）套管臨界攜液量

3 初期生產(chǎn)工藝存在的問題

1）生產(chǎn)初期采用88.9 mm（312″）套管生產(chǎn)，由于臨界攜液量較高，導致氣井生產(chǎn)容易積液，間歇生產(chǎn)井占比高，開井時率低。在3.0～4.5 MPa中壓模式下，氣井的臨界攜液量為（2.31～3.49）×104m3/d。

圖3 38.1 mm（1 1 2″）套管臨界攜液量

2）88.9 mm（312″）套管井筒生產(chǎn)工藝增產(chǎn)措施有限。對比目前國內(nèi)常用的排水采氣工藝技術(shù)，受區(qū)塊井筒工藝、地面條件、開采條件的限制，優(yōu)選管柱和柱塞氣舉比較適宜在開發(fā)II 區(qū)進行應(yīng)用，泡沫和回轉(zhuǎn)泵較適宜應(yīng)用。

3）初期配產(chǎn)相對較高，穩(wěn)產(chǎn)期短。初期配產(chǎn)相對較高，為使氣井產(chǎn)量在臨界攜液量以上，配產(chǎn)為無阻流量的1/3～2/5。氣井穩(wěn)產(chǎn)期短（3～10個月），表現(xiàn)出“初期快、后期緩”的遞減趨勢。

4）間歇開關(guān)井人工工作量大。2018 年開發(fā)II區(qū)開關(guān)井2 675井次，間歇井壓恢開關(guān)井1 955井次（占比73.08%），柱塞、遠程人工仿智能開關(guān)井等開關(guān)井次170 井次，占比僅為8.7%。由此可見，所耗費的人力、車輛成本不但大幅增加，并且受制于外協(xié)、天氣等原因，開關(guān)井的制度并不能按照要求執(zhí)行。

5）部分井單一速度管柱增產(chǎn)效果有限。其中氣井井數(shù)25口，占速度管柱總井數(shù)的12.3%。采取速度管柱措施后3 個月出現(xiàn)明顯的積液特征，階段日均產(chǎn)量小于0.3×104m3/d。

4 穩(wěn)產(chǎn)工藝措施及其實施效果

4.1 速度管柱

1)試驗井基本情況：總井數(shù)293 口；累計投運203 口；井均日增產(chǎn)0.78×104m3；6 個月總增產(chǎn)2.85×108m3；平均穩(wěn)產(chǎn)時間203 d；措施有效率84.73%；典型井為××井。

措施前處于間歇生產(chǎn)階段，日均產(chǎn)氣1.02×104m3/d，多次進行壓恢和泡排，無法穩(wěn)定生產(chǎn)。2016年9月8日安裝速度管柱，穩(wěn)定生產(chǎn)696 d，日均1.46×104m3/d，累計增產(chǎn)306×104m3，增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)效果均顯著。由此可見，速度管柱是目前最有效的穩(wěn)產(chǎn)方式[1]。

2）逐步形成老井速度管柱投放標準。2015年，試驗井數(shù)9口，效果較好；2016年小于臨界攜液流量氣井全部投放速度管柱；2017 年，下放氣量下限為0.3×104m3/d；2018年，下放氣量下限為0.7×104m3/d。歷年速度管柱有效率統(tǒng)計如圖4 所示。由圖4 可知，將下限定為0.7×104m3/d 后，速度管柱有效率由72.31%上升為96.61%。

圖4 歷年速度管柱有效率

典型井A 氣量增產(chǎn)情況：措施前處于間歇生產(chǎn)階段，日均產(chǎn)氣0.46×104m3/d，多次進行壓恢無法穩(wěn)定生產(chǎn)。2016 年9 月8 日安裝速度管柱，僅穩(wěn)定生產(chǎn)10 d即進入間歇階段，日均產(chǎn)氣0.73×104m3/d，雖有增產(chǎn)效果，但無法起到穩(wěn)產(chǎn)作用。

4.2 間開壓恢

1）間開壓恢是間歇井的主體增產(chǎn)措施。當氣井生產(chǎn)中出現(xiàn)“假死”或氣量較配產(chǎn)下降較為明顯時，氣井地層壓力較低，井底積液無法帶出，因此應(yīng)采取關(guān)井復壓，以減少風險性。關(guān)井復壓的目的一是提高地層壓力增加地層的能量，二是使井內(nèi)積液退回產(chǎn)層內(nèi)，有利于開井時井底積液排出井口。如果關(guān)井壓力恢復較慢，當井口壓力恢復至最大關(guān)井壓力的80%～90%時，可結(jié)束關(guān)井。壓恢關(guān)井是該區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，在氣井的穩(wěn)產(chǎn)中起到了較為明顯的作用?？偩當?shù)293口；間開井179口；日均開井數(shù)93 口；日穩(wěn)定貢獻氣量93.29×104m3；開井時率52%；關(guān)井時間3～30 d；平均穩(wěn)產(chǎn)5～30 d；平均日增產(chǎn)6.2×104m3。

2）逐步確立間歇氣井壓恢制度。從2016 年開始逐步實施間開制度以來，通過不斷分析關(guān)鍵參數(shù)，逐步確立壓恢開關(guān)井制度。①壓恢關(guān)井時機：節(jié)流器井日產(chǎn)氣量小于0.5×104m3/d，速度管柱井日產(chǎn)氣量小于0.3×104m3/d。②壓恢開井時機：壓力恢復到氣井最高壓力的80%～100%，低產(chǎn)井結(jié)合生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)情況開井。

3）針對壓恢排液效果不佳、單井連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)效果差的問題，采取如下措施：穩(wěn)產(chǎn)分析手段采用氣井生產(chǎn)動態(tài)圖和兩相計量相結(jié)合；單井穩(wěn)產(chǎn)量大于攜液流量時間短，排液效果不佳，穩(wěn)產(chǎn)期短（5～30 d）；典型井：××井。2016 年11 月17 日投產(chǎn)，節(jié)流器井，2018 年6 月進入間歇期。關(guān)井時間3～12 d；壓力恢復7.5～10.0 MPa；排液數(shù)據(jù)兩相計量測試4 d，液氣比0.6m3/104m3；最佳制度為關(guān)3開7。

由此可見，短開短關(guān)有助于氣井增產(chǎn)，排液效果較好，但無法實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

4.3 遠程仿人工智能開關(guān)井

將現(xiàn)場針閥控制手輪用智能針閥控制機構(gòu)代替，通過降速增距驅(qū)動手輪轉(zhuǎn)動，依托井場光纜通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)對該閥的遠程仿人工開關(guān)井。遠程仿人工智能開井模式包括：定時模式、壓力模式、開度模式、暫停模式和手動控制模式。

遠程仿人工智能開關(guān)井是保證間開效果和減少人力的重要手段。間開制度效果最大化方法是按照制度及時開關(guān)井。影響到間開效果不利的因素包括：人力、外協(xié)、天氣等，造成間開措施執(zhí)行率無法保證。

1）前期試驗取得的認識?？梢詫崿F(xiàn)遠程控制針閥開度控制流量的方式開井，最高背壓17 MPa可成功開井。

2）下一步試驗方向。速度管柱井（0.3～0.8）×104m3/d，節(jié)流器井（2～3）×104m3/d 的間歇井進行短開短關(guān)試驗。逐步實現(xiàn)智能開井，通過針閥開度與流量計數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)開井。

3）典型井B 氣量增產(chǎn)情況。安裝前日均產(chǎn)氣0.170 8×104m3/d，安裝后日均0.318 8×104m3/d，增產(chǎn)幅度達86.60%。背壓數(shù)據(jù)：最高背壓13 MPa 遠程開井。智能化方面：遠程仿人工開井，減少人工開關(guān)井38次。

4）典型井C 氣量增產(chǎn)情況。安裝前日均產(chǎn)氣0.075 2×104m3/d，安裝后日0.206 9×104m3/d，增產(chǎn)幅度達175%。背壓數(shù)據(jù)：最高背壓17 MPa 遠程開井。智能化方面：遠程仿人工開井，減少人工開關(guān)井26次。

4.4 柱塞氣舉

柱塞氣舉是通過改變井筒兩相流攜液模式，克服液體滑脫效應(yīng)，提高舉升效率，保障氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的一種方式[2-4]。其實現(xiàn)了開關(guān)井遠程化、智能化，降低員工勞動強度，達到排水采氣的目的。柱塞氣舉工藝技術(shù)選井原則：氣量（0.1～1.5）×104m3/d，關(guān)井油壓4～12 MPa；間開壓恢效果不明顯井；不適宜下入速度管柱井；井筒內(nèi)徑一致，且光滑通暢；非水淹停產(chǎn)井。

柱塞氣舉工藝技術(shù)目前已在88.9 mm（312″）套管直井××井和定向井××井井筒試驗成功，分析直井典型井D 和定向井典型井E 井的柱塞排水采氣效果。試驗結(jié)果表明：柱塞運行良好，柱塞氣舉可以起到較好的增產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)效果。①通過在典型井D試驗，措施前日均產(chǎn)氣0.247 5×104m3/d，措施后氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)251 d，日均0.717 9×104m3/d，增產(chǎn)幅度達到190%，累計118.070 4×104m3；排液數(shù)據(jù)：兩相計量測試15 d，液氣比1.32（氣井液氣比平均0.41）；智能化：實現(xiàn)遠程開關(guān)井215次，減少人工開關(guān)井32次。②典型井E井措施前日均產(chǎn)氣0.498 9×104m3/d，措施后氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)188 d，日均0.5 65 3×104m3/d，增產(chǎn)幅度達到13%，累計增產(chǎn)12×104m3；排液數(shù)據(jù)：柱塞開井首日，排液7.2 m3，按照計算，井底1 400 m液柱積液全部排出；智能化：實現(xiàn)遠程開關(guān)井162次，減少人工開關(guān)井24次。

4.5 泡沫排水采氣

當速度管柱井出現(xiàn)積液現(xiàn)象后，壓恢雖然能起到增產(chǎn)作用，但無法有效排液。在未安裝壓縮機的前提下，泡沫排水采氣（以下簡稱泡排）將是速度管柱井積液的良藥[5-6]。

2014 年，針對節(jié)流器井的積液井進行試驗，雖無法直觀將泡排作用與壓恢效果區(qū)別開，但其中89%以上的氣井在采取泡排和壓恢后取得了效果，部分井在壓恢無效的情況下仍可復產(chǎn)。

2018年，針對速度管柱井，試驗采用不同制度、不同方式，其中初期高濃度藥劑（1：2）連續(xù)環(huán)空注劑，油管生產(chǎn)方式取得了顯著效果。

1）典型井F 試驗情況。泡排前：水淹狀態(tài)，2 次壓恢開井均無法復產(chǎn)，5月16日開井無瞬時，安裝兩相計量無數(shù)據(jù)。注劑方式：1：2比例，環(huán)空連續(xù)注劑油管生產(chǎn)。排液情況：復產(chǎn)后4 h 排液0.32 m3。氣量增產(chǎn)：注劑后該井成功復產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)70 d，日均產(chǎn)氣1.4×104m3/d。

綜合評價：排液效果良好，成功使該井復產(chǎn)。在速度管柱和泡排雙重作用下，該井穩(wěn)定生產(chǎn)。

2）典型井G 試驗情況。2012 年10 月22 日投產(chǎn)，泡排前配產(chǎn)13.9×104m3/d，產(chǎn)量遞減后呈現(xiàn)明顯的積液狀態(tài)，多次壓恢復產(chǎn)無效果，停產(chǎn)時間達到233 d。2014年7月2日和7月6日，分2次向該井注入累計300 L液體泡排劑后開井，成功復產(chǎn)，并穩(wěn)定生產(chǎn)46 d，日均產(chǎn)氣量4.6×104m3/d。

綜合評價：泡排效果良好，成功使該井復產(chǎn)。

5 建立氣井配對工藝措施

根據(jù)氣井生產(chǎn)動態(tài)特征對氣井進行分類，針對氣井的生產(chǎn)特征制定相應(yīng)的管理制度。根據(jù)氣井分類的情況和各類工藝措施的實施效果評價，在開發(fā)II 區(qū)未進入低壓模式生產(chǎn)階段，按照以下原則對氣井進行工藝措施劃分，建立氣井工藝措施實施指導臺賬，劃分標準詳見表1、表2。

表1 節(jié)流器井和無阻生產(chǎn)井工藝措施劃分標準

表2 速度管柱井工藝措施劃分標準

6 結(jié)論

針對開發(fā)II 區(qū)氣井進行分級分類管理和穩(wěn)產(chǎn)措施研究，形成以下結(jié)論與認識：

1）建立了氣井分級分類的標準，按照井筒工藝、生產(chǎn)動態(tài)及臨界攜液量對開發(fā)II 區(qū)293 口氣井進行了精細分類。

2）88.9 mm（312″）套管井筒生產(chǎn)工藝導致氣井容易積液、增產(chǎn)措施有限，初期配產(chǎn)相對較高，存在穩(wěn)產(chǎn)期短、‘間歇開關(guān)井人工工作量大’、部分井單一速度管柱增產(chǎn)效果有限等問題。

3）速度管柱和間開壓恢是目前開發(fā)II區(qū)的主體增產(chǎn)措施。其中速度管柱起到了較好的排水效果，并能使氣井維持較長的穩(wěn)產(chǎn)時間；間開壓恢措施起到了較好的增產(chǎn)作用，但排水效果一般，單井僅靠間開壓恢難以達到穩(wěn)產(chǎn)作用。

4）生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，將老井速度管柱下限調(diào)至措施前日產(chǎn)大于0.7×104m3/d，可以有效提高老井速度管柱有效率。

5）柱塞氣舉是排水采氣的有效措施，適合于氣量（0.1～1.5）×104m3/d的節(jié)流器井，較好地填補了速度管柱實施效果不佳井留下的工藝措施空白。

6）針對目前人工開關(guān)井工作量大的問題，采取遠程仿人工智能開關(guān)井，通過優(yōu)化開關(guān)井時間，有效執(zhí)行壓恢制度，達到更好的排液效果。

7）泡排是救活積液井，特別是速度管柱積液井的良劑，初期高濃度藥劑（1：2）連續(xù)環(huán)空注劑方式可以使速度管柱井恢復生產(chǎn)。