泡排輔助增壓開采工藝應(yīng)用效果分析

陳曉宇，姜宇玲，李 牧，李凌君，杜家澄

（1.中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶408014；2.中國石化江漢油田勘探開發(fā)研究院，湖北武漢430223）

涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊開發(fā)已逾7年， 部分區(qū)塊氣井進入了產(chǎn)量遞減階段［1-2］。為了氣田長期穩(wěn)定發(fā)展， 工區(qū)在不斷開發(fā)部署新井維持產(chǎn)量同時，也不斷對排水采氣工藝進行深入探索［3］。2017年，工區(qū)第一臺天然氣壓縮機在M區(qū)塊投入運行， 開啟了增壓開采模式。 2018年，泡沫排水、柱塞先導(dǎo)性試驗陸續(xù)分別在Y、W區(qū)塊展開， 并各自取得了良好效果［4-5］。 但隨著氣井開采程度的增加，受氣田水干擾的低壓井會越來越多。 鑒于氣田泡排輔助氣舉已取得的良好效果，對組合排水采氣工藝進行更多的探索十分必要［6-10］。

1 增壓效果變差原因分析

氣井增壓開采效果受多種因素綜合影響，大致有氣井自身（能量、井眼軌跡、產(chǎn)水量等）、氣井生產(chǎn)制度、壓縮機能力、地面增壓模式等因素。 涪陵頁巖氣田M區(qū)塊有7個集氣站點，目前全部進行集氣站增壓開采［11］，即各氣井采出氣經(jīng)輸氣管線到集氣站，經(jīng)水套爐、匯管、分離器，最后到壓縮機后進外輸管網(wǎng)。 每個集氣站根據(jù)站上總產(chǎn)氣量配置相應(yīng)數(shù)量壓縮機組，滿足每日處理需求。 各集氣站所屬氣井均為中低壓產(chǎn)水氣井，敞放生產(chǎn)。

對于M區(qū)塊而言， 增壓效果變差原因主要來自氣井自身：頁巖氣井能量變小，氣井產(chǎn)量低于臨界攜液流量會導(dǎo)致井底積液關(guān)井； 氣井日產(chǎn)水量大，氣井無法及時排出會導(dǎo)致水淹關(guān)井；井眼軌跡的影響則主要體現(xiàn)在大垂差的氣井中。 在氣井水平段，若垂差較大， 水在井筒低位或水平段下部聚積，井下各產(chǎn)氣段所受液柱壓力不一，從而影響各段產(chǎn)氣貢獻率［12］。

針對此現(xiàn)狀， 開展泡排輔助增壓開采工藝試驗。 選取M區(qū)塊的焦頁M-1HF、焦頁M-2HF井、焦頁M-3HF井、焦頁M-4HF、焦頁M-5HF和焦頁M-6HF六口井，進行現(xiàn)場應(yīng)用測試。 這六口井分屬同一區(qū)塊不同平臺，且各氣井A—B靶點垂差、無阻流量、日產(chǎn)水量差異性較大，基本情況見表1。

表1 試驗井的基本情況

2 泡排輔助增壓開采工藝優(yōu)化

2.1 工藝流程優(yōu)化

涪陵頁巖氣田泡沫排水采氣工藝現(xiàn)場試驗采用的是平臺單井起泡、集氣站集中消泡流程（見圖1）。 起泡劑由氣井油套環(huán)空注入，消泡劑在分離器前、后進行加注。 該流程優(yōu)點是便于調(diào)整計量泵排量，實時觀察消泡效果。 但消泡距離短，且各氣井起泡劑加注量不同導(dǎo)致輪換計量時調(diào)整頻繁、操作復(fù)雜［13］。

圖1 集氣站消泡流程

因此，在現(xiàn)場試驗集氣站點對泡排流程進行優(yōu)化，全部采用平臺單井起泡、平臺單井霧化消泡流程（見圖2）。 在各氣井油管生產(chǎn)端針閥后加裝霧化器，消泡劑實現(xiàn)井口霧化加注。 該流程雖然增加了井口泡排裝置，但消泡距離變長，井口一級消泡效果良好，同時排量調(diào)整次數(shù)相應(yīng)變少。

圖2 平臺單井霧化加注消泡流程

2.2 起泡劑用量優(yōu)化

為了更好發(fā)揮泡排對增壓開采的輔助作用，在生產(chǎn)現(xiàn)場對增壓氣井均做了泡排劑加注優(yōu)化試驗。根據(jù)日均產(chǎn)水量，以高產(chǎn)水井、中低產(chǎn)水井為例。

焦頁M-2井為低壓高產(chǎn)水氣井， 增壓階段日均產(chǎn)水約15 m3。經(jīng)過多次試驗調(diào)整比對（見表2），當起泡劑劑量為50 kg時，周期產(chǎn)氣、產(chǎn)水量最多，分別為27×104m3、217 m3。兩個試驗階段（50 kg）區(qū)別在于3月21日是放噴后開井，5月1日采用提前加注起泡劑方式，后于5月15日因消泡劑泵故障關(guān)井。 證明開井方式對高產(chǎn)水氣井生產(chǎn)狀態(tài)有所影響。 后期加強設(shè)備維護，優(yōu)選開井方式可達到良好的生產(chǎn)效果。

表2 焦頁M-2井不同起泡劑劑量對比

焦頁M-6井為低壓低產(chǎn)水井， 增壓階段日均產(chǎn)水均小于2 m3。根據(jù)該氣井日產(chǎn)水量，結(jié)合前期泡排試驗所取得經(jīng)驗， 該井初始起泡劑劑量為10 kg，后根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況進行調(diào)節(jié)。 由表3可知，焦頁M-6井在采用泡排后，日均產(chǎn)水量逐漸減少，同時油套壓差減小，積液排出效果顯著。 當起泡劑調(diào)至16 kg時，穩(wěn)產(chǎn)時間最長，產(chǎn)氣量與油套壓差相對于其他劑量更加合理。

表3 焦頁M-6井不同起泡劑劑量對比

3 應(yīng)用效果分析

6口試驗增壓氣井因井底積液均進入間開階段。 泡排工藝介入后，在井底產(chǎn)生大量低密度含水小泡沫，降低液體表面張力及重力梯度，改善了井筒內(nèi)氣液兩相的流動狀態(tài)。

由表4及圖3、 圖4可知，6口增壓氣井在泡排工藝介入后因積液影響生產(chǎn)的情況得到極大改善，日均產(chǎn)氣、產(chǎn)水量均有不同程度增加，油套壓差下降明顯，氣井穩(wěn)產(chǎn)時間得到延長。

表4 試驗氣井措施前后生產(chǎn)概況

圖3 氣井油套壓差變化

圖4 氣井連續(xù)生產(chǎn)天數(shù)變化

其中，焦頁M-1井在增壓、泡排輔助增壓開采階段中日均產(chǎn)氣均明顯超過臨界攜液流量值，日均產(chǎn)水也都小于5 m3，且水平段穿行類型為上翹型。泡排工藝介入后，其增產(chǎn)及助排效果不大，兩個階段的油套壓差變化值為0.35 MPa，是6口試驗氣井中變化最小的。 穩(wěn)產(chǎn)時間從9天增長至20天，增加天數(shù)僅高于焦頁M-2井。 所以，焦頁M-1井受生產(chǎn)制度影響較大，后期可通過降至合理配產(chǎn)來延長穩(wěn)產(chǎn)時間。

焦頁M-2井連續(xù)生產(chǎn)時間較短， 泡排介入后穩(wěn)產(chǎn)期增加5天，為試驗井組增幅最小氣井。 泡排輔助階段日均產(chǎn)水25.7 m3， 較增壓開采階段增加11.15 m3/d，助排效果顯著。 該井無阻流量為4.0×104m3/d，是低壓高產(chǎn)水井， 且水平段下傾，A-B靶點垂差451 m。雖然日均產(chǎn)氣量在臨界攜液流量值之上，但后期產(chǎn)氣量下降速度較快。 統(tǒng)計該井近10次關(guān)井，6次為產(chǎn)氣量下降井底積液關(guān)井，2次為壓縮機故障停機水淹關(guān)井，其余2次因起泡劑泵故障積液關(guān)井。 可知焦頁M-2井穩(wěn)產(chǎn)時間較短是受出水量大、 氣井能量及水平段軌跡綜合影響。 同時，高產(chǎn)水氣井受設(shè)備故障影響較大。

焦頁M-3、M-4、M-5、M-6井產(chǎn)氣量為（2～3.5）×104m3/d，產(chǎn)水量2.5～6.5 m3/d，為中低產(chǎn)水氣井，4口氣井的日產(chǎn)氣量均與臨界攜液流量值相近，泡排輔助效果較好。 其中焦頁M-5井下傾垂差585 m，可知當日產(chǎn)水量較少、 產(chǎn)氣量略大于臨界攜液流量時，大垂差帶來的積液影響很小。

4 結(jié)論與建議

（1）試驗增壓氣井在泡排工藝應(yīng)用后，井底積液減小，井口壓力變高，氣井生產(chǎn)狀態(tài)得到改善，在日產(chǎn)水量3～7 m3的低壓氣井中穩(wěn)產(chǎn)效果尤為顯著。

（2）優(yōu)化后的單井霧化消泡流程雖井口泡排裝置增多，但現(xiàn)場效果較好，且適用性更強。

（3）理論加注量是泡沫排水初次實施指導(dǎo)用量，后期需要結(jié)合各井實際生產(chǎn)情況及效果不斷調(diào)整優(yōu)化，推行一井一制。

（4）建議加強設(shè)備維護管理，減少因設(shè)備因素導(dǎo)致氣井積液關(guān)井頻次，尤其是中高產(chǎn)水井。

（5）建議擴大試驗井次、區(qū)塊，繼續(xù)加強跟蹤分析，確保氣田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)態(tài)勢。