GasJack 壓縮機負壓開采技術(shù)在蘇東南區(qū)的試驗效果分析

郝冠中，寧 梅，畢靜宜，朱 攀，劉麗萍，高旺斌，郄喜飛

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

蘇東南區(qū)位于蘇里格氣田東南部，是典型的致密低滲氣田，氣井普遍具有“壓力產(chǎn)量遞減快，低壓低產(chǎn)時間長”的生產(chǎn)特點，自2010 年投入開發(fā)以來，已快速建成30×108m3生產(chǎn)規(guī)模，目前低壓弱噴產(chǎn)水氣井近400 口，占總井數(shù)45.40 %，給氣田開發(fā)帶來巨大挑戰(zhàn)。為此，2018 年在蘇東南區(qū)開展了壓縮機負壓開采工藝試驗，評價了工藝適用性，為后期推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支撐[1]。

1 壓縮機負壓開采工藝介紹

GasJack 撬裝式壓縮機是一種緊湊撬裝式井口壓縮機，該系統(tǒng)將天然氣低壓抽吸、油水分離、天然氣壓縮三個工藝過程集成于一體，是一種低產(chǎn)井降壓生產(chǎn)設(shè)備。GasJack 撬裝式壓縮機裝置的核心設(shè)備為V 型燃氣壓縮機，由入口第一分離器，入口第二分離器，儲液排液罐，進氣過濾器，風機、空冷器、自動控制系統(tǒng)等設(shè)備集成為一臺天然氣壓縮及回收裝置。

1.1 GasJack 壓縮機的工作原理

井口天然氣通過管線連接進入入口調(diào)節(jié)閥，將壓力調(diào)節(jié)至適合該壓縮機的進氣壓力后，進入第一氣液分離器，進行初步的油水分離和雜質(zhì)過濾。第一氣液分離器分離后的天然氣進入第二氣液分離器，再次進行氣液的精分離，分離后的液體進入儲液排液罐，被間歇排放到指定的地方，天然氣則進入精過濾器到達燃氣壓縮機入口。精過濾后的天然氣進入壓縮機進行壓縮，然后經(jīng)過冷卻器冷卻后，進入外輸管網(wǎng)。當儲液罐的液位達到一定高度時，液位控制閥自動打開，將液體輸送至污水系統(tǒng)。

1.2 GasJack 壓縮機主要特點和技術(shù)參數(shù)

（1）移動式撬裝燃氣壓縮機，整體式V 形壓縮機組，一邊壓縮，一邊動力，共用一根曲軸，不需要進行功率轉(zhuǎn)換；

（2）工藝氣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等整體成撬；

（3）進氣壓力為-0.07 MPa～0.42 MPa，排氣壓力為0.14 MPa～2.8 MPa；

（4）最大排量0.9×104m3/d～2.1×104m3/d；

（5）轉(zhuǎn)速800 r/min～2 400 r/min；

（6）燃氣耗量70 m3/d～80 m3/d；

（7）分離器水處理能力≤8 m3/d（見表1，圖1）。

表1 GasJack 壓縮機工藝關(guān)鍵參數(shù)對照表

2 GasJack 負壓開采試驗情況

圖1 GasJack 壓縮機性能曲線圖

J52 井，蘇東x 站，無阻7×104m3/d，靜態(tài)分類Ⅱ類，投產(chǎn)于2015 年12 月，試驗前已無阻生產(chǎn)360 d，油套壓1.88 MPa/6.23 MPa，核實產(chǎn)量3 500 m3/d～4 000 m3/d，每天平均出液量0.25 m3。截止2019 年1 月22 日停機，壓縮機累計運行63 d，運行1 458 h，日均產(chǎn)氣0.695×104m3，日均多生產(chǎn)0.3×104m3，累計產(chǎn)氣42.381 4×104m3，累計多生產(chǎn)18.1×104m3，累計出液量57.6 m3，日均產(chǎn)液量0.91 m3（見圖2）。

（1）試驗前產(chǎn)量核實：2018 年11 月20 日連通管線，前期評價導(dǎo)旁通生產(chǎn)，核實氣井自身產(chǎn)能為0.4×104m3。

（2）小排量模式落實產(chǎn)水：2018 年11 月23 日啟機試驗開始，首先用“4+0 模式”開始試驗，觀察油壓套壓下降，“4+0 模式”處理能力較弱，主要目的是觀察氣井生產(chǎn)情況，落實產(chǎn)水，運行3 d 后，油壓穩(wěn)定，基本不產(chǎn)水。

（3）大排量模式降壓生產(chǎn)試驗：機組調(diào)至“2+0 模式”，可以增加機組的處理量，加速抽吸，能使氣量達到7 000 m3～10 000 m3，從2018 年11 月30 日至2018年12 月10 日期間共產(chǎn)液47 m3，該模式導(dǎo)致油壓迅速下降，油壓最低降至0.12 MPa，氣井出液較多，機組處理液體不及時造成停機，隨后油壓得到恢復(fù)。受排液能力的影響（分離器罐容0.2 m3），后續(xù)油壓下降后通過控制處理氣量保證機組連續(xù)運行。2019 年1 月16 日后，隨著前期持續(xù)降壓生產(chǎn)，井筒及近井地帶積液被排通，氣井產(chǎn)能恢復(fù)，日產(chǎn)氣量上升至12 000 m3。

圖2 J52 井措施生產(chǎn)動態(tài)

（4）J52 井最佳運行工況確定：從圖2 分析選用“2+0 模式”在沒有液體情況下，排氣壓力基本保持在1.9 MPa，進氣壓力調(diào)到最大0.34 MPa，理論處理量達到10 560 m3。實際情況因氣井出液，將進氣壓力調(diào)至0.24 MPa，理論處理能力達8 000 m3，后期當氣井能量充足后，油壓大于管壓時，部分氣體可以通過旁通閥進入外輸，日產(chǎn)氣量上升至12 000 m3左右，油壓0.4 MPa～1.6 MPa，套壓3.2 MPa～5.6 MPa。

本次試驗共63 d，共試驗三種模式，日均多生產(chǎn)0.3×104m3，共多生產(chǎn)18.1×104m3，增壓后油壓套壓從1.88 MPa/6.23 MPa 降低至0.12 MPa/2.7 MPa，日均產(chǎn)水從0.25 m3上升至0.91 m3。通過一系列調(diào)試、運行，使用GasJack 壓縮機增壓后，降低井口壓力，增大生產(chǎn)壓差，提高氣井自身攜液能力，從而加快采氣速度，具有一定降壓增產(chǎn)的作用。

3 結(jié)論與認識

（1）該機組具備一定的排液及增產(chǎn)能力，其主要原理是通過降低井口壓力、增大生產(chǎn)壓差、提高井筒攜液能力來排液，增大生產(chǎn)壓差，提高氣井產(chǎn)量及最終采收率。

（2）現(xiàn)場裝置運行仍需人員值守，建議增加遠程監(jiān)控的功能，實現(xiàn)設(shè)備遠程實時監(jiān)控，降低作業(yè)風險及人工勞動強度。

（3）建議進一步增加機組處理能力，或者將2 臺至3 臺壓縮機并聯(lián)使用，對大井叢多口氣井實施輪換增壓開采，進一步釋放井組的整體產(chǎn)能，提高開發(fā)效益。

（4）可作為蘇東南水平井排水采氣的一種補充工藝，完善整體排水采氣體系，對于提高整體開發(fā)效果，保障氣井穩(wěn)產(chǎn)有一定意義。