氣井井下節(jié)流排水采氣工藝難點(diǎn)及對(duì)策

黎昌波，黃煥全，何海林

（西南油氣分公司采氣三廠，四川德陽 618100）

1 井下節(jié)流排水采氣工藝難點(diǎn)

為了整體提高氣井井下節(jié)流排水工藝的使用效果，以我國某氣田的四口氣井作為研究的對(duì)象，開展一系列的實(shí)驗(yàn)操作，重點(diǎn)研究氣井井下節(jié)流排水工藝的特點(diǎn)以及相關(guān)的注意事項(xiàng)。在進(jìn)行實(shí)踐操作的過程當(dāng)中，研究人員在氣井的2 780m深度的位置安裝節(jié)流器。需要注意的是，在進(jìn)行截流器的安裝工作時(shí)，現(xiàn)場工作人員必須要對(duì)它的深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，所有節(jié)流器的安裝深度都不能高于2 850m。而且要想獲得較為明顯的實(shí)驗(yàn)效果，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程當(dāng)中，需要優(yōu)先選擇卡瓦式節(jié)流器，它的應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較高，同時(shí)也可以獲得更為準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場研究人員按照視口氣井的實(shí)際情況分別安裝了節(jié)流器，氣嘴的直徑根據(jù)氣井的實(shí)際情況進(jìn)行了合理的選擇。

經(jīng)過大量的實(shí)踐研究，可以發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行井下節(jié)流排水采氣工藝研究的過程當(dāng)中，此次研究過程所使用的卡瓦式節(jié)流器，在1 900~2 500m之間的深度可以獲得較為明顯的應(yīng)用效果，不僅可以提高產(chǎn)品開采的效率，還可以保證了整個(gè)開展工作的穩(wěn)定性。對(duì)于整個(gè)石油企業(yè)來說，運(yùn)用該類型的節(jié)流器進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

但是經(jīng)過長期的研究可以發(fā)現(xiàn)這些類型的節(jié)流器在經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行之后，仍然會(huì)出現(xiàn)各種類型的故障問題。將這些故障問題分為三種不同的類型。

1）氣井在進(jìn)入到泡排工作階段之后，整個(gè)氣井的攜液能力得到了明顯的提升，那么油管當(dāng)中的液體很有可能會(huì)進(jìn)入到臨界的狀態(tài)。在進(jìn)入到該狀態(tài)之后，整個(gè)節(jié)流器內(nèi)部的壓力就會(huì)發(fā)生變化，其下降的幅度越來越大，但是它并不會(huì)對(duì)整個(gè)油管當(dāng)中的液體產(chǎn)生量產(chǎn)生消極的影。所以可以認(rèn)為，在進(jìn)入到泡排工作狀態(tài)之后，其設(shè)備的運(yùn)行情況不能真正地對(duì)井底液體產(chǎn)生情況進(jìn)行影響，但是整個(gè)節(jié)流排水采氣的效果卻會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重下降的情況。

2）在進(jìn)行石油產(chǎn)品開采工作期間，工作人員需要向氣井當(dāng)中注入起泡劑才可以獲得相關(guān)的石油開采效果，但是如果所注入的起泡劑量已經(jīng)超過1 000mL，那么現(xiàn)場工作人員就不需要繼續(xù)向氣體內(nèi)增加起泡劑，如果繼續(xù)加入起泡劑，那么氣井運(yùn)行期間的各種設(shè)備就會(huì)進(jìn)入到臨界狀態(tài)，而且持續(xù)增加液體之后泵壓的原有價(jià)值以及作用將無法發(fā)揮。如果現(xiàn)場工作人員已經(jīng)針對(duì)其境內(nèi)的開采工作進(jìn)行深入地了解并使用不同的措施開展套牌的工作，但是因?yàn)槭艿较镜挠绊?，進(jìn)入到氣體內(nèi)的起泡劑數(shù)量相對(duì)較多，排出來的起泡劑數(shù)量相對(duì)較少，那么在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間之后，套管當(dāng)中的起泡劑含量就會(huì)大幅度的增加，甚至整個(gè)套管內(nèi)部都是起泡劑。此時(shí)，工作人員繼續(xù)向套管注入起泡劑，無法真正地將產(chǎn)品作用其中，而整個(gè)節(jié)流排水采氣的效果也會(huì)嚴(yán)重的下降。從另一個(gè)角度進(jìn)行分析，在開展氣井井下節(jié)流排水工作時(shí)，氣井的位置容易出現(xiàn)間斷的泡沫段，這些泡沫段的出現(xiàn)也會(huì)使得整個(gè)天然氣的攜液能力不斷下降。

3）在開展實(shí)踐操作的過程當(dāng)中，雖然有部分氣井內(nèi)部也已經(jīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行節(jié)流器的安裝操作，但是機(jī)體內(nèi)部也出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的積液情況，之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因是井底液體本身的存在，就使得井底的壓力不斷地上升。井口位置處的套款壓力在上升之后，氣井內(nèi)部就會(huì)存在較為明顯的壓力差，此時(shí)天然氣就無法將液體攜帶到地面上去。所以井底液體的存在，會(huì)使得天然氣開采的效率不斷地下降，天然氣開采的成本投入也會(huì)不斷地提升。

2 氣井井下節(jié)流排水采氣工藝難點(diǎn)對(duì)策

2.1 優(yōu)化裝置氣嘴直徑

以物理學(xué)當(dāng)中的節(jié)流理論作為基礎(chǔ)，在一般的情況下，可以將整個(gè)節(jié)流器內(nèi)部的液體流動(dòng)狀態(tài)分成兩種不同的類型，分別是亞臨界流動(dòng)的類型以及臨界流動(dòng)的類型。雖然這兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)，在其特點(diǎn)以及性質(zhì)方面相似性相對(duì)較高，但是從其本質(zhì)的角度分析，仍然存在較為明顯的差異。要想了解流體的實(shí)際流動(dòng)狀態(tài)，就需要針對(duì)節(jié)流器的出入口壓力進(jìn)行監(jiān)控，通過對(duì)比出入口壓力的方式進(jìn)行判斷。在氣井開采的初期階段，井口的集氣管線壓力相對(duì)較低，所以在該階段整個(gè)節(jié)流器的壓差比較大，但是在進(jìn)入到穩(wěn)定運(yùn)行階段之后，節(jié)流器的前后位置產(chǎn)生的壓差就會(huì)不斷地下降。在氣井開采的初期階段，節(jié)流器前后位置的壓差比較大，而此時(shí)節(jié)流氣流體會(huì)處于臨界流動(dòng)的狀態(tài)。針對(duì)裝置汽嘴直徑進(jìn)行合理的優(yōu)化，之后整個(gè)節(jié)流器內(nèi)部的流體流動(dòng)狀態(tài)，就可以得到有效的控制，節(jié)流排水采氣的工藝價(jià)值就可以得到有效的發(fā)揮。通過上文的分析可以了解到，要想真正地提高截流排水采氣的效果，就需要合理的優(yōu)化氣嘴直徑。

2.2 節(jié)流器改進(jìn)

節(jié)流器的改進(jìn)工作其實(shí)就是重點(diǎn)針對(duì)膠筒進(jìn)行優(yōu)化以及設(shè)計(jì)。可以從膠桶的材料以及膠桶的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行優(yōu)化。從膠桶材料優(yōu)化工作的角度進(jìn)行分析，經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗(yàn)之后，可以發(fā)現(xiàn)不同類型的材料對(duì)于節(jié)流器的使用效果以及使用性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。其材料的使用性能越高，那么節(jié)流器的使用性能也可以得到較為明顯的優(yōu)化。要想保證交通材料的選取具有科學(xué)性合理性的特點(diǎn)，那么在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)，就需要針對(duì)膠桶的硬度、拉伸強(qiáng)度、伸縮率、壓縮率、體積變化率以及材料變化率等多個(gè)角度進(jìn)行分析，將整個(gè)材料的硬度從80%降低到78%，將拉伸強(qiáng)度從22%降低到21%， 從材料的伸縮率從410%降低到350%，將材料的壓縮率提高到35%，將其體積變化率降低到11.2%，將整個(gè)材料的變形率控制在34%左右。只有保證所有的材料指標(biāo)都能滿足以上數(shù)據(jù)指標(biāo)的前提下，才可以真正發(fā)揮出節(jié)流器的使用性能。從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度進(jìn)行分析，整個(gè)節(jié)流器前后位置的壓力差，可以達(dá)到10~20MPa之間。受到巨大壓力差的影響之下，整個(gè)膠桶就會(huì)出現(xiàn)極其嚴(yán)重的變形情況。那么工作人員可以選擇關(guān)閉氣井井口的方式，保證截流期前后位置的壓力進(jìn)入到穩(wěn)定平衡的狀態(tài)，而經(jīng)過一段時(shí)間之后，膠桶就可以恢復(fù)到原來的形狀。所以在反復(fù)的變形和恢復(fù)工作當(dāng)中，膠桶就會(huì)出現(xiàn)疲勞損傷的問題，那么節(jié)流器就無法繼續(xù)使用，對(duì)于節(jié)流排水采氣工藝會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.3 適應(yīng)性分析

石油化工企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程當(dāng)中，氣井采氣工藝技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。但是最近這幾年，隨著氣井的不斷開發(fā)，井底積液的問題越來越嚴(yán)重，直接影響到整個(gè)氣井的正常生產(chǎn)，同時(shí)也會(huì)影響到現(xiàn)場工作人員的生命安全。國內(nèi)外石油化工企業(yè)在進(jìn)行石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)期間，對(duì)于各種類型的排水采氣工藝進(jìn)行了深入的研究，并且根據(jù)社會(huì)的發(fā)展不斷地完善以及優(yōu)化這些工藝技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。早在20世紀(jì)，前蘇聯(lián)針對(duì)石油開采現(xiàn)場的柱塞氣舉工藝的排水方案，獲得了較為明顯的效果。而且經(jīng)過40多年的研究之后，這種工藝技術(shù)的完善程度越來越高。目前為止該工藝技術(shù)的使用價(jià)值已經(jīng)可以在原有的基礎(chǔ)上提高了23%左右，通過對(duì)某氣田產(chǎn)量的實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，在經(jīng)過優(yōu)化之前該工藝的產(chǎn)量相對(duì)較低，而優(yōu)化之后其產(chǎn)量提高了23%。

雖然它可以提高石油化工企業(yè)每天的產(chǎn)出量，但是其液體的攜帶量卻比較高，而該項(xiàng)問題將直接影響到了產(chǎn)品的質(zhì)量以及后期的使用效果。所以研究者針對(duì)這一情況提出了連續(xù)排液控制的思想，并不斷地優(yōu)化石油開采的工藝。美國學(xué)者以該思想作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建了小油管的工藝方案，并且設(shè)計(jì)連續(xù)排列最小流速的模型圖為整個(gè)管柱排水，采氣優(yōu)選提供了豐富的理論基礎(chǔ)。在開采技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，泡沫排水的技術(shù)也隨之出現(xiàn)，該技術(shù)可以應(yīng)用在產(chǎn)水油田當(dāng)中并獲得較好的使用效果，目前已經(jīng)使用在多個(gè)國家的石油開采工作中。

不同國家對(duì)于天然氣石油開采有不同的需求，所以在針對(duì)石油開采的內(nèi)容進(jìn)行研究的過程當(dāng)中，不同的學(xué)者就需要根據(jù)國家發(fā)展的實(shí)際情況，從多個(gè)角度出發(fā)，研發(fā)出具有較高使用價(jià)值的石油開采工藝。井下急流排水采氣工藝不會(huì)受到外界溫度的影響，也不會(huì)在進(jìn)入到冬季之后，受外界環(huán)境的影響，出現(xiàn)井口管線凍裂的情況。從整體的情況來看，該項(xiàng)工程的建設(shè)工期相對(duì)較短，成本比較低。所以不管是從使用價(jià)值還是使用成本的角度進(jìn)行分析，它都是一種最佳的石油開采工藝。

3 結(jié)束語

在社會(huì)快速發(fā)展的背景之下，人們的生活方式發(fā)生了巨大的改變，生活水平不斷提升，所以對(duì)于各種類型石油產(chǎn)品的需求量越來越大。那么石油企業(yè)在日常運(yùn)營的過程當(dāng)中，就需要根據(jù)人們的實(shí)際需求量，提出科學(xué)合理的石油開采優(yōu)化策略。從大水量氣井的應(yīng)用角度進(jìn)行分析，要想避免液體含量過高的問題，現(xiàn)場工作人員就需要根據(jù)石油開發(fā)的實(shí)際情況及時(shí)更換節(jié)流器嘴，保證氣體能力可以處于一個(gè)較好的環(huán)境當(dāng)中，并且長期處于穩(wěn)定生產(chǎn)的狀態(tài)。除此之外，及時(shí)對(duì)節(jié)流器嘴進(jìn)行更換，還可以減少關(guān)閉氣井的次數(shù)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性而言是一個(gè)巨大的保證。其實(shí)要想保證節(jié)流器嘴的更換工作，具有科學(xué)性合理性的特點(diǎn)，不僅保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，也可以保證成本控制的相關(guān)要求，現(xiàn)場工作人員就需要根據(jù)石油開采的實(shí)際情況，加強(qiáng)節(jié)流氣井泡沫排水的能力構(gòu)建氣田工況的模型。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，輸入相關(guān)的參數(shù)之后，就可以獲得模擬驗(yàn)證方案的可行性效果。在滿足石油產(chǎn)品相關(guān)的需求之后，再將該模型涉及的所有參數(shù)以及實(shí)踐操作的內(nèi)容，運(yùn)用到石油開采的工作中。