出砂監(jiān)測技術(shù)在儲氣庫注采井中的應(yīng)用前景

王月

摘要：地下儲氣庫開發(fā)方式與一般氣田不同，有注氣和采氣兩種運行方式。根據(jù)調(diào)峰保供需求儲氣庫注采井必須在短期內(nèi)快速地注入和采出大量天然氣[1]。在這樣大吞大吐的過程中，一年之中地下儲層砂體受到兩個截然相反方向的沖刷，經(jīng)過儲氣庫多輪注采后，儲層內(nèi)膠結(jié)疏松的砂會從基巖上脫落，隨天然氣進入井筒，排到地面。這樣不僅會傷害儲集層，也會對井下工具、井筒以及地面管線造成沖蝕、磨蝕，同時造成各類管線發(fā)生減薄，甚至磨穿，最終造成經(jīng)濟損失。

關(guān)鍵詞：地下儲氣庫? 出砂? 沖蝕? 磨蝕? 出砂監(jiān)測

引言

油氣井出砂為油氣田開發(fā)過程中常見的問題，大量出砂或持續(xù)出砂，將會產(chǎn)生油管砂堵、設(shè)備損壞等危害，嚴重出砂還可能影響油氣井正常的生產(chǎn)，給安全生產(chǎn)帶來重大隱患，進而縮短油氣井的壽命。儲氣庫注采井普遍存在大吞大吐的現(xiàn)象，經(jīng)過儲氣庫多輪注采后，儲層內(nèi)膠結(jié)疏松的砂會從基巖上脫落而造成注采井出砂。

開展儲氣庫注采井出砂實時監(jiān)測技術(shù)的研究，能夠研制出一套持續(xù)、實時監(jiān)測儲氣庫注采井出砂系統(tǒng)，對于確定多輪注采后儲氣庫注采井采氣量有著重要指導意義。目前國內(nèi)研究了多種管道含砂檢測方法，包括：聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法和聲納檢測法等。其中較成功且多數(shù)油氣田使用的出砂監(jiān)測技術(shù)主要以聲波檢測法為主[2]。

1 儲氣庫注采井出砂危害

儲氣庫注采井具有短期內(nèi)注采大量天然氣的特點，國內(nèi)儲氣庫單井日采氣量均在20×104m3以上，其年化采采出速度是普通氣藏開發(fā)的20～30倍。隨氣體采出地面的砂粒和高速流動的氣體一起，沖刷井筒管柱、井下工具和地面流程中的設(shè)備、管道、管件，使之加速損壞，降低安全系數(shù)，同時還會導致閥件密封不嚴，給生產(chǎn)、測試帶來危害。

2 地層出砂機理

疏松砂巖氣藏在開發(fā)過程中，由于地層膠結(jié)弱，儲層中存在弱膠結(jié)的細砂，這部分砂易于啟動，即使是產(chǎn)量很低的情況下也能夠發(fā)生運移。還有一種是儲層骨架破壞而出砂，這部分顆粒受鉆井、完井、射孔等措施的影響而造成出砂。主要原因是受外來壓力所引起的應(yīng)力、應(yīng)變，引起地層出砂。儲氣庫生產(chǎn)壓力周期性變化使骨架巖石受到交變載荷的作用，巖石在強注強采交變載荷作用下會出現(xiàn)損傷使其力學性質(zhì)發(fā)生變化，影響井壁與骨架巖石的穩(wěn)定性從而引起出砂。

3 出砂監(jiān)測技術(shù)工作原理

出砂的過程實際是確定振動系統(tǒng)受到隨機力的激勵而產(chǎn)生的振動。出砂監(jiān)測技術(shù)原理是感受隨天然氣一起流動的砂粒撞擊管壁引起的振動信號，利用氣體撞擊管壁與固體撞擊管壁的聲波頻率不同，采用過濾波電路和信號處理技術(shù)把出砂信號從噪聲中提取出來;然后通過建立的出砂信號與出砂量時間的關(guān)系曲線，實時監(jiān)測不同采氣量下管道中的出砂情況。

4 出砂監(jiān)測技術(shù)試驗研究

為了模擬實時出砂情況，科技人員研制了圖1所示的實時監(jiān)測出砂的模擬系統(tǒng)。模擬了不同流速下出砂頻率的強弱，并確定出砂量的大小。

5 出砂監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用效果

在疏松砂巖氣藏開采過程中容易出砂，若采取完全防砂的方式進行開采，那么既增加了氣井成本，有降低氣藏的開發(fā)速度。儲氣庫注采井更是如此，尤其是儲氣庫承擔著調(diào)峰保供的責任，若一味防砂。采氣量將大大降低，無法參與應(yīng)急保供。但是采用出砂監(jiān)測技術(shù)后，就可以準確獲得采氣量與出砂量的關(guān)系，綜合考慮，采取允許地層適量出砂的開采方式，獲取最大經(jīng)濟效益。

6 結(jié)論

通過出砂監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可以分析注采井出砂風險，得出注采周期對注采井出砂的影響規(guī)律。修正出砂指數(shù)公式，能夠預測注采井的出砂周期和出砂程度，有效指導儲氣庫注采井先期防砂完井方式的選擇，合理制定生產(chǎn)制度控制注采井出砂，保證儲氣庫穩(wěn)定運行。中國儲氣庫正處于發(fā)展階段，儲氣庫注采井數(shù)快速增加，出砂對儲氣庫注采井影響較大，出砂監(jiān)測技術(shù)可以準確、實時監(jiān)測出砂情況，對儲氣庫注采井采氣量有著重要指導意義，發(fā)展前景較好。

參考文獻：

1 陳顯學，溫海波，遼河油田雙6儲氣庫單井采氣能力評價，新疆石油地質(zhì)，2017（038）006

2 耿瑞芳，李相方，潘新偉，油氣井出砂信號的動態(tài)監(jiān)測與處理，計算機測量與控制，2003.11

遼河油田儲氣庫公司 遼寧 盤錦 124010