低滲透油氣井排液技術(shù)綜述

姚展華，楊姝蔚，胡書博，任秋軍，趙慶杰，陶立達(dá)，王曉磊

（1.渤海鉆探工程有限公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300283；2.大港油田公司a.勘探開發(fā)研究院；b.第五采油廠，天津 300283）①

低滲透油氣田具有地質(zhì)情況復(fù)雜、開采難度大、產(chǎn)能低和經(jīng)濟效益差等特點。俄羅斯難以開采的石油儲量占剩余可采儲量的40%以上，從低滲透油藏中采出的石油占整體產(chǎn)量的25%。近幾年，我國低滲透油氣產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模占到總量的70%以上，已經(jīng)成為油氣開發(fā)建設(shè)的主戰(zhàn)場。僅2008年，低滲透原油產(chǎn)量就占總產(chǎn)量的37.6%，低滲透天然氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的42.1%［1］。

低滲透油層見水后，采液和采油指數(shù)急劇下降，對油田穩(wěn)產(chǎn)造成急劇影響。對于低滲透油氣藏，由于其儲層壓力低，大部分井壓后不能夠依靠地層能量實現(xiàn)自噴，排出入井液體。由于低滲透油氣田產(chǎn)量低，必須采用低成本、易操作的排液方法［2］。壓后排液技術(shù)對低滲透儲層的試油顯得尤為重要。經(jīng)過多年的探索實踐，為低滲透油氣田開發(fā)出了一系列的排液技術(shù)。本文分析了這些技術(shù)的優(yōu)缺點，對高效開發(fā)低滲透油氣藏具有指導(dǎo)意義。

1 抽汲排液工藝技術(shù)［3］

1.1 抽汲原理

抽汲誘噴是一種降低壓井液液面的方法，即，將專門的工具（抽子）接在鋼絲繩上，下入井筒中，在油管中作上、下往復(fù)運動。當(dāng)上提抽子時可迅速把抽子以上的液體提升至地面，在抽子下面產(chǎn)生低壓，使油層液體進入井內(nèi)，達(dá)到降低液面，降低油層回壓的目的。抽汲時一般將抽子下到液面以下150～250 m，上提時可以在井底產(chǎn)生1.5～2.5 MPa的壓降，堵在井底附近油層的污物在液流的沖刷攜帶下，被排到井內(nèi)。這種方法的誘噴程度較替噴大，多用在靠改變井內(nèi)液體相對密度仍不能達(dá)到誘噴目的的油井。

1.2 抽汲工藝的局限性［12］

抽汲排液具有快捷、有效、經(jīng)濟的特點，是低壓低產(chǎn)儲層排液方式應(yīng)用最廣泛的一種排液方式。但常規(guī)抽汲排液技術(shù)存在許多缺點：

1）單次抽汲液量偏低，抽汲工作效率較低。

2）防噴盒密封性能較差，抽汲時易引發(fā)井控安全問題，存在著較大的安全隱患；同時，由于抽出液體直接噴濺至井場，造成較大的環(huán)境污染。

3）非自噴井抽汲試油時石油伴生氣不能密閉分離，會造成在井場內(nèi)彌漫聚集，容易引起火災(zāi)或人員中毒等事件發(fā)生。

4）儲層吐砂時、易發(fā)生砂卡，造成井下復(fù)雜。

長慶油田井下公司經(jīng)過多年研究，形成了密閉安全抽汲排液技術(shù)，較好地解決了以上幾個問題。但是，抽汲排液技術(shù)在有伴生氣及純氣井的情況下，安全性較低，無法滿足安全、環(huán)保要求，建議此種情況下不采取抽汲排液技術(shù)。

2 水力泵排液技術(shù)

2.1 排液原理

水力泵排液主要有水力噴射泵和水力活塞泵排液技術(shù)2種。常采用的是水力噴射泵排液，如圖1。其原理是：由進口泵入高壓動力液，通過噴嘴、喉管及擴散管時，在噴嘴與喉管處形成一個負(fù)壓區(qū)，從而吸入并攜帶地層液體，經(jīng)出口返出地面，進行分離和計量。

圖1 水力泵工作原理示意

2.2 技術(shù)特點

1）與常規(guī)排液工藝（例如液氮排液，汽化水降液面、抽汲或利用單純的NAVI泵、螺桿泵等）相比，能夠?qū)崿F(xiàn)大量、連續(xù)排液。所以，水力泵排液工藝特別適用于低壓漏失井、出砂井、低壓稠油井或措施改造后需要排液的油氣層。

2）速度快、強度大是水力泵排液的最大優(yōu)點。同時在泵排前可以采取擠地層清洗劑、降黏劑或酸液等措施，然后立即進行返排液。水力泵動力液能夠加溫（達(dá)85℃）同時也可以加入降黏劑、破乳劑、降凝劑，解決了高凝稠油井試油（測試）及排液的困難之處。

3）能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、大量深排強排，水力泵下深可達(dá)3300m，可負(fù)壓至3000m，所以對地層有一定的解堵作用，從而了解地層的最大真實產(chǎn)能。

4）水力噴射泵排液的全部過程可以下入壓力計進行監(jiān)測記錄，所以可以提供排液過程中的地層流動壓力變化情況，這樣取得排液數(shù)據(jù)更加真實，且便于分析。

水力噴射泵排液一般不受井深、井溫、井斜、稠油、含氣層、套管大小以及現(xiàn)場條件的限制，應(yīng)用條件寬松，相對于其他排液方式則更加安全環(huán)保。

適用于地層壓力較低的稠油井、低壓漏失井（鉆井期間漏失嚴(yán)重或動液面很低）以及壓裂、酸化等措施改造后需要連續(xù)大量排液的試油層的排液求產(chǎn)。但水力泵排液技術(shù)也有其局限性，例如：水性難以判斷、高壓低滲層中應(yīng)用效果相對較差［4－6］。

3 伴注液氮自噴排液技術(shù)

3.1 排液原理

該排液技術(shù)主要是通過在壓裂或酸化泵注的同時按一定比例伴注氮氣，使氮氣隨壓裂液一起進入地層，壓裂后放噴時，氮氣在壓力、溫度變化下體積膨脹，使進入地層的液體返排時因混有氣體而降低密度，從而達(dá)到地層壓力大于井筒混合液柱壓力而能夠快速自噴返排的目的。后期通過關(guān)放，依靠地層能量將液體排出乃至排盡［7－9］。

3.2 工藝特點

1）工藝簡單，施工方便。

2）排液速度快，效率高。

3）對地層傷害小，施工安全程度高。

液氮伴注工藝適合于所有壓裂酸化改造的低滲透油氣井，但也存在著其缺點，例如施工成本較高，對于地層能量低，滲透性差，含氣量低的井后期排液沒有效果。此工藝與水力泵排液相結(jié)合，效果較好。

4 連續(xù)油管＋液氮助排工藝技術(shù)

4.1 排液原理

連續(xù)油管排液是通過在采氣樹上安裝連續(xù)油管設(shè)備，將連續(xù)油管下入油管內(nèi)，通過連續(xù)油管泵注液氮，利用氮氣能量降低液面深度，達(dá)到排液目的。

排液過程如圖2所示：連續(xù)油管下到井內(nèi)靜液面以下，注入氮氣，氮氣從井內(nèi)連續(xù)油管端頭排出，沿環(huán)空上升，帶動液體克服摩阻壓力和靜液柱壓力快速上升到井口，氮氣從流體混合物中釋放出來，完成排液過程。

圖2 連續(xù)油管液氮助排示意

4.2 工藝特點

優(yōu)點：

1）排液速度快，效率高，具有施工快捷、可邊排邊下并連續(xù)排液。

2）掏空深度大，可達(dá)3500m 以上，尤其對深井排液有明顯的優(yōu)勢。

3）對地層傷害小，施工安全程度高。

4）氮氣屬于惰性氣體，所以不管在運輸或施工過程中都不會發(fā)生燃燒或爆炸而釀成事故，同時由于在氣舉泵注過程中可以根據(jù)井內(nèi)壓力變化隨時調(diào)整油管入井深度和氮氣排量，這樣就不會產(chǎn)生超壓現(xiàn)象，安全生產(chǎn)得到充分保證。

缺點：

1）施工設(shè)備安裝復(fù)雜，動用車輛多，成本高。

2）地層產(chǎn)水情況下排液效果差。

3）對低產(chǎn)量、較深氣井見效速度慢。

連續(xù)油管液氮排液技術(shù)適用于地質(zhì)資料顯示較好，壓后油套無法連通的油氣井。

5 套管反注氣舉排液技術(shù)

5.1 排液原理

利用增壓設(shè)備將氣舉介質(zhì)從油套環(huán)空注入，頂替井筒液體從油管返出。隨著氣舉介質(zhì)注入量和舉升液體高度的增加，氣體壓縮儲能，當(dāng)注入氣體頂替至油管管鞋位置后停注，這時隨著油管液柱壓力的降低，壓縮氣體膨脹釋放壓能，將油管內(nèi)剩余的液體舉出，達(dá)到排液目的。

5.2 工藝特點

1）排液速度快，效率高。

2）適應(yīng)任何尺寸套管的井筒。

3）工藝簡單，動用設(shè)備少。

4）對低壓高滲儲層在排液過程對地層會產(chǎn)生回壓傷害。

反替氣舉排液方法對于井底積液、地層能量較好的井，具有工藝簡單，排液速度快的特點。適用于地層不產(chǎn)水，井筒有積液，單靠地層能量無法自然噴通，需要有一定助排誘噴措施才能在地層能量的貢獻下噴通需排液的井。

6 氮氣泡沫排液技術(shù)［10－12］

6.1 排液原理

利用氮氣泡沫發(fā)生裝置，產(chǎn)生低密度氮氣泡沫，循環(huán)進入井筒，排出井筒及入地液體，逐漸降低井筒液柱壓力，實現(xiàn)排液目的（如圖3所示）。

圖3 氮氣泡沫排液技術(shù)原理

6.2 工藝特點

氮氣泡沫排液技術(shù)既可用于產(chǎn)水氣井，也可以用于油氣合采井。主要特點：

1）密度低且方便調(diào)節(jié)，作為入井液便于控制井底壓力，減少漏失和污染。

2）黏度高，低摩阻，攜液能力強。

3）壓縮系數(shù)大，助排性能好。

4）氮氣是惰性氣體，此排液技術(shù)安全性較高。

7 泡沫排液棒排液技術(shù)［12］

7.1 排液原理

泡沫排水采氣就是從井口向井底注入某種能夠遇水起泡，或者達(dá)到一定壓力后起泡的表面活性劑（即起泡劑），井底積水與起泡劑接觸后或壓力達(dá)到一定時，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度水泡沫，隨氣流攜帶到地面。泡沫排液棒如圖4。

圖4 泡沫排液棒

7.2 泡沫棒性能

1）攜液性能泡沫排水劑濃度（以排水棒總質(zhì)量計）的增加，其攜水能力增強。但達(dá)到排水棒所含起泡劑表面活性劑的CMC（0.3%）值時，攜液量隨濃度的提高增加甚微。因此排水棒的現(xiàn)場使用量應(yīng)根據(jù)產(chǎn)液量情況進行估算。

2）抗鹽性能氣井泡沫排水棒在氯化鈉含量為3.5%的惡劣條件下，仍有較好的攜液效果。一般氣井中的地層水礦化度遠(yuǎn)達(dá)不到這樣高的含鹽量。

7.3 工藝特點

1）泡沫排水棒投放操作簡便，無需動用大型設(shè)備，節(jié)省了人力物力。

2）該工藝投資較少，見效快，有利于在氣井上大量推廣使用。

3）氣井泡沫排水棒在高含油以及地層水礦化度高的條件下，仍保持較好的功能。

4）泡沫排水棒能更加有效地提高舉液能力，排出井內(nèi)液體，降低井底回壓，提高產(chǎn)氣量。

5）適用于氣井長期低產(chǎn)量產(chǎn)水且氣流攜液能力不足時，對壓裂酸化等作業(yè)后井筒內(nèi)積液嚴(yán)重的氣井，需要與其他排液方法配合進行才能發(fā)揮效果。

8 氣舉閥氣舉排液技術(shù)

8.1 排液原理

氣舉閥排液原理如圖5。通過地面泵注設(shè)備向油套環(huán)空注入高壓氣體，該氣體通過氣舉閥進入油管，用以降低油管內(nèi)流體的密度，同時在氣體膨脹能的作用下，油管內(nèi)液體被快速攜帶出井口。氣舉閥排液中所采用的氣舉閥為套壓閥，采用降低注氣壓力設(shè)計法。該方法的要點是逐級降低打開井下各級氣舉閥的套管注氣壓力，以保證通過下一個工作閥注氣以后，關(guān)閉上部各氣舉閥［12－14］。

圖5 氣舉閥排液示意

8.2 工藝特點

1）氣舉閥排液速度快、效率高，減少液體在地層中的滯留時間，最大限度減少殘余液體對地層的二次污染。

2）氣舉閥排液深度大，能夠滿足深井排液需求。

3）氣舉閥排液與現(xiàn)場制氮設(shè)備配合，簡潔方便。

4）對于產(chǎn)液量較大的井，該技術(shù)不能反復(fù)循環(huán)進行氣舉排液。

9 叢式井套管充氣排液技術(shù)

為降低低滲透氣田開發(fā)成本，采用叢式井開發(fā)方式。在實際生產(chǎn)中部分施工井在改造后都可以依靠壓裂酸化時伴注的液氮及儲層自身的能量放通。但個別井由于儲層能量不足等原因未能一次放通，為了加快排液速度，縮短施工周期，節(jié)約施工費用，嘗試采用鄰井套管充氣排液技術(shù)，效果顯著（相當(dāng)于使用現(xiàn)場制氮車氣舉助排）。

9.1 排液原理

通常，在一個叢式井場首先對儲層顯示比較好的井進行試氣改造，壓后第1次油放排通以后立即將井架移至另一口井，進行試氣作業(yè)；當(dāng)?shù)?口井壓裂結(jié)束后，第1口排液基本結(jié)束，若第2口井壓后油放不通，則用油管從第1口井引天然氣，套管充氣對第2口井助排，一般都能舉通，以此類推，可以實現(xiàn)叢式井場多口井的氣舉助排。

9.2 要求及特點

1）臨井要有一定的關(guān)井壓力（目前生產(chǎn)井的關(guān)井壓力普遍為21.0～24.0 MPa），為氣舉提供能量。

2）必須連接固定好高壓管線。

3）采用叢式井套管充氣排液時幾乎沒有成本支出，屬于超低廉價排液方式。

4）該工藝簡單、操作性強，適用于所有叢式井。

10 結(jié)論

1）低滲透油藏的儲量大，是未來油田開發(fā)的重點。但是，地層的壓力低，需要進行井筒排液作業(yè)才能正常生產(chǎn)。

2）現(xiàn)有幾種油氣井排液技術(shù)都有各自的特點與缺點，沒有任何一種排液技術(shù)能夠適用所有油氣井，要根據(jù)排液目的要求及各個井況的特點去選擇合適的排液方法。選擇排液技術(shù)的首要原則是安全、環(huán)保、經(jīng)濟，只有做到這一點，才能更加有效合理的施工。

3）對于抽汲排液技術(shù)，需解決安全、環(huán)保等問題。對于水力泵排液技術(shù)，需解決水性實時判斷問題，以及水力泵在高壓低滲層中的排液效果差的問題。

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