蘇里格南排水采氣工藝技術應用及展望

王 東，李 巖，劉炳森，彭清明

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

蘇里格南排水采氣工藝技術應用及展望

王 東，李 巖，劉炳森，彭清明

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

隨著蘇里格南氣田開發(fā)的不斷深入，低壓弱噴產水氣井逐漸增多，多數(shù)氣井需要采取助排措施。蘇里格南在產水氣井助排方面以速度管柱為主，泡沫排水為輔。對泡沫排水、速度管柱排水采氣工藝技術在蘇里格南氣田的應用現(xiàn)狀、適用條件等進行了介紹。結合蘇里格南氣井實際，介紹了其它可試驗排水采氣工藝技術，這對推動蘇里格南氣田排水采氣工藝技術不斷完善具有一定指導意義。

排水采氣；泡沫排水；速度管柱

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司氣田（以下簡稱蘇南氣田）位于鄂爾多斯盆地中部，區(qū)塊總面積近2 400km2。氣藏主要目的層為石盒子組盒8及山西組山1砂體，氣藏埋深3 400～3 750m。開發(fā)井網采用3×3km的9井叢式井組+水平井混合井網開發(fā)模式。完井采用8.89cm(312in)無油管完井；8.89cm(312in)套管帶太普閥的投球分級壓裂；8.89cm(312in)油套管井下節(jié)流生產。

氣井生產時，井筒內氣體能夠連續(xù)攜液的最低流量稱為氣井攜液臨界流量。當氣井的產氣量小于攜液臨界流量時，液體不能完全被帶出井筒，同時以混合氣柱的形式滯留在井筒中形成積液。

截至2016年7月底蘇里格南全氣田共投產氣井335口，日均開井數(shù)210口左右。蘇南氣井生產4～6個月后，產量大多低于3×104m3/d，日產曲線表現(xiàn)往復性波動，出現(xiàn)積液生產特征。目前單井日均產量為1.65×104m3，90%氣井存在不同程度的積液現(xiàn)象。依據(jù)單井日產、累產動態(tài)對氣井進行動態(tài)分類，結合氣井積液井情況，制定動態(tài)壓力恢復關井制度，以此提高氣井生產效率。但關井壓力恢復影響氣井開井時率；積液嚴重氣井易發(fā)生積液回灌地層，造成近井地帶水鎖；長時間關井，井筒易腐蝕；頻繁激動，儲層裂縫易坍塌；關井易使段塞和環(huán)霧流態(tài)的液體沉降，進一步增加液柱高度。關井壓力恢復不利于氣井的長期有效生產，需研究適應蘇南氣井工藝特點的排水采氣工藝技術。

1 蘇南氣井排水采氣工藝應用現(xiàn)狀

1.1 泡沫排水采氣

泡沫排水采氣，即向氣井內投放某種表面活性劑（起泡劑），活性劑遇到井內積液后，隨著井內氣流的不斷攪動，會形成大量質量較輕的穩(wěn)定水泡沫。降低井筒的能量損失，減少液體的“滑脫”，提高氣井的攜液能力，排出井筒積液目的。泡沫排水采氣工藝具有設備簡單、施工容易、投資小、見效快等優(yōu)點，其主要適用于具有一定自噴能力，產水量不大的氣井[1]。

2014年選取HY-3系列高抗油性泡排劑在蘇南區(qū)塊進行了14口積液氣井泡沫排水采氣現(xiàn)場試驗。在所選氣井積液嚴重，產能較低甚至停噴的情況下，成功將各井積液排出，各井的氣產量得到了較大提高，效果顯著。根據(jù)2014年試驗結果，結合試驗井動靜態(tài)等資料，并參考蘇里格其它區(qū)塊排水采氣經驗，建立試驗工藝井初始加注制度，不斷摸索優(yōu)化泡排工藝制度，并于2015年泡沫排水采氣1 705井次，其中73口井施工后產量大幅增加，效果突出，有36口井泡排后產量有所回升，效果明顯，27口井尚未見效，工藝有效率達80%。

通過分析2014—2015年泡沫排水采氣工藝在蘇南氣田的試驗應用情況和實施效果，基于蘇南氣田積液影響井具有產氣量低、產液量低的實際情況，選擇泡沫排水采氣工藝作為解決蘇南氣田井筒積液問題的主要工藝手段是科學、合理和有效的；可以進一步開展適合蘇南高凝析油液柱的泡排劑室內比選研究；通過對泡排工藝井運行情況及泡排參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測，重點分析泡排不明顯井形成的原因，提高泡排工藝的針對性；適時開展泡排+連續(xù)油管和泡排+增壓復合排水采氣工藝試驗，進一步提高泡排工藝的有效性。

1.2 速度管柱排水采氣

基于井筒兩相流和最小攜液流量理論，通過在井口懸掛較小管徑的油管做為生產管柱，提高氣體流速，降低臨界攜液流量，以增強氣井攜液生產能力，達到排水采氣目的[2]。速度管柱排水采氣具有理論成熟，施工較容易；后期維護管理方便；適用于井筒霧狀流氣井等特點。

2014年年底進行了首輪5口井速度管柱先導性實驗，此次速度管柱提產技術應用于8.89cm(312in)油管在整個大蘇里格區(qū)塊尚屬首例。下入速度管柱前日均氣量8.073×104m3，速度管柱后初期氣量12.039×104m3/d。到2016年6月初生產545天，氣量緩慢下降，目前日均6.306×104m3。

根據(jù)遞減趨勢變化對比5口井實施速度管柱前后的可采儲量變化，實施速度管柱前平均可采儲量2 749×104m3；實施后可采儲量3 757×104m3；平均增量1 008×104m3；

截至2016年6月底，速度管柱措施井完成安裝7個井叢57口井。速度管柱措施生產后氣井積液生產特征得到明顯改善，上半年速度管柱增產3 427×104m3，平均單井增產0.55×104m3。

鑒于8.89cm(312in)油套管生產臨界攜液流量大，9井叢適于工廠化作業(yè)的特點，速度管柱具有臨界流量小，攜液能力強，工廠化作業(yè)周期短等優(yōu)勢，應在蘇南推廣應用。同時速度管柱也有管壁薄，被沖蝕、腐蝕風險大的缺點，建議速度管柱選井應結合地質動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理選擇下速度管柱時機，避免增產效果不明顯，或增產周期較短，同時也要避免因速度管柱本身的最大產量限制，過早下入影響氣井產能的發(fā)揮；應同時考慮氣井速度管柱壽命之間的關系。按照目前情況，開發(fā)井的壽命大都在20年以上，而速度管柱壽命往往由于各種原因，出現(xiàn)腐蝕加快及速度管柱的滑脫等現(xiàn)象；速度管柱下放后有環(huán)空，有條件更好的實施泡排作業(yè),當速度管柱也不能很好排水時，可嘗試泡排助采。

2 蘇南排水采氣工藝技術展望

2.1 同步回轉泵壓縮機排水采氣

同步回轉式壓縮機作為地面增壓裝置，是集氣體壓縮機和液體泵一體的多相增壓裝置，與常規(guī)壓縮機最大不同在于實現(xiàn)地面氣、液兩相混輸。其排水采氣的基本原理是回轉式壓縮抽吸降低井口壓力，短時間內增加井筒壓差，提高氣井的舉液能量，同時降低臨界攜液流量，提高氣流帶液能力；另一方面增大氣井生產壓差，提高地層供給產量。

通過同步回轉多相混輸泵的抽吸，降低井口壓力，增大生產壓差，提高氣體流速和攜液能力，在滿足外輸壓力的情況下，可提高氣井的產氣量和生產時間。

2.2 天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術

天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉工藝是在氣井生產過程中利用壓縮機或氣源井將天然氣作為補充能量沿氣井油套環(huán)空注入井中，注入的天然氣與產氣混合，提高井筒天然氣流速，實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定排水采氣目的[3]。

蘇南氣井采用9井井叢設計，對速度管柱井叢可以選擇地層壓力足夠但產量較小的井關井不生產，一旦速度管柱井產量低于其攜液臨界流量時，通過接入注醇管線或簡單站內流程改造，即可滿足同站高壓井氣舉排水采氣工藝條件。

高低壓井互聯(lián)氣舉排水采氣主要借鑒天然氣連續(xù)循環(huán)技術，井場現(xiàn)有注醇管線可直接作為高壓注氣管線，相較車載式壓縮機或橇裝壓縮機等井口連續(xù)氣舉工藝，其工藝流程簡單，操作管理方便，實施費用較低，投入產出比較高[4]。

2.3 柱塞氣舉排水采氣

柱塞氣舉排水采氣是將柱塞作為井筒內的機械界面，利用開井時柱塞上下部產生的壓差，把柱塞和井內液體舉升到地面。在舉升過程中，柱塞起到一定密封作用，防止氣體竄流及減少液體滑脫，提高舉升效率[5]。

柱塞氣舉屬于間歇氣舉，其動力來源氣于井本身所產出的氣體動能。在具體的柱塞舉升過程中，柱塞充當氣液之間的固體界面，由此減小了液體的滑脫損失。柱塞氣舉排水采氣工藝相比一般的間歇氣舉，可以最大限度地利用氣體的膨脹能量，提高舉升效率。

2.4 排水撬排水采氣

排水撬通過地面專用設備將抽子下到液柱下方，上提抽子，抽子上移時，上端口袋張開帖扶油管內壁，使井下液體隨著抽子上移排出。

排水撬入井介質采用8mm高強度單根彈簧鋼絲，設計提升速度 40m/min，上提力可達 4～5 t，在7.303cm(312in)油管中一次可排液柱1 000m，井口設計了密封盤根，靜密封壓力可達30MPa，動密封壓力可達15MPa，配合地面流程開井排液（卸壓），施工過程安全可控。施工機架采用液壓系統(tǒng)自動伸縮安裝搭建，設計操作臺，施工簡單，井下工具具備防上頂，防卡，脫手功能，保證井下作業(yè)過程安全。適用于井下管柱簡單，積液較嚴重氣井。

2.5 排水采氣工藝技術選擇步驟

氣田排水采氣工藝技術都有其優(yōu)點與局限性。不同的氣井條件采用合適的排水采氣方法；同時排水采氣工藝技術研究又是系統(tǒng)的科學技術發(fā)展工程。針對不同條件積液氣井應采取不同或多種工藝的組合技術,在優(yōu)選排水采氣工藝技術上還有待進一步的研究。通用的“7步法”也同樣適用于蘇南排水采氣工藝技術的選擇。即：①通過氣井積液判識方法，確定積液氣井；②利用氣井液面測試方法，確定積液氣井的積液位置；③利用井筒積液量計算方法，計算積液氣井的積液量；④根據(jù)氣井生產特征，選擇合適的排水采氣工藝措施；⑤制定排水采氣實施方案，優(yōu)化和調整工藝參數(shù)；⑥根據(jù)措施前后生產情況，評價氣井措施效果；⑦形成氣井生產管理制度。

3 結論

1）建議加強氣井運行情況及其運行參數(shù)的監(jiān)測和分析，對氣井今后可能遇到的問題作出合理的預測，并進行對策研究。

2）目前，蘇南所采用的泡沫排水采氣及速度管柱工藝技術都有明顯的效果，應繼續(xù)對泡排劑泡沫持續(xù)時間、不同井徑舉升時間效果和受高凝析油含量影響的效果評價及對速度管柱井位、下入時機進行優(yōu)選。

3）天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉及柱塞氣舉是目前較為成熟的排水采氣工藝技術，速度管柱井叢具備同井叢井間串聯(lián)氣舉條件，天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉可作為將來速度管柱井積液后排水措施；適時開展柱塞氣舉試驗。

4）同步回轉泵增壓技術目前在蘇里格已累計近30口井試驗數(shù)據(jù)，蘇南可吸取蘇里格經驗，選取少量井進行試驗。

5）建議加強對排水撬等國內外排水采氣新技術及其應用情況的跟蹤調研，在此基礎上，拓寬小產水量井實施排水采氣的技術思路，增加排水采氣工藝技術的多樣性。

[1]薛海東,劉大永.井下節(jié)流氣井泡沫排水采氣工藝技術探索[J].科技資訊,2008(23)：51.

[2]趙彬彬,白曉弘,陳德見,等.速度管柱排水采氣效果評價及應用新領域[J].石油機械,2012,40(11)：62-65.

[3]王心敏,賈浩民,寧 梅,等.靖邊氣田同站高壓井氣舉排水采氣工藝流程改造效果分析[J].天然氣工業(yè),2013,33(2)：37-42.

[4]徐 勇,穆謙益,楊亞聰,等.長慶氣田開發(fā)模式及地面配套工藝技術[J].天然氣工業(yè),2010,30(2)：102-105.

[5]任彥兵,張耀剛,蔣海濤.柱塞氣舉排水采氣工藝技術在長慶氣田的應用[J].石油化工應用,2006,25(5)：26-30.

With the development of the gasfield in southern Sulige,the number of low-pressure weak-jeting water-producing gas wells is increasing gradually.Most gas wells need to take auxiliary production measures to help them.In the gasfield of southern Sulige,velocity string drainage is main measures,and foam drainage is auxiliary measures.The application status and application conditions of foam drainage and velocity pipe drainage gas-production technologies in Sulige gas field are introduced.Combined with the reality of the gas wells in Sulige gas field,other test drainage gas-production technologies are introduced,which will be of guiding significance for the continuous improvement of drainage gas production technology in Sulige gas field.

drainage gas production;foam drainage;velocity string

王 東（1977-），男，高級工程師，主要從事天然氣開發(fā)、集輸系統(tǒng)研究和管理工作。

2017-07-11