同步回轉增壓技術在蘇東南區試驗效果分析

郝冠中，唐曉梅，郝小云，陳 虎，朱 攀，楊青松，張 沂

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

蘇里格氣田是典型的致密低滲氣田，氣井生產初期產量、壓力遞減快，低壓、低產穩產期較長。蘇東南區自2010年投入開發以來，已快速建成30×108m3生產規模，目前低壓弱噴產水氣井近400口，占總井數58%，給氣田開發管理帶來巨大挑戰。為此，2017年在蘇東南區開展了同步回轉增壓工藝試驗，選取了3口試驗井進行對比分析，評價了工藝適用性，為后期推廣應用提供了技術支撐。

1 同步回轉增壓工藝介紹

同步回轉增壓排水采氣工藝，即采用同步回轉多相混輸泵對氣井進行抽吸降壓，降低氣井井口生產壓力，擴大氣井生產壓差，提高氣井生產瞬時流量，同時部分抽吸氣體經增壓后注入油套環空，進一步增強氣井攜液能力，以達到排出氣井井內積液和延長氣井穩產時間的目的[1，2]。

該設備核心裝置為同步回轉多相混輸泵，其零部件主要為轉子、滑板和氣缸，采取徑向吸入、軸向排出的布置方式，轉子與氣缸偏心布置，滑板一端通過圓頭與轉缸連接，另一端嵌入轉子滑板槽內。轉子與轉缸之間形成的月牙形工作腔，通過滑板分割成周期性變化的吸入腔與排出腔，實現工作介質的吸入與增壓排出。混輸泵在運轉時，主軸驅動轉子旋轉，轉子通過滑板帶動氣缸旋轉，實現了轉子與氣缸之間“同步回轉”的運動方式（見圖 1，圖 2，表 1）。

表1 同步回轉壓縮機關鍵參數表

2 工作制度的確定

同步回轉增壓的工作制度是一個周期循環過程，初期關井油管抽吸、套管注氣，然后開井自然排液，最后進行連續注氣循環氣舉。不同階段套壓、油壓、進氣壓力、瞬時氣量在增壓氣舉周期內變化情況（見圖3）。

2.1 關井抽吸、套管注氣階段

此階段是整個循環周期的開始，在該階段關井生產外輸流程，壓縮機不斷從油管取氣注入套管，相對于正常的關井恢壓，同步回轉壓縮機發揮了抽吸作用，將關井時間大大縮小，達到了快速積蓄井筒能量目的。如初期井筒積液嚴重時，可導通生產外輸流程，從采氣支干管抽吸取氣注入套管，補充外來能量。

圖1 同步回轉多相混輸泵基本結構與工作過程示意圖

圖2 同步回轉增壓井口工藝流程示意圖

圖3 同步回轉壓縮機試驗增壓氣舉循環周期

2.2 開井排液階段

此時導通生產流程，氣井在上一階段積蓄的能量將得到釋放，在開井的瞬間，瞬時氣量將達到峰值，遠高于氣井的臨界攜液流量，將大部分井底積液帶出，井筒的流動條件得到改善。

2.3 連續抽吸、氣舉助排階段

第三階段是整個增壓氣舉間歇工作制度的核心階段。隨著氣井產量下降，液體又開始在井底聚積，套壓開始上升，在此階段同步回轉壓縮機從油管抽吸部分氣體經過增壓后重新注入套管，提高氣井攜液能力。當氣井產量進一步下降，連續抽吸、氣舉助排已無法保證氣井正常攜液生產時，進入下一個關井抽吸、套管注氣階段。

3 試驗效果評價

3.1 試驗選井

2017年選取同一井場3口不同生產動態水平井開展現場試驗，氣井基本情況（見表2）。

3.2 典型井分析

以1#井為例，該井2014年10月投產，初期自然連續生產，隨著氣井產量持續下降，此后進入自主間噴、定期泡沫助排連續生產階段。2017年6月開始執行間開+泡排帶液措施，采取開5天、關3天生產制度，生產時套壓1.67 MPa～4.36 MPa波動，關井最高恢復至6.41 MPa。靜壓測試井筒液柱高度500 m。

表2 試驗氣井基本情況統計表

試驗初期采取連續抽吸、氣舉助排，油壓由1.3 MPa最低降至1.0 MPa，套壓持續由3.2 MPa上升至4.3 MPa，排液效果不明顯，且機組長期運行、費用較高。此后優化生產制度，采取周期循環增壓作業，當氣量低于0.8×104m3時采取關井抽吸、套管注氣4 h～6 h；開井排液當套壓開始上升0.2 MPa～0.3 MPa氣量降至1.5×104m3以下、動態表現出積液特征時，采取連續抽吸、氣舉助排。氣井整體生產平穩，日均產氣量1.4×104m3、增產0.8×104m3，累計產氣 107×104m3，累計產水 14 m3，措施增產效果明顯。

3.3 整體效果評價

3.3.1 增產效果 2#井因氣井產能較低，制定了“關井油管抽吸、套管注氣20 h，開井后直接連續抽吸、氣舉助排生產4 h”制度，日均產氣量0.5×104m3、增產0.2×104m3。3#井產能較好，制定了24 h連續抽吸、氣舉助排生產制度，日均產氣量 1.9×104m3、增產 0.3×104m3。2口井均取得了一定的增產效果。

3.3.2 設備性能 現場試驗從2017年9月～12月，在冬季低溫環境下能夠24 h連續運行，瞬時液量最高達到10 m3/d時，氣缸和潤滑油系統均能夠穩定運行。同時由于能實現氣液混相輸送，現場無需再增設分離器、采出水儲罐，降低了運行管理工作量和采出水拉運費用。

3.3.3 經濟效益 單套機組增壓作業費用按工作時間進行計費，每24 h費用為6 000元。為保證經濟效益，可選擇對大井叢產氣量0.3×104m3/d～0.6×104m3/d的3口直定井，產氣量0.8×104m3/d～1.2×104m3/d的2口水平井，實施輪換增壓作業。

4 認識

（1）3口井現場試驗情況表明，同步回轉增壓技術具有一定的增產效果。現場實施時需根據氣井產能、臨界攜液流量，合理制定循環增壓生產制度，以提高助排效果。

（2）為保證作業經濟效益，該工藝對實施單井氣量、實施井數有一定的限制，需加強措施選井，建議優選大井叢、具有一定產能的多口氣井實施輪換增壓作業。對于常規柱塞氣舉、速度管柱工藝實施受限的氣井，可作為一種補充助排技術。

（3）通過增大機組處理氣量和排氣壓力（25 MPa以上），可提高抽吸降壓效果與氣舉效率，拓寬工藝適用范圍，對于低壓低產氣井穩產、增產具有重要意義。