羊草氣田井下節流技術適用性研究

崔雷（大慶鉆探工程公司試油測試公司）

羊草氣田主要目的層為下白堊統泉頭組泉四、三段的扶余和楊大城子油層。為低產（氣藏千米井深穩定日產量平均為0.51×104m3）、中孔隙度（孔隙度14%）、低滲透率（滲透率3.5 mD）氣田。扶余油層頂面埋藏深度1 090～1 710 m 。自1987 年升81井投入開發以來，目前有3口生產井，初期平均地層壓力15.62 MPa。扶楊油層地層壓力系數0.894～0.996。全區扶楊油層溫度為58～88 ℃。設計新井5口，預計建成產能5.68×104m3/d，建成年產能0.19×108m3。為有效降低氣井井口壓力，節約地面管線建設成本，預防水合物生成，同時提高氣井攜液能力，開展井下節流適用性研究。

1 井下節流技術原理及特點

1.1 節流降壓原理

井下節流工藝是通過鋼絲投送節流器，坐卡在井下適當位置[1]，氣體通過節流嘴時產生壓降，使節流后的氣流溫度高于該壓力條件下的水合物形成溫度，有效防止水合物生成、取消地面保溫裝置、減少注醇量、節約維護成本，提高氣井攜液能力。同時降低地面管線承壓指標和沖蝕，節約管線投資成本。

1.2 技術特點

井下節流技術通過鋼絲作業投撈節流器，作業不需要關井，在不影響氣井生產的情況下，通過節流可以降低氣井液柱重力梯度，使氣體舉升液體能力增加[2]，提高氣井排水增氣能力；同時降低井口壓力，節約地面輸氣管道成本，提高經濟收益率；還可以破壞水合物形成條件，有效預防水合物凍堵。

2 井下節流參數設計

2.1 新井井口溫度、壓力預測

按照地層壓力為15.62 MPa，地層溫度88 ℃，油管尺寸為2in條件下生產，利用PIPESIM軟件對宋18-2 井、升71-1 井、宋183-1 井、宋171-1井、宋18-1 井等五口井進行了井口溫度、壓力預測（圖1～圖2）。經過軟件預測井口溫度范圍為9～13 ℃，井口壓力范圍為13～14 MPa。

圖1 節流前預測井口溫度

2.2 節流參數計算

羊草氣田外輸壓力為3 MPa，節流后的井口壓力稍高于外輸壓力，據此計算了井下節流氣嘴的直徑和下入深度，計算最小下入深度為720 m。由于初期氣井產凝析水，故將氣嘴放在凝析水析出點以下，有利于凝析水的攜出，最終計算結果見表1。升81 井等待報廢，不考慮節流；宋18 井井口油壓稍大于外輸壓力，不考慮節流。

表1 節流參數設計

3 水合物分析

氣井水合物形成主要取決于天然氣組分、壓力和溫度[3]，在天然氣組分一定條件下，系統的壓力越高，形成水合物的初始溫度越高，水合物越易形成。

羊草氣田升81 區塊根據升81 井天然氣分析資料，扶楊油層天然氣屬于干氣，天然氣相對密度為0.605 2，甲烷含量91.6%，乙烷含量1.1%，氮氣含量6.1%。碳同位素（C13）值為-29‰～-36‰，重烴含量小于10%，與深層侏羅系天然氣性質相似。宋18區塊根據升71、宋17、宋18、宋20井天然氣分析資料，扶楊油層天然氣屬于干氣，天然氣相對密度0.584 7，甲烷93.5%，乙烷1.41%，丙烷0.46%。碳同位素（C13）值為-31.30‰～-37.68‰，屬深層侏羅系與中淺層混合氣。

利用羊草氣田天然氣組分含量計算水合物生成曲線（圖3），節流前井口溫度為8～12 ℃，壓力為13～14 MPa，井口壓力大于水合物生成壓力，具備水合物生成條件；節流后井口溫度為10～15 ℃，壓力為4～6.5 MPa，壓力低于水合物生成壓力，因此不具備水合物生成條件。但受季節（環境溫度）及生產制度變化（開、關井時井口溫度、壓力變化）影響，冬季生產、開關井過程中有生成水合物的可能。

圖3 水合物生成曲線

4 積液分析

4.1 羊草氣田氣、水分析

依據《羊草氣田開發方案》，3 年穩產期內，5口新井的產氣量、產水量相對穩定。3 年以后產氣量按10%規律遞減，產水量按50%規律遞增。并且從單井剖面來看為上氣下水，沒有統一的氣水界面。

生產初期，5 口新井產出水為凝析水，由飽和含水量與析出水量隨深度變化曲線可以看出：兩條曲線的交叉點即為凝析點，凝析點深度分布在960～1 210 m，隨著氣藏的持續開采，凝析點加深，并且產出水轉換成地層水[4]（圖4）。

4.2 氣井攜液能力分析

依據8口氣井的溫度、壓力預測、計算了各井臨界攜液氣量（圖5）。8口氣井配產氣量均小于臨界攜液氣量，表明8 口氣井產水后攜液能力較差，氣井一旦出水面臨積液的危險。

根據設計的氣嘴嘴徑和下入深度計算得出節流后的實際產氣量也小于臨界攜液氣量（圖6），節流后同樣面臨氣井積液的問題。節流后應輔助排水采氣措施，推薦采用定期泡沫排水措施，防止節流后井筒積液，影響氣井產氣量[5-6]。

圖4 開發年限與凝析點深度

圖5 節流前攜液能力

圖6 節流后攜液能力

5 節流成本分析

對羊草氣田6口井的施工工藝經費進行了測算（表2），包括單井測試費用，單井工具費用，有效期和年度總費用。

測算標準：單井單次井下節流成本6萬元，其中節流器費用每套3萬元；測試費用每井次3萬元。

表2 節流工藝成本費用估算

從表2可以看出：在氣井穩產期內，有效期按照12個月計算，6口井井下節流工藝施工年度總費用為36 萬元。穩產期后，有效期按照6 個月計算，6口井井下節流工藝施工年度總費用為72萬。

6 結論

1）依據羊草氣田開發方案配產數據，羊草氣田井下節流在技術上可行，井下節流后氣井不具備水合物生成條件。但考慮到季節、生產制度的變化，建議做好水合物防治措施。

2）穩產期內產氣量穩定、產水量較少，井下節流后可以不考慮積液問題。穩產期后產氣量下降，產水量上升，氣田可能面臨積液問題，并限制井下節流技術的應用，需要做好排水采氣準備。

3）穩產期內，節流器有效期按照12 個月，6口井年費用為36 萬元；穩產期后，節流器有效期按照6個月，6口井年費用為72萬元。

4）從降低地面投資角度考慮，需要進行節流前后的地面投資預算井下節流技術能夠實現節流降壓目的，節流后氣體流速增高，有利于氣井攜液，提高氣井產氣量。