川西中淺層氣井速度管柱排采工藝經濟評價

王浩儒 符東宇

中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司采氣一廠, 四川 德陽 618000

0 前言

目前川西中淺層在用速度管柱生產氣井共有21口,由于下入時機、井筒情況等不同,各井在介入速度管柱排采工藝后效果差異較大[1-4]。其中13口井介入后能實現壓差、排液的穩定,有效控制產量遞減速度,增產效果也較為顯著[5-7]。另外8口井由于介入時氣井產量過低或井筒存在污染,介入后出現速度管柱難以啟動或帶液困難出現水淹的現象,總體效果較差。通過統計發現效果較好的氣井介入前平均壓力和產量為5.9 MPa和1.46×104m3,而效果較差的氣井介入前平均壓力和產量僅為2.05 MPa和0.35×104m3。為摸清川西中淺層氣井速度管柱排采工藝經濟效益,在測算工藝成本的基礎上開展了工藝經濟效益分析,為下一步速度管柱排采工藝在川西中淺層氣井的應用提供了選井決策依據。

1 工藝原理

氣液同產井初期地層能量較高,氣體流速高于臨界攜液流速,能正常攜液,進入開發后期，氣井壓力降低,產氣量降至臨界攜液氣量下,攜液困難，形成井底積液,甚至出現水淹停產[8-13]。速度管柱排水采氣工藝是在原油管中下入小直徑的油管或連續油管,使過流面積減小,氣體流速增加,進而提高氣體的攜液能力,避免氣井出現積液或水淹而影響產量[14-18]。式(1)為氣井產量的計算公式,據此可知在相同產能下,油管尺寸越小即油管截面積越小,氣體流速越大,若油管尺寸選擇合適，使氣體流速大于臨界攜液流速，氣井便能實現正常帶液[19-21]。

(1)

式中:A為油管截面積,m2;p為井底壓力,MPa;vg為氣體流速,m/s;Z為氣體偏差因子;T為井底溫度,K;qsc為產氣量,m3/d。

2 工藝成本核算

速度管柱排采工藝為一次性投資類工藝,即費用為一次性投資,投入成本主要包括速度管柱管材費用、作業施工費用、地面流程整改費用、打堵塞器費用(包括氣舉車燃油費、折舊費、易損件等)。

2.1 速度管柱管材費用

速度管柱管材費用主要因管材鋼級的不同而不同。目前國產連續油管按鋼級主要分為CT 70、CT 80、CT 90、CT 100、CT 110五個鋼級,綜合考慮到材質安全系數、抗腐蝕性能、經濟成本及廠家供貨周期等因素,川西氣田速度管柱一般采用CT 80鋼級,其單價為3萬元/t。不同規格、不同下入深度的管柱總量不同,其材料費用也有所差異。目前川西中淺層氣井在用4種管柱規格在單位長度所需的材料費用核算見表1。

表1 不同規格速度管柱單位長度材料費用核算表

2.2 作業施工費用

速度管柱作業施工費用主要包括作業設備折舊費、機組動遷費用、人工費用等。通過統計目前川西中淺層速度管柱井施工費用,發現其與下入深度存在一定的線性關系。通過數據擬合得到了作業施工費用隨下入深度變化的關系式作為作業施工費用的測算依據。速度管柱作業施工費用隨下入深度的變化曲線見圖1。

圖1 速度管柱作業施工費用隨下入深度的變化曲線圖Fig.1 Variation of construction cost of velocity string with different depths

2.3 地面流程整改費用

通過目前流程整改總費用與作業井次核算可知，單井平均地面流程整改費用為0.88萬元/次。

2.4 打堵塞器費用

通過目前氣舉車打堵塞器總費用與作業井次核算可知，單井平均打堵塞器費用為0.752萬元/次。

3 經濟效益評價分析

3.1 測算基礎數據

統計顯示21口中淺層氣井中有17口均采用(31.8 mm)規格的管柱,平均下入深度為2 500 m,大部分井下入深度介于2 200～2 800 m,單井總投資平均為72萬元。依據中國石化《油氣田開發項目經濟評價方法與參數》,遵循有無對比原則,采用“增量法”進行效益動態測算,具體測算數據見表2。

表2 投資效益測算基礎數據表

3.2 經濟效益評價

基于以上數據,對中淺層氣井在不同產量下不同遞減率降低值下的經濟效益進行了核算,結果見表3。經統計，目前在用速度管柱的中淺層氣井下入前平均日均產氣量約為0.7×104m3,下入后氣井產量遞減率降低達10%時稅后內部收益率為11.5%,略高于行業基準收益率8%,稅后凈現值為9.75萬元,投資從經濟角度而言是可行的。目前在用氣井開展速度管柱工藝后初期年遞減率為17%～25%,較中淺層氣井投產初期平均年遞減率32%可降低約7%～15%。據此可以看出速度管柱排采工藝在中淺層氣井具有一定的經濟效益,但總體收益有限。

表1還反映出下入前產量越高,作業后遞減率降低值越大,速度管柱投資的稅后內部收益率及凈現值越高,經濟效益越顯著。下入前日均產氣量在0.3×104m3時遞減率降低值需要達到18%以上項目才有經濟效益,而下入前日均產氣量為1.5×104m3時,遞減率降低值為5%的情況下便可勉強到達投資預期收益。因此為保證速度管柱排采工藝的經濟效益,應盡可能保證在氣井產量較高時下入速度管柱。從在用速度管柱氣井生產情況來看,產量較低時介入工藝的氣井可利用的自身能量有限,特別是產量低于速度管柱的臨界攜液流量的情況下,氣井會出現帶液困難甚至水淹現象,導致增產效益差,經濟效益不足。

表3 中淺層氣井速度管柱工藝投資動態評價表

3.3 敏感性分析

以總投資72萬元、氣價1 400元/1 000 m3、下入前日產氣量0.7×104m3、遞減率降低值為10%為評價值進行了內部收益率的因素敏感性分析(變化率幅度選取為-20%～20%變動),不同影響因素變動下稅后內部收益率見圖2。

從圖2中遞減率降低值的變動對稅后內部收益率影響最明顯,其次是天然氣價格和下入前日產氣量的影響,影響最小的是總投資的變動。圖3可更清晰展示各因素波動時內部收益率的變化情況?；鶞适找媛试趫D3中以黑色虛線進行了標示,可以看出，當總投資增加10%以上，或天然氣價格以及下入前日產氣量下降5.2%以上，或遞減率降低值下降3.9%以上,或內部收益率便降低至基準收益率以下時,投資在經濟上是不可行的。

圖2 不同影響因素變動下稅后內部收益率圖Fig.2 After-tax internal rate of return under different influencing factors

圖3 速度管柱投資內部收益率敏感性分析曲線圖Fig.3 Sensitivity analysis curve of internal rate of return on investment of velocity string

表4列出了中淺層氣井速度管柱項目單因素變化稅后基準平衡值以及各因素影響的敏感度系數,在基準收益率下,天然氣價格、總投資、遞減率降低值以及下入前日產氣量的平衡值分別為 1 327 元/103m3、79.2萬元、9.61%以及0.66×104m3。

表4 速度管柱項目單因素變化稅后基準平衡值表

4 結論

1)以中淺層氣井實施速率管柱排采工藝前日均產氣約0.7×104m3,實施后氣井產量遞減率平均降低10%來看,稅后內部收益率為11.5%,略高于基準收益率8%,工藝具有一定經濟效益。

2)下入前產量越高,作業后遞減率降低值越大,速度管柱投資的稅后內部收益率及凈現值越高,經濟效益越顯著。為保證中淺層氣井速度管柱工藝經濟效益,盡可能在氣井產量較高(大于1×104m3)時下入。

3)工藝實施后產量遞減率降低值的變動對稅后內部收益率影響最明顯,其次是天然氣價格和下入前日產氣量的影響,影響最小的是總投資的變動。