氣井井下節(jié)流排水采氣工藝難點及對策

黎昌波，黃煥全，何海林

（西南油氣分公司采氣三廠，四川德陽 618100）

1 井下節(jié)流排水采氣工藝難點

為了整體提高氣井井下節(jié)流排水工藝的使用效果，以我國某氣田的四口氣井作為研究的對象，開展一系列的實驗操作，重點研究氣井井下節(jié)流排水工藝的特點以及相關(guān)的注意事項。在進行實踐操作的過程當中，研究人員在氣井的2 780m深度的位置安裝節(jié)流器。需要注意的是，在進行截流器的安裝工作時，現(xiàn)場工作人員必須要對它的深度進行嚴格的控制，所有節(jié)流器的安裝深度都不能高于2 850m。而且要想獲得較為明顯的實驗效果，在進行實驗操作的過程當中，需要優(yōu)先選擇卡瓦式節(jié)流器，它的應(yīng)用價值相對較高，同時也可以獲得更為準確的研究數(shù)據(jù)。現(xiàn)場研究人員按照視口氣井的實際情況分別安裝了節(jié)流器，氣嘴的直徑根據(jù)氣井的實際情況進行了合理的選擇。

經(jīng)過大量的實踐研究，可以發(fā)現(xiàn)在進行井下節(jié)流排水采氣工藝研究的過程當中，此次研究過程所使用的卡瓦式節(jié)流器，在1 900~2 500m之間的深度可以獲得較為明顯的應(yīng)用效果，不僅可以提高產(chǎn)品開采的效率，還可以保證了整個開展工作的穩(wěn)定性。對于整個石油企業(yè)來說，運用該類型的節(jié)流器進行產(chǎn)品的生產(chǎn)，能夠為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟效益。

但是經(jīng)過長期的研究可以發(fā)現(xiàn)這些類型的節(jié)流器在經(jīng)過長時間的運行之后，仍然會出現(xiàn)各種類型的故障問題。將這些故障問題分為三種不同的類型。

1）氣井在進入到泡排工作階段之后，整個氣井的攜液能力得到了明顯的提升，那么油管當中的液體很有可能會進入到臨界的狀態(tài)。在進入到該狀態(tài)之后，整個節(jié)流器內(nèi)部的壓力就會發(fā)生變化，其下降的幅度越來越大，但是它并不會對整個油管當中的液體產(chǎn)生量產(chǎn)生消極的影。所以可以認為，在進入到泡排工作狀態(tài)之后，其設(shè)備的運行情況不能真正地對井底液體產(chǎn)生情況進行影響，但是整個節(jié)流排水采氣的效果卻會出現(xiàn)嚴重下降的情況。

2）在進行石油產(chǎn)品開采工作期間，工作人員需要向氣井當中注入起泡劑才可以獲得相關(guān)的石油開采效果，但是如果所注入的起泡劑量已經(jīng)超過1 000mL，那么現(xiàn)場工作人員就不需要繼續(xù)向氣體內(nèi)增加起泡劑，如果繼續(xù)加入起泡劑，那么氣井運行期間的各種設(shè)備就會進入到臨界狀態(tài)，而且持續(xù)增加液體之后泵壓的原有價值以及作用將無法發(fā)揮。如果現(xiàn)場工作人員已經(jīng)針對其境內(nèi)的開采工作進行深入地了解并使用不同的措施開展套牌的工作，但是因為受到消毒的影響，進入到氣體內(nèi)的起泡劑數(shù)量相對較多，排出來的起泡劑數(shù)量相對較少，那么在設(shè)備運行一段時間之后，套管當中的起泡劑含量就會大幅度的增加，甚至整個套管內(nèi)部都是起泡劑。此時，工作人員繼續(xù)向套管注入起泡劑，無法真正地將產(chǎn)品作用其中，而整個節(jié)流排水采氣的效果也會嚴重的下降。從另一個角度進行分析，在開展氣井井下節(jié)流排水工作時，氣井的位置容易出現(xiàn)間斷的泡沫段，這些泡沫段的出現(xiàn)也會使得整個天然氣的攜液能力不斷下降。

3）在開展實踐操作的過程當中，雖然有部分氣井內(nèi)部也已經(jīng)根據(jù)實際情況進行節(jié)流器的安裝操作，但是機體內(nèi)部也出現(xiàn)了非常嚴重的積液情況，之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因是井底液體本身的存在，就使得井底的壓力不斷地上升。井口位置處的套款壓力在上升之后，氣井內(nèi)部就會存在較為明顯的壓力差，此時天然氣就無法將液體攜帶到地面上去。所以井底液體的存在，會使得天然氣開采的效率不斷地下降，天然氣開采的成本投入也會不斷地提升。

2 氣井井下節(jié)流排水采氣工藝難點對策

2.1 優(yōu)化裝置氣嘴直徑

以物理學當中的節(jié)流理論作為基礎(chǔ)，在一般的情況下，可以將整個節(jié)流器內(nèi)部的液體流動狀態(tài)分成兩種不同的類型，分別是亞臨界流動的類型以及臨界流動的類型。雖然這兩種不同的流動狀態(tài)，在其特點以及性質(zhì)方面相似性相對較高，但是從其本質(zhì)的角度分析，仍然存在較為明顯的差異。要想了解流體的實際流動狀態(tài)，就需要針對節(jié)流器的出入口壓力進行監(jiān)控，通過對比出入口壓力的方式進行判斷。在氣井開采的初期階段，井口的集氣管線壓力相對較低，所以在該階段整個節(jié)流器的壓差比較大，但是在進入到穩(wěn)定運行階段之后，節(jié)流器的前后位置產(chǎn)生的壓差就會不斷地下降。在氣井開采的初期階段，節(jié)流器前后位置的壓差比較大，而此時節(jié)流氣流體會處于臨界流動的狀態(tài)。針對裝置汽嘴直徑進行合理的優(yōu)化，之后整個節(jié)流器內(nèi)部的流體流動狀態(tài)，就可以得到有效的控制，節(jié)流排水采氣的工藝價值就可以得到有效的發(fā)揮。通過上文的分析可以了解到，要想真正地提高截流排水采氣的效果，就需要合理的優(yōu)化氣嘴直徑。

2.2 節(jié)流器改進

節(jié)流器的改進工作其實就是重點針對膠筒進行優(yōu)化以及設(shè)計。可以從膠桶的材料以及膠桶的結(jié)構(gòu)分別進行優(yōu)化。從膠桶材料優(yōu)化工作的角度進行分析，經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗之后，可以發(fā)現(xiàn)不同類型的材料對于節(jié)流器的使用效果以及使用性能會產(chǎn)生較大的影響。其材料的使用性能越高，那么節(jié)流器的使用性能也可以得到較為明顯的優(yōu)化。要想保證交通材料的選取具有科學性合理性的特點，那么在進行優(yōu)化設(shè)計工作時，就需要針對膠桶的硬度、拉伸強度、伸縮率、壓縮率、體積變化率以及材料變化率等多個角度進行分析，將整個材料的硬度從80%降低到78%，將拉伸強度從22%降低到21%， 從材料的伸縮率從410%降低到350%，將材料的壓縮率提高到35%，將其體積變化率降低到11.2%，將整個材料的變形率控制在34%左右。只有保證所有的材料指標都能滿足以上數(shù)據(jù)指標的前提下，才可以真正發(fā)揮出節(jié)流器的使用性能。從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度進行分析，整個節(jié)流器前后位置的壓力差，可以達到10~20MPa之間。受到巨大壓力差的影響之下，整個膠桶就會出現(xiàn)極其嚴重的變形情況。那么工作人員可以選擇關(guān)閉氣井井口的方式，保證截流期前后位置的壓力進入到穩(wěn)定平衡的狀態(tài)，而經(jīng)過一段時間之后，膠桶就可以恢復(fù)到原來的形狀。所以在反復(fù)的變形和恢復(fù)工作當中，膠桶就會出現(xiàn)疲勞損傷的問題，那么節(jié)流器就無法繼續(xù)使用，對于節(jié)流排水采氣工藝會產(chǎn)生嚴重的影響。

2.3 適應(yīng)性分析

石油化工企業(yè)在進行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程當中，氣井采氣工藝技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。但是最近這幾年，隨著氣井的不斷開發(fā)，井底積液的問題越來越嚴重，直接影響到整個氣井的正常生產(chǎn)，同時也會影響到現(xiàn)場工作人員的生命安全。國內(nèi)外石油化工企業(yè)在進行石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)期間，對于各種類型的排水采氣工藝進行了深入的研究，并且根據(jù)社會的發(fā)展不斷地完善以及優(yōu)化這些工藝技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。早在20世紀，前蘇聯(lián)針對石油開采現(xiàn)場的柱塞氣舉工藝的排水方案，獲得了較為明顯的效果。而且經(jīng)過40多年的研究之后，這種工藝技術(shù)的完善程度越來越高。目前為止該工藝技術(shù)的使用價值已經(jīng)可以在原有的基礎(chǔ)上提高了23%左右，通過對某氣田產(chǎn)量的實際生產(chǎn)情況進行分析，在經(jīng)過優(yōu)化之前該工藝的產(chǎn)量相對較低，而優(yōu)化之后其產(chǎn)量提高了23%。

雖然它可以提高石油化工企業(yè)每天的產(chǎn)出量，但是其液體的攜帶量卻比較高，而該項問題將直接影響到了產(chǎn)品的質(zhì)量以及后期的使用效果。所以研究者針對這一情況提出了連續(xù)排液控制的思想，并不斷地優(yōu)化石油開采的工藝。美國學者以該思想作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建了小油管的工藝方案，并且設(shè)計連續(xù)排列最小流速的模型圖為整個管柱排水，采氣優(yōu)選提供了豐富的理論基礎(chǔ)。在開采技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，泡沫排水的技術(shù)也隨之出現(xiàn)，該技術(shù)可以應(yīng)用在產(chǎn)水油田當中并獲得較好的使用效果，目前已經(jīng)使用在多個國家的石油開采工作中。

不同國家對于天然氣石油開采有不同的需求，所以在針對石油開采的內(nèi)容進行研究的過程當中，不同的學者就需要根據(jù)國家發(fā)展的實際情況，從多個角度出發(fā)，研發(fā)出具有較高使用價值的石油開采工藝。井下急流排水采氣工藝不會受到外界溫度的影響，也不會在進入到冬季之后，受外界環(huán)境的影響，出現(xiàn)井口管線凍裂的情況。從整體的情況來看，該項工程的建設(shè)工期相對較短，成本比較低。所以不管是從使用價值還是使用成本的角度進行分析，它都是一種最佳的石油開采工藝。

3 結(jié)束語

在社會快速發(fā)展的背景之下，人們的生活方式發(fā)生了巨大的改變，生活水平不斷提升，所以對于各種類型石油產(chǎn)品的需求量越來越大。那么石油企業(yè)在日常運營的過程當中，就需要根據(jù)人們的實際需求量，提出科學合理的石油開采優(yōu)化策略。從大水量氣井的應(yīng)用角度進行分析，要想避免液體含量過高的問題，現(xiàn)場工作人員就需要根據(jù)石油開發(fā)的實際情況及時更換節(jié)流器嘴，保證氣體能力可以處于一個較好的環(huán)境當中，并且長期處于穩(wěn)定生產(chǎn)的狀態(tài)。除此之外，及時對節(jié)流器嘴進行更換，還可以減少關(guān)閉氣井的次數(shù)，對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性而言是一個巨大的保證。其實要想保證節(jié)流器嘴的更換工作，具有科學性合理性的特點，不僅保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，也可以保證成本控制的相關(guān)要求，現(xiàn)場工作人員就需要根據(jù)石油開采的實際情況，加強節(jié)流氣井泡沫排水的能力構(gòu)建氣田工況的模型。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，輸入相關(guān)的參數(shù)之后，就可以獲得模擬驗證方案的可行性效果。在滿足石油產(chǎn)品相關(guān)的需求之后，再將該模型涉及的所有參數(shù)以及實踐操作的內(nèi)容，運用到石油開采的工作中。