排水采氣工藝技術研究

張偉，劉智鋒

（陜西延長石油（集團）有限責任公司延長氣田采氣三廠,陜西 延安 717500）

氣井生產過程中常常伴隨著地層水流入井底，當氣井產量高，天然氣流速快時，可將水攜帶至地面；但隨著地層能量的下降，天然氣的產量降低，氣體的流速下降，不足以攜帶水至地面，此時井底逐漸產生積液，在井筒中形成液柱，造成氣井減產甚至無產出。通過排水采氣技術排出井筒中液體，可恢復氣井產能，保證天然氣高效開采[1-3]。經過多年發展，目前排水采氣工藝體系已經較為完善，富含多種工藝技術，但不同工藝技術具備各自的技術特征及適用性，不同氣井的生產特征也不相同。對積液氣井需選用合適的排水采氣工藝，以取得最好的經濟效益及采收率。本文對目前常用的排水采氣工藝技術進行對比分析，為工藝優選提供依據。

1 排水采氣技術

在國內外含水氣田多年開采實踐中，逐步建立了豐富多樣的排水采氣工藝技術。目前礦場常用的排水采氣工藝技術主要有氣舉排水采氣、泡沫排水采氣技術、優選管柱排水采氣技術以及柱塞排水采氣技術等。

1.1 優選管柱排水采氣技術

優選管柱排水采氣技術是通過更換自噴管柱，利用氣井自身能量進行的一種排水采氣技術。當油管直徑過大時，可以降低天然氣的摩阻損失，但氣體流速、井底流壓均會下降，天然氣的攜液能力快速下降，無法將地層水等液體攜帶至地面，井底產生積液，造成氣井生產異常；當油管直徑過小時，雖可以提高天然氣攜液能力，但天然氣與油管的摩阻損失大，造成氣井產量下降[4-6]。優選合理大小的油管對利用氣井自身排水采氣是十分必要的。

在氣井生產后期，天然氣產量較低，井底能量相對不足，通過更換小直徑油管可以很好地排出井底積液，恢復氣井生產。

優選管柱排水采氣技術工藝簡單，方便施工、管理，在小投入的情況下可以取得很好的經濟效益。

1.2 氣舉排水采氣技術

氣舉排水采氣技術是向井筒注入高壓氣體，通過降低液體密度，減少液柱壓力，將井底液體舉升至地面的一種排水采氣工藝技術。就氣舉方式而言，主要分為間歇式氣舉與連續性氣舉兩類；從氣舉流程上又分為正舉與反舉。正舉是從油套環控中注入高壓氣體，積液從油管中反排出，反舉則是相反的流程[7-9]。

圖1 氣舉排水采氣工藝技術示意圖

氣舉排水采氣工藝技術所需的設備簡單、易操作，但對設備安全性要求高，另外由于高壓氣的注入，對氣井回壓造成影響，無法將天然氣采至枯竭，降低了天然氣的采收率。

1.3 電潛泵排水采氣技術

電潛泵排水采氣技術是采用離心泵設備將井底積液排出至地面，降低井底回壓，提高生產壓差，恢復水淹氣井產能的一種排水采氣工藝技術。該技術主要適用于氣井生產的中后期，且底井積液量大的氣井[10-11]。

電潛泵排量大，揚程高，自動化成本高，操作極其簡單，易于控制，且適用范圍廣。但成本較高，初期投入大，尤其是對于腐蝕性大氣井，電潛泵的壽命回大大降低，增加生產成本。另外電潛泵置于井底，對套管尺寸也有一定要求。對于氣舉或優選管柱無法復產的氣井，可考慮采用電潛泵排水采氣工藝。

1.4 泡沫排水采氣技術

泡沫排水采氣技術是在氣井中加入起泡劑，天然氣生產時在井底充分攪動后，產生穩定的氣泡，將液體轉變為氣泡，降低管流密度、重力，減少舉升所需的能量，利用氣井自身能量，將積液排至地面的一種工藝技術[12-15]。

泡沫排水采氣技術只需篩選合適的氣泡劑，成本較低，經濟效益好，且易操作。該技術已經成熟的應用于礦場生產，且經過多年的實踐，起泡劑的類型也越來越豐富。

1.5 柱塞排水采氣技術

柱塞排水采氣技術一種間歇采氣方式，在井筒中投入柱塞裝置，柱塞將氣、液分離，天然氣主要位于柱塞下方，液體處于柱塞上方。將柱塞安裝于管柱底部卡定器上，并關井。天然氣在柱塞下部不斷聚集，能量不斷增大，待能量聚集到一定程度時，打開井口，天然氣將柱塞與上方液體舉升至地面，同時產出天然氣，并且天然氣會持續生產一段時間，直至井底積液重新聚集，再次關井[16-18]。

柱塞排水采氣技術主要利用氣井天然能量進行排水采氣，利用柱塞將天然氣能量聚集，并且柱塞在往復舉升過程中可以清除管壁的結垢、結晶體。該工藝技術簡單，成本較低，主要適用氣井開采的后期。

圖2 氣液界面示意圖

2 排水采氣技術對比

對目前常用的排水采氣工藝技術，主要包括優選管柱排水采氣技術、氣舉排水采氣技術、電潛泵排水采氣技術、泡沫排水采氣技術、柱塞排水采氣技術進行對比分析。各類排水采氣技術具備各自優缺點及適用范圍，在礦場應用，需依據實際條件，選擇合適的排水采氣技術，以達到高收益、高采出的目的。

表1 幾種排水采氣工藝技術對比

3 結束語

1）天然氣開采過程中普遍存在積液的影響，排水采氣是解決氣井井底積液，減少氣井回壓，提高氣井生產壓差，實現天然氣高效開采開發的有效方式。

2）優選管柱排水采氣技術適用于氣井生產后期；氣舉排水采氣工藝技術所需的設備簡單、易操作，但無法將天然氣采至枯竭，降低了天然氣的采收率；電潛泵排水采氣技術自動化成本高，操作極其簡單，易于控制，且適用范圍廣，但成本較高；泡沫排水采氣技術只需篩選合適的氣泡劑，成本較低，經濟效益好，且易操作；柱塞排水采氣技術主要利用氣井天然能量進行排水采氣，工藝技術簡單，主要適用氣井開采的后期。在礦場應用，需依據實際條件，選擇合適的排水采氣技術。