同步回轉壓縮機排水采氣技術研究

荊鵬 王小紅 鄧強

摘要：蘇里格氣田屬于“三低”氣田，單井具有產氣量小、普遍帶液的特點。隨著著氣井生產時間的不斷延長，導致氣井攜液能力不足，氣井產能遞減較快，產量逐年降低，不利于氣井自主排液，井筒積液越來越嚴重，最終氣井水淹。針對蘇里格氣田低產低效氣井井筒積液嚴重，本文研究了同步回轉壓縮機排水采氣工藝技術。

關鍵詞：同步回轉壓縮機 ?積液機理 ?水淹 ?排水采氣

一、同步回轉壓縮機排水采氣的應用背景

蘇里格氣田屬于致密氣藏，氣井投產后沒有明顯的穩產期，進入積液階段較快，通常生產1-4年即需開展排水采氣工作。氣田老井的生產規律表明：氣井低產低效階段的采氣量占氣井累計產量的60%以上，氣井生產80%以上的時間需要排水采氣。隨著各類排水采氣工藝技術的應用，同步回轉壓縮機逐步進入技術人員的視野，其主要是同步回轉壓縮機裝置利用井口氣，具有井口外輸和套管連續注氣兩種流程及功能，井口氣經裝置兩級增壓，連續回注至油套環空，采取“回轉式壓縮抽吸”和“環空注氣氣舉”相結合的方式，降低井口壓力，增大生產壓差，降低氣井臨界攜液流量，實現氣井連續帶液生產，達到排水采氣的目的。

二、氣井積液機理

氣井一般是以霧流的形式夾帶液體生產天然氣。當氣藏壓力枯竭而造成井筒的氣體流速降低，氣體的攜液能力也隨之降低。當氣體流速降到臨界流速時，液體開始在井筒聚集，造成不穩定的多相流，氣體在井筒的流態也開始從環霧流轉變為過度流進而轉變為段塞流。積聚的液體增加井底壓力，降低氣井產量，從而使氣體流速進一步降低，最終轉變為泡流，當井底壓力超過氣藏壓力時，氣井停止生產。

氣井井筒積液來源有兩種種：凝析液、地層水。凝析水是由于在氣井生產過程中，氣體從井底流到井口，其溫度和壓力發生變化，導致天然氣中的飽和水蒸汽凝析而成。地層產水可能來自于同層水、異層水、底水或邊水， 視氣藏地質情況而定。當氣井出現以下幾種生產特征時，就表明可能積液：壓力出現峰值，或者通過壓力計觀察到壓力急劇上升;產量不穩定且遞減率增大;套壓升高且油壓下降;壓力曲線斜率有明顯變化;環空液面上升;產液量為零。

三、同步回轉增壓技術原理

3.1工藝流程

同步回轉排水采氣技術的工藝流程，氣體增壓流程采取兩臺同步回轉壓縮機串聯布置，形成兩級壓縮，具有“一進兩出”流程，井口來氣經過進氣緩沖罐分離出游離態采出水后，進入兩級同步回轉壓縮機進行增壓，增壓后的天然氣一部分注入油套環空，進行氣舉作業，一部分進入采氣管線外輸;裝置底部設置潤滑油儲罐，以排氣壓力與進氣壓力的壓差作為循環動力，潤滑油經氣體增壓流程不斷循環回注至主機缸內，起到“潤滑、密封、冷卻”的作用。采用外部天然氣發電機供電，通過變頻控制柜進行人工操作、自動控制及數據采集，與井場通訊系統相連接，實現數字化管理。

3.2工作原理

同步回轉壓縮裝置的核心為同步回轉多相混輸泵，通過外部柴油發電機提供電能，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，分別繞自身軸心旋轉，轉子外圓與氣缸內圓始終相切;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，從而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。

四、現場應用情況

4.1實驗井的選擇

根據實際生產需求，選取典型低產低效井蘇x-1井井進行試驗，試驗前該井平均日產0.2×104m3，油/套壓2.0MPa/5.0MPa，間歇生產、泡排等措施無法解決改善該井生產現狀。

4.2 實驗階段分析

（1）第一階段（8月1日-9月30日）

所選氣井在實施同步回轉壓縮機排水采氣初期處于高產階段，地層能量足;采取循環氣連續回注，將井底氣與之結合，從而讓進一步提高井筒氣流流量，積液排出后，井底流壓降低，此時近地積液可以有效帶出。

（2）第二階段（9月 30日-10月25日）

地層能量逐步衰退，地層來氣速度下降，近井地帶協液速度降低，采取循環氣連續回注實施效果使平均增產量下降;經分析，效果下降的原因主要是：裝置最大處理量無法滿足井筒臨界攜液流量的要求。固增大裝置最大儲量后解決產量下降問題。

（3）階段三（10月25日-11月5日）

根據該井階段二實施效果下降的情況，通過更換主機將裝置處理量提升;處理量提升后，增大了循環回注氣量，氣井產量得以恢復。

4.3實驗效果分析

（1）該井采取改進后的裝置實施工藝，套壓顯著下降，排液效率高，油管積液基本排空，井底流壓大幅度降低，近井地帶儲存的氣體快速釋放，筒內積液能在短時間內排除，隨后進入穩定生產階段，氣量明顯增加，壓力平緩降低。

（2）當裝置處理量不足時，氣量快速下降。分析認為由于裝置處理量小，近井地帶協液速度降低，氣源供應不足，導致氣量短時間內難以恢復。

總結

氣井增壓工藝分為增大油管生產壓差（抽）和增大環空液柱舉升壓力（舉）兩種方式。對比同步回轉增壓與氮氣（壓縮機）氣舉工藝看出：同步回轉增壓工藝同時具備抽吸和氣舉工藝，增大壓差效果更明顯。具有實施效果明顯、工藝受井筒限制少等優勢。從現場試驗效果分析可以看出：

（1）同步回轉壓縮機是一種排水采氣措施，試驗期間增壓排水階段將井筒積液排出，排液效果明顯，氣井增產效果較好，對于氣井長期穩產具有一定效果。

（2）該技術理論上起到降低井口壓力，降低氣井臨界攜液流量，提高氣井攜液能力;降低氣井廢棄壓力。同步回轉壓縮機可同時實施抽吸工藝及連續氣舉工藝，增大壓差效果更明顯。另外該技術的作用周期需結合氣井地層能量情況及工藝成本進行綜合評估，針對高產水區塊的氣井，可實現“連續運行”的生產模式，及時排出井筒積液;針對低產水區塊的氣井，可實現“輪換運行”的生產模式，排出積液，恢復氣井產能。

（4）在目前工藝模式下，同步回轉壓縮機適用于進入生產末期的氣井。通過降低氣井廢棄壓力，延長氣井生產時間，提高最終采收率。

參考文獻

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