電潛泵雙管排水采氣工藝在蘇里格氣田的應用

李勇龍，冉照輝，唐學權(quán)，吳恒，杜鵬

(1.西部鉆探工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.西部鉆探蘇里格氣田分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

1 區(qū)塊地質(zhì)特點

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田具有“低滲透率、低壓力、低豐度、薄儲層、強非均質(zhì)性”的特征，單井產(chǎn)量低、壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)難度大、開發(fā)難度大，蘇77、召51區(qū)塊位于蘇里格氣田氣水同層區(qū)，面積2 007 km2，勘探提交天然氣儲量 3 374.7×108m3，沉積相類型有沖積扇、辮狀河、曲流河及濱海潮坪、淺水三角洲，主力層盒8以巖屑石英砂巖為主，上下古多層系含氣，平均孔隙度：8.4%，平均滲透率：0.37 mD，平均含氣飽和度：51%，平均儲量豐度：0.93×108m3/km2，氣水分布受構(gòu)造、巖性多因素控制，高部位氣，低部位水；物性好部位氣層，物性差部位含氣層；斷裂區(qū)域，天然氣逸散，局部上竄至盒2－盒7小層富集成藏。

2 區(qū)塊氣井特點、開發(fā)趨勢

截至2020年底投產(chǎn)氣井：762口，日均開井：497口，日產(chǎn)氣：227×104m3，平均單井產(chǎn)量：0.46×104m3/d，水汽比：2.18 m3/104m3， 油氣比：0.1770.18 t/104m3，平均套壓：7.63 MPa，壓降速率：0.009 MPa/d，單井累計產(chǎn)氣量：810×104m3，受構(gòu)造斷裂及天然氣逸散影響，區(qū)塊氣水分布關(guān)系極其復雜，氣藏含氣飽和度低(52.3%)，92%氣井產(chǎn)水嚴重，近期水汽比2.18 m3/104m3、油氣比0.18 t/104m3，蘇77和召51區(qū)塊內(nèi)城鎮(zhèn)、天然淖、水源保護區(qū)、煤炭規(guī)劃區(qū)等合計面積達到713.92 km2，占工區(qū)總面積35.6%。按照“先肥后瘦”模式，經(jīng)過多年開發(fā)，井位部署逐步向致密區(qū)、富水區(qū)推進，產(chǎn)建效果保障難度將逐年加大，受構(gòu)造斷裂及天然氣逸散影響，區(qū)塊含氣飽和度低，氣水分布關(guān)系極其復雜，氣井投產(chǎn)即需開展排水采氣措施，造成單井成本增加，管理難度大，區(qū)塊含氣飽和度低，隨著投產(chǎn)時間增加，地層壓力下降，長關(guān)井數(shù)逐年增加，且復產(chǎn)難度不斷加大，目前已占總井數(shù)18.5%。自2017年至今，開展基于外動力的射流泵、機抽、地面增壓連續(xù)氣舉等排水采氣新工藝試驗，均取得了一定效果。

3 電潛泵雙管排水采氣工藝特點及優(yōu)勢

常規(guī)的電潛泵排水采氣工藝是將電潛泵井下機組隨油管一起下入至井底，將井下積液通過油管排出，降低井底壓力，使氣井重新獲得正常生產(chǎn)所需要的壓差，助力復產(chǎn)的一種排水采氣工藝[1]。其工藝原理是通過地面變壓器、控制柜將交流電通過動力電纜傳至井下電機，在電機的帶動下多級離心泵排出井筒液體，通過井筒內(nèi)油管與套管的環(huán)形空間產(chǎn)氣。配套的主要裝置由八個部分組成：電機、保護器、分離器、泵、動力電纜、控制柜、變壓器、井口裝置。與其配套使用的還有電纜護罩、電纜保護器、傳感器、單流閥、泄油閥等[2]。

本次實驗是采用的是一種全新的電潛泵雙管排水采氣工藝，井口部分設計特殊的同心雙管懸掛采氣樹(如圖1所示)，不僅能夠滿足φ73 mm + φ48.3 mm油管同心懸掛，同時設計在采氣樹底部六通部位設計了特有的毛細管及電纜通道，電纜通道位置配套電纜穿越器，密封能力達34.5 MPa，毛細管通道位置密封能力超40 MPa，毛細管下部出口設計于電潛泵位置，用于定期加注阻垢劑，保護電潛泵組合；井下采用專利機構(gòu)設計的排液產(chǎn)氣通道轉(zhuǎn)換短接(如圖2所示)，上部連接于φ73 mm油管柱，下部連接電潛泵工具組合，本次試驗優(yōu)選387系列直徑98 mm電潛泵，最大投影直徑118.3 mm，設計揚程2 900 m (三節(jié)泵組成)，軸功率36 kW，排量適用范圍20～100 m3/d，耐溫等級120 ℃，φ48 mm油管連接回插接頭，回插入轉(zhuǎn)化短接內(nèi)通道上部，密封性能超40 MPa，采氣通道直徑大于25.4 mm，排液通道為φ8 mm×6的通孔均勻設計，可實現(xiàn)小油管生產(chǎn)，小環(huán)空排液，同時可結(jié)合泡沫排水采氣工藝實現(xiàn)氣井合理開采。

圖1 雙管井口設計

圖2 獨有短接設計

4 電潛泵雙管排水采氣配套工藝

4.1 產(chǎn)水氣藏剩余可采儲量預測

產(chǎn)水氣藏剩余開采儲量預測軟件”主要針對產(chǎn)水氣藏，利用氣藏參數(shù)、天然氣參數(shù)、地層水參數(shù)和年生產(chǎn)量數(shù)據(jù)，對其剩余開采儲量進行預測。由數(shù)據(jù)準備和預測方法兩個模塊兩大主要功能。數(shù)據(jù)準備模塊包括氣藏參數(shù)、天然氣參數(shù)和地層水參數(shù)三個窗體，數(shù)據(jù)準備模塊通過文件菜單操作，氣藏參數(shù)、天然氣參數(shù)和地層水參數(shù)三個模塊，各模塊用于相應數(shù)據(jù)的錄入、修改、保存。剩余可采儲量計算模塊包括瑞利(Rayleigh)模型法、威布爾(Wei-bull)模型法、HCZ模型法、哈波特(rubber)模型法4種預測方法，根據(jù)已有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)剩余可采儲量預測，并將預測的數(shù)據(jù)顯示和保存。預測方法如圖3所示。

圖3 預測方法

4.2 電潛泵雙管排水采氣工作時機決策軟件

“電潛泵雙管排水采氣設計軟件”主要針對采用電潛泵和小油管的雙管生產(chǎn)產(chǎn)水氣井，利用井下實時監(jiān)測的泵入口壓力數(shù)據(jù)，實時決策小油管采氣工作時間和電潛泵排水工作時間。包含數(shù)據(jù)準備、動液面監(jiān)測等主要功能。動液面監(jiān)測模塊主要根據(jù)井下電泵采集的泵入口壓力數(shù)據(jù)，利用井筒多相流計算方法實現(xiàn)油套環(huán)空內(nèi)動液面的實時計算和顯示。地層產(chǎn)氣量變化窗體如圖4所示。

圖4 地層產(chǎn)氣量變化窗體

5 推廣應用及結(jié)論

5.1 井下工具串設計

井下工具結(jié)構(gòu)(自下而上)如圖5所示，尾管+篩管+導流罩(內(nèi)裝電機+保護器+分離器)+3級電潛泵+短節(jié)+73 mm油管+雙公短節(jié)+油管掛；內(nèi)部小油管：48 mm油管+回插接頭。

圖5 井下工具結(jié)構(gòu)圖

井口設計：特有六通實現(xiàn)同心雙油管懸掛，設計電纜穿越器，承壓能力達34.5 MPa，毛細管通道設計于電纜通道上部，上部連接采氣樹閥門。井口φ48 mm油管出口設計單向閥，防止環(huán)空產(chǎn)液回流入產(chǎn)氣通道。 井下數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)將所監(jiān)測的數(shù)據(jù)反饋至設計在發(fā)點機組的數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)平臺綜合采集生產(chǎn)壓力、電潛泵吸入口壓力、井下溫度、壓力數(shù)據(jù)，結(jié)合“電潛泵雙管排水采氣工作時機決策軟件”，為本工藝的高效運行提供數(shù)據(jù)指導。

5.2 推廣計劃及效果

蘇77、召51區(qū)塊計劃推廣應用3口井，目前已完成2口井的下泵工作，2口井均為積液停噴氣井。其中蘇77-xx-xx水平井已進入生產(chǎn)階段，排液階段調(diào)整日排水量80 m3，排液階段數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)及地面數(shù)據(jù)平臺能夠有效分析氣井數(shù)據(jù)及電潛泵系統(tǒng)數(shù)據(jù)，井筒液面監(jiān)測數(shù)據(jù)準確，累計排水量超30 m3，氣井恢復自噴生產(chǎn)能力，提高日產(chǎn)量超4 500 m3，目前已結(jié)合泡排間隙生產(chǎn)，效果顯著。

6 結(jié)語

綜上所述，電潛泵雙管排水采氣工藝在蘇里格氣田的應用獲得成功。從目前實驗效果來看，電潛泵雙管排水采氣工藝可以實現(xiàn)井筒積液停噴氣井的高效排水采氣，同時具有完備的數(shù)據(jù)監(jiān)測及生產(chǎn)調(diào)控系統(tǒng)，適用于蘇里格高含水氣藏氣井生產(chǎn)中后期不能自主攜液階段，同時也適用于高水氣比氣井排液生產(chǎn)。