井口氣回收優(yōu)化工藝的應(yīng)用

葛曉波(中國石油運(yùn)輸有限公司長慶運(yùn)輸分公司，陜西 西安 710000)

1 天然氣的回收概述

油氣井在進(jìn)行生產(chǎn)過程中會伴有天然氣的產(chǎn)出，如果不對天然氣進(jìn)行回收，就會導(dǎo)致天然氣的浪費(fèi)，如果將井口的天然氣進(jìn)行回收并經(jīng)過加工處理，就會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，對井口天然氣回收之后，經(jīng)過分離和加壓處理所形成的液化天然氣輸送給用戶，能夠有效滿足用戶的需求。

油井所生產(chǎn)的伴生氣可以通過井口回收裝置進(jìn)行處理，并且能夠回收利用，對于零散分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，所生產(chǎn)出的天然氣也需要在井口進(jìn)行回收，通常情況下井口的天然氣回收裝置能夠有效完成天然氣的回收和處理工作，最終將天然氣輸送至用戶，從而為天然氣企業(yè)產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 常規(guī)井口氣回收工藝

在井口天然氣回收項(xiàng)目中，常見的回收工藝有兩種：(1)節(jié)流增壓回收工藝；(2)直接增壓回收工藝。下面對兩種工藝簡單介紹。

如圖1所示，這種工藝為常規(guī)的節(jié)流增壓回收工藝，采用傳統(tǒng)的含曲柄連桿的往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，需配備水套爐、調(diào)壓橇等設(shè)備。其基本流程是：井口天然氣直接進(jìn)加熱爐加熱，再經(jīng)調(diào)壓橇減壓，至分離器進(jìn)行氣液分離，分離出的污水進(jìn)污水罐，通過拖車運(yùn)至污水處理廠，分離出的氣體進(jìn)干燥器脫水，至壓縮機(jī)增壓，最后通過加氣柱計(jì)量后充入CNG槽車[1]。采用此種回收工藝，設(shè)備集成度不高，所有工藝設(shè)備如分離器、壓縮機(jī)、干燥器等都單獨(dú)設(shè)置，占地面積大，工藝復(fù)雜，安裝周期長，投資成本高[2]。

圖1 節(jié)流增壓回收工藝

如圖2所示，這種工藝為新型的直接增壓回收工藝，采用液壓活塞式壓縮機(jī)，其基本流程是：井口天然氣直接進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離，分離出的污水進(jìn)污水罐，通過拖車運(yùn)至污水處理廠，分離出的氣體進(jìn)壓縮機(jī)增壓，再由干燥器脫水，最后經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后充入CNG槽車。此回收工藝方案，將分離器、壓縮機(jī)、干燥器、流量計(jì)等集成成橇，無需水套爐、調(diào)壓橇，設(shè)備集成度高，占地面積小，工藝簡單，安裝周期短，投資成本低[3]。

圖2 直接增壓回收工藝

以上兩種回收工藝在實(shí)施過程中，均存在一個(gè)問題：當(dāng)井內(nèi)積液過多時(shí)，套管與油管壓差增大，套管水進(jìn)入油管，油管天然氣自噴壓力降低，流量減小，井口產(chǎn)量降低，甚至油管完全被水淹，導(dǎo)致關(guān)井停產(chǎn)。油管被水淹后，井口氣回收作業(yè)即停止，需對井筒進(jìn)行排水后才能恢復(fù)生產(chǎn)，現(xiàn)有井口氣回收設(shè)備不具備排水采氣功能。目前常用的排水方法有氣舉排水、電潛泵排水、機(jī)抽排水和泡沫排水。單獨(dú)對水淹井實(shí)施排水作業(yè)，需外調(diào)排水設(shè)備，井口停產(chǎn)周期長，且作業(yè)費(fèi)用高，額外增加開采費(fèi)用[4]。

3 井口套管氣的回收工藝技術(shù)

對油井所產(chǎn)生的伴生氣進(jìn)行回收利用，可以有效減少天然氣資源的浪費(fèi)，進(jìn)而增強(qiáng)了油氣田的經(jīng)濟(jì)效益。油井在生產(chǎn)過程中，隨著石油的開采所伴生的天然氣會經(jīng)過油套管環(huán)形空間，在井口將天然氣進(jìn)行回收，可以得到最佳的天然氣產(chǎn)能。

3.1 定壓泄氣閥回收工藝

利用該工藝措施能夠有效回收井口的天然氣。在套管處安裝一個(gè)定壓泄氣閥，相當(dāng)于一個(gè)安全閥的作用，在設(shè)計(jì)過程中需要具有一定的壓力數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對套管的泄氣，減壓工作通過定壓泄氣閥，可以將由套管環(huán)形空間的壓力控制起來。當(dāng)壓力超過所設(shè)定之后，放氣閥會打開，進(jìn)而將天然氣泄放到采油管中，恢復(fù)油套管環(huán)形空間中的液位，確保油井能夠處于正常的生產(chǎn)狀態(tài)。如果不能及時(shí)對套管器進(jìn)行處理工作，會導(dǎo)致油井內(nèi)部的回壓增高，將影響到油井的正常生產(chǎn)。因此對套管的天然氣進(jìn)行回收利用，通過井口采油樹與原油混合之后輸送至處理場站，經(jīng)過分離處理之后就會得到合格的天然氣。

3.2 天然氣壓縮機(jī)回收工藝

天然氣壓縮機(jī)回收工藝技術(shù)的應(yīng)用主要是針對井組的生產(chǎn)特點(diǎn)，采用壓縮機(jī)技術(shù)進(jìn)行天然氣的回收，壓縮機(jī)組的運(yùn)行需要外接電源并供給電能，由電動機(jī)帶動壓縮機(jī)進(jìn)行工作，對天然氣進(jìn)行壓縮處理。同時(shí)可以將油井套管中的氣體進(jìn)行壓縮，幫助天然氣進(jìn)入到采油樹中，從而實(shí)現(xiàn)混輸處理。然后將收集到的天然氣進(jìn)行回收處理，油田在生產(chǎn)過程中所形成的伴生器會隨著油流一起進(jìn)行集輸處理。當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)油站后，利用三相分離器將油氣水進(jìn)行分離，天然氣經(jīng)過除油氣后，會去除其中的液滴，之后經(jīng)過計(jì)量加壓輸送至天然氣處理場所或者直接作為燃料進(jìn)行使用，從而提高了油田的伴生氣利用效率。

4 井口氣回收處理工藝優(yōu)化

井口氣回收處理工藝優(yōu)化是在現(xiàn)有直接增壓回收工藝上作的改進(jìn)，其工藝流程如圖3所示。

圖3 井口氣回收優(yōu)化工藝

如圖3所示，優(yōu)化后的工藝具備兩種功能：井口氣回收和氣舉(回注)排水。井口氣回收流程：油管自噴出來的天然氣直接進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離，分離出的污水進(jìn)污水罐，通過拖車運(yùn)至污水處理廠，分離出的氣體進(jìn)壓縮機(jī)增壓，再由干燥器脫水，最后經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后充入CNG槽車[5]。氣舉排水流程：油管自噴出來的天然氣直接進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離，分離出的污水進(jìn)污水罐，通過拖車運(yùn)至污水處理廠，分離出的氣體進(jìn)壓縮機(jī)增壓，然后回注入套管，對井口進(jìn)行氣舉排水。優(yōu)化后的井口氣回收新工藝與原有節(jié)流增壓回收工藝和直接增壓回收工藝相比增加了氣舉(回注)排水功能。

氣舉排水的工作原理：從地面將經(jīng)壓縮機(jī)增壓后的高壓天然氣注入停噴(水淹)的井中，給來自產(chǎn)層的井液充氣，使氣、液混相，以降低管柱內(nèi)液柱的密度，從而降低井底回壓，增大生產(chǎn)壓差，同時(shí)提高氣液的流速，增加天然氣的攜液能力，排出井底積液，使水淹井復(fù)活，恢復(fù)生產(chǎn)能力[6]。

氣舉排水可以采用連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e兩種方式，對井底壓力和產(chǎn)能高的井，采用連續(xù)氣舉排水；對井底壓力及產(chǎn)能較低的井，采用間歇?dú)馀e排水。該工藝適用于水淹井的復(fù)產(chǎn)和大產(chǎn)水量井的助噴，工藝井不受井斜、井深限制及氣液比影響，排水量大，單井增產(chǎn)效果顯著，可多次重復(fù)作業(yè)，目前現(xiàn)場最大舉升高度可達(dá)到4 000 m。

5 應(yīng)用實(shí)例

目前采用氣舉排水的井口氣回收工藝已在長慶油田的蘇4**井、蘇3**井等十多口井成功應(yīng)用，增產(chǎn)效果顯著[7]。

以蘇4**井為例，本井初期，油壓10 MPa，套壓13 MPa，日出氣30 000 m3，日出液10 m3。經(jīng)過5個(gè)月開采，隨著地層壓力下降，油壓降至5 MPa，套壓降至8 MPa，日出氣量降至5 000 m3，日出液量降至2 m3。到第6個(gè)月，油壓降至1～2 MPa，套壓8 MPa，自噴基本停止，井筒被水淹停產(chǎn)，無法開采。停產(chǎn)一星期后，從其他井場調(diào)來一臺氣舉車和一輛CNG槽車，從槽車取天然氣，通過氣舉車增壓后回注入套管中，約注入3 000 m3天然氣后，油管開始出水，套壓下降，油壓升高，繼續(xù)注入2 000 m3天然氣，油管開始大量出氣，油壓升至6 MPa，套壓降至7 MPa，井口恢復(fù)正常生產(chǎn)，日出氣量8 000 m3，出液量3 m3。此次氣舉車排水作業(yè)，耗時(shí)5 h，費(fèi)用12 500元(2 500元/小時(shí))，槽車及氣源為自有，費(fèi)用不計(jì)[8]。

再經(jīng)過半個(gè)月開采，油壓又降至3～4 MPa，套壓保持7～8 MPa，井口出氣量和出液量持續(xù)下降。此后，暫停天然氣回收作業(yè)，利用回收設(shè)備自帶的液壓壓縮機(jī)將自噴出來的天然氣增壓后全回注入套管，對套管進(jìn)行氣舉，約注入4 000 m3天然氣后，油壓恢復(fù)至6 MPa，套壓6.5 MPa，產(chǎn)氣量恢復(fù)至8 000 m3。本次氣舉采氣作業(yè)，耗時(shí)6 h，利用回收設(shè)備自帶壓縮機(jī)和氣井自采氣源，沒有額外費(fèi)用產(chǎn)生，且此井只停產(chǎn)1天即恢復(fù)正常生產(chǎn)。

此后經(jīng)過多次試驗(yàn)探索，發(fā)現(xiàn)每隔幾天，當(dāng)油壓和套壓出現(xiàn)快速下降情況時(shí)，立即停止抽氣回收作業(yè)，然后單獨(dú)用壓縮機(jī)對套管進(jìn)行氣舉排水作業(yè)，油壓和套壓基本能恢復(fù)。采用此方法，氣井能長時(shí)間保持一個(gè)較穩(wěn)定的產(chǎn)量。在其他同類工況井口做試驗(yàn)，也能取得相同效果。

6 優(yōu)化工藝應(yīng)用帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益

在井口天然氣回收作業(yè)中，通過回收設(shè)備增壓對水淹井進(jìn)行氣舉排水，不需外借排水設(shè)備，可以節(jié)約氣舉排水費(fèi)用約1萬～2萬元/次，且停產(chǎn)時(shí)間極短，基本不影響正常生產(chǎn)。通過井口天然氣回收設(shè)備進(jìn)行增壓氣舉排水，項(xiàng)目投資較低，作業(yè)較簡單，易于管理。

采用抽吸采氣和氣舉排水交替作業(yè)的方式，可以避免氣井在短期內(nèi)再次水淹，降低氣井因過快開采導(dǎo)致被水淹停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，有利于氣井穩(wěn)產(chǎn)，延長氣井的開采壽命，有效地提高氣井開采天然氣的產(chǎn)量，提高天然氣開采收益，同時(shí)也為保障國家能源安全作貢獻(xiàn)。

7 結(jié)語

目前，采用排水采氣的井口氣回收工藝技術(shù)具有廣闊的使用空間，潛力巨大，將在含水氣田排水采氣生產(chǎn)中大有作為。