李文彬　劉浩　李旭光　黃濤　趙虹宇

（1.中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南鄭州　450000；2.常州大學(xué)石油工程學(xué)院，江蘇常州　213016）

渦流排水采氣工藝在大牛地氣田的應(yīng)用

李文彬1劉浩1李旭光1黃濤1趙虹宇2

（1.中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南鄭州450000；2.常州大學(xué)石油工程學(xué)院，江蘇常州213016）

針對大牛地氣田氣井產(chǎn)量低，超過80%的井都需要借助排水措施輔助生產(chǎn)，氣田于2013年引入了渦流排水工藝，在具有代表性的D1-1-186直井與DPH-14低產(chǎn)水平井進(jìn)行應(yīng)用，都取得了較好的應(yīng)用效果。采用兩級井下渦流排水工藝，D1-1-186直井產(chǎn)氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d；DPH-14低產(chǎn)水平井能有效遏制氣井的積液減產(chǎn)，使產(chǎn)氣量穩(wěn)定在14 000 m3／d。分析了渦流排水工藝原理，以及該工藝在大牛地氣田直井、水平井上的應(yīng)用及所取得的顯著應(yīng)用效益，為渦流排水工藝在氣田的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

大牛地氣田渦流排水采氣直井水平井應(yīng)用

0　引言

大牛地氣田位于陜西省榆林市與內(nèi)蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗、烏審旗交界地區(qū)，面積為2 003 km2，位于鄂爾多斯盆地北東部、伊陜斜坡北部，氣田為孔隙型低滲—特低滲氣驅(qū)氣藏，地質(zhì)特征表現(xiàn)為“一大、一多、一強(qiáng)、四低”，即儲量規(guī)模大，含氣層位多，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，壓力系數(shù)低，儲層滲透率低，儲量豐度低，單井產(chǎn)量低；單井產(chǎn)量從幾百立方米到幾萬立方米不等，直井平均日產(chǎn)氣量只有0.7×104m3，水平井平均日產(chǎn)氣量不到2×104m3。超過80%的井都需要借助排水措施輔助生產(chǎn)。為了解決氣田低壓低產(chǎn)井排水采氣工藝，引入了渦流排水采氣工藝。

1　渦流排水工藝原理

井下渦流排水工藝是基于改變氣液兩項流體的流動方式，主要通過以下兩個方面提高氣井的排液能力：一是兩項混合紊流變成兩項分層、單項渦流層流，降低流動摩阻和滑脫損失［1］。二是徑向離心作用產(chǎn)生的額外附加壓力和液體與油管壁的毛細(xì)吸附力疊加，防止液體滑脫倒流［2］。

圖1　渦流排水工具組成圖

渦流排水工具的核心組成是一個圓柱形的內(nèi)實(shí)體和外面的螺旋葉片，如圖1所示。其主要作用是將進(jìn)入內(nèi)實(shí)體和井筒之間由螺旋葉片分割的螺旋形空腔的介質(zhì)流體沿著螺旋面進(jìn)行加速，實(shí)現(xiàn)改變流體運(yùn)動方向和提高流速的功能［3］。當(dāng)氣液兩相混合流體進(jìn)入渦流工具時，流體的過流面積減小，使流體加速，并沿著螺旋導(dǎo)流帶向上做渦流運(yùn)動，將液相流體甩向管壁，在管壁上形成液膜，中間形成氣柱。相當(dāng)于在油管中形成了兩個通道，中間部分是氣體通道、靠近管壁的環(huán)形通道是液體通道，形成一個綜合作用的氣態(tài)、液態(tài)各自相對獨(dú)立的向上傳輸通道［4］。將兩相流的紊流流態(tài)、變成類環(huán)狀流動，中心以連續(xù)氣柱向上運(yùn)動，管壁附近液膜螺旋上升運(yùn)動［5］。越靠近管壁流體的密度越大，含液量越高，形成一個密度梯度，使介質(zhì)在傳輸中相互之間的摩擦力減?。煌瑫r離心作用產(chǎn)生的額外附加壓力以及液體與管壁的毛細(xì)吸附力減少了液體的滑脫損失［6］。

2　應(yīng)用情況

2.1應(yīng)用目的

驗證井下渦流排水工藝在大牛地氣田的適用性能否維持絕大多數(shù)直井正常排液生產(chǎn)；能否維持絕大多數(shù)水平井正常排液生產(chǎn)，防止低產(chǎn)水平井積液減產(chǎn)、水淹；確定渦流排水采氣工藝的適用條件；驗證單級渦流的有效作用距離。

2.2在直井的應(yīng)用

在直井中選取了具有代表性的D1-1-186井作為直井應(yīng)用井，該井于2010年12月2日投產(chǎn)，2013年10月19日工藝安裝，日均產(chǎn)氣量為7 500 m3，日均產(chǎn)水量為0.49 m3，與大牛地氣田直井的平均水平相近。氣井的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

該井渦流工藝安裝前后的生產(chǎn)情況如圖2所示。從圖2可看出，該井安裝渦流工具后，氣井的生產(chǎn)得到明顯改善：①產(chǎn)氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d，增產(chǎn)2 700 m3／d，增產(chǎn)率達(dá)到36%。②降壓帶液情況得到明顯改善，從安裝之前的1～2次／d降壓帶液下降到基本不需要降壓帶液。③氣井生產(chǎn)時率從94.29%上升到98.92%。

2.3在水平井的應(yīng)用

在低產(chǎn)水平井中選擇了DPH-14井作為應(yīng)用井，該井于2012年8月18日投產(chǎn)，日產(chǎn)氣25 000 m3、產(chǎn)液5.5 m3。到2013年6月19日安裝工具時日均產(chǎn)氣14 100 m3、產(chǎn)水8.55 m3，為大牛地氣田典型的低產(chǎn)水平井（表2）。

表1　D1-1-186井井下渦流工藝相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖2　D1-1-186井采氣曲線圖

該井井下渦流工藝安裝前后的生產(chǎn)情況如圖3所示。從圖3可以看出該井安裝渦流工具后生產(chǎn)情況得到明顯改善：①降壓帶液得到明顯改善，從安裝之前的2～3次／d下降到基本不進(jìn)行降壓帶液。生產(chǎn)時率從89.7%上升到98.9%。②遏制住了氣井的進(jìn)一步減產(chǎn)，避免了氣井積液水淹。安裝工藝前期產(chǎn)量下降速率達(dá)到380 m3／d，安裝后產(chǎn)量在14 000 m3／d上下波動，產(chǎn)量未繼續(xù)下降。③生產(chǎn)更加穩(wěn)定。工藝運(yùn)行穩(wěn)定后產(chǎn)氣量維持在13 500～14 000 m3／d，產(chǎn)水量維持在4 m3／d左右。

表2　DPH-14井井下渦流工藝相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖3　DPH-14井采用井下渦流工藝前后采氣曲線圖

3　結(jié)論

1）驗證了井下渦流排水工藝在大牛地氣田是可行的。在兩口具有代表性的D1-1-186直井與DPH-14低產(chǎn)水平井進(jìn)行應(yīng)用，都取得了較好的應(yīng)用效果。

2）D1-1-186直井采用兩級井下渦流排水工藝實(shí)現(xiàn)了正常排液，產(chǎn)氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d。

3）DPH-14低產(chǎn)水平井采用兩級井下渦流排水工藝有效遏制積液減產(chǎn)，使產(chǎn)量穩(wěn)定在14 000 m3／d以上。

［1］Dougherty Sr G A，F(xiàn)ehn B J，Smith T B.Apparatus and method for creating avortex flow：US Patent4，7， 160，024［P］.2007-01-09.

［2］朱慶，張俊杰，謝飛，等.渦流排水采氣技術(shù)在四川氣田的應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2013，7（1）：37-39.

［3］楊濤，余淑明，楊樺，等.氣井渦流排水采氣新技術(shù)及其應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2012，32（8）：63-66.

［4］Ali A J，Scott S L，F(xiàn)ehn B J.Investigation of New Tool to Unload Liquids from Stripper-Gas well［C］.pa?per84136-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，5-8 October 2003，Denver，Colorado：SPE，2003.

［5］李雋，李楠，李佳宜，等.渦流排水采氣技術(shù)數(shù)值模擬研究［J］.石油鉆采工藝，2013（6）：65-68.

［6］張春，金大權(quán)，王晉，等.蘇里格氣田井下渦流排水采氣工藝研究［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2012，6（5）：45-48.

（編輯：李臻）

B

2095-1132（2015）06-0030-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2015.06.008

修訂回稿日期：2015－10－08

國家科技重大專項（2011ZX05045）。

李文彬（1988－），助理工程師，從事天然氣開發(fā)相關(guān)工作。E-mail：907761386@qq.com。