李成福 劉科如 郭向東 劉寶平 任 婷 賀 杰 秦遠(yuǎn)成

（1.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司延長(zhǎng)氣田采氣一廠2.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院）

延長(zhǎng)氣田排水采氣效果分析

李成福1劉科如1郭向東1劉寶平1任 婷2賀 杰1秦遠(yuǎn)成1

（1.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司延長(zhǎng)氣田采氣一廠2.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院）

快速有效地排出井筒積液是保障延長(zhǎng)氣田積液氣井高效、持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)延長(zhǎng)氣田積液井現(xiàn)狀的分析，歸納對(duì)比了目前試驗(yàn)的提產(chǎn)排水、間歇生產(chǎn)排水和泡沫排水等排水采氣試驗(yàn)效果，結(jié)果表明提產(chǎn)排水可作為中高產(chǎn)井的排水措施，間歇生產(chǎn)排水和泡排相結(jié)合可作為低產(chǎn)水井的排水措施，泡排排水采氣是可全面推廣應(yīng)用的排水措施。圖11表3參12

延長(zhǎng)氣田氣井井筒積液排水采氣臨界攜液流量

0 引言

延長(zhǎng)氣田于2012年投入開(kāi)發(fā)，屬于典型的“三低”氣藏（產(chǎn)能低、壓力低、產(chǎn)量低）。氣井地層壓力系數(shù)偏低(0.68～0.95)、氣層埋藏2000～3500 m、地層溫度80～100℃。目前有氣井110余口，采用定產(chǎn)生產(chǎn)模式開(kāi)發(fā)。大多數(shù)氣井在生產(chǎn)初期均出現(xiàn)不同程度的井筒積液，嚴(yán)重威脅氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)，大大降低了氣田和氣井采收率［1］。因此，如何快速有效地排出井筒積液就成了保障這部分氣井持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵。

目前各大氣田用的排水采氣工藝眾多，包括泡沫排水、優(yōu)選管柱、柱塞氣舉和機(jī)抽等方法，適用條件各有不同，優(yōu)缺點(diǎn)也略有差異[2-3]。延長(zhǎng)氣田在借鑒國(guó)內(nèi)外各氣田成功的排水采氣措施的基礎(chǔ)上，分析氣井井筒積液的原因，初步形成了“以最小攜液理論為指導(dǎo)，以提高瞬時(shí)流量增大生產(chǎn)壓差排液為核心，以泡沫排水采氣和間歇采氣為輔”的排水采氣工藝，并取得了一定的效果[4-5]。

圖1 高產(chǎn)井（QAOF≧10×104m3/d）提產(chǎn)期間日產(chǎn)氣與臨界攜液流量對(duì)比圖

圖2 中產(chǎn)井（4×104≦QAOF＜10×104m3/d）提產(chǎn)期間日產(chǎn)氣與臨界攜液流量對(duì)比圖

1 提產(chǎn)排水效果分析

提產(chǎn)排水原理是利用氣井自身的能量來(lái)提高瞬時(shí)流量（大于油管臨界攜液流量）、增大生產(chǎn)壓差，從而達(dá)到減少井底積液回壓、增加氣井產(chǎn)量的排水采氣方法，其具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、工藝投資少、排水效果明顯的特點(diǎn)[6-7]。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

截止2014年12月，氣田累計(jì)開(kāi)展提高瞬時(shí)流量排水采氣試驗(yàn)42口85井次，包括高產(chǎn)井（QAOF≧10× 104m3/d）14口，中產(chǎn)井（4×104≦QAOF＜10×104m3/d）15口和低產(chǎn)井（QAOF＜4×104m3/d）13口。

從提產(chǎn)排水試驗(yàn)期間高中低產(chǎn)井的日產(chǎn)氣和臨界攜液流量對(duì)比圖（圖1、圖2、圖3）可以看出，高中產(chǎn)井經(jīng)過(guò)提產(chǎn)后均能達(dá)到氣井臨界攜液流量之上，對(duì)應(yīng)油壓值均有所回升，日均產(chǎn)水量較提產(chǎn)前也有明顯提高（圖4、圖5），其中高產(chǎn)井日產(chǎn)水由0.66~0.98 m3，油壓平均回升3.21 MPa；中產(chǎn)井日產(chǎn)水由0.43 m3提高到0.71 m3，油壓平均回升3.05 MPa。而低產(chǎn)井大部分井由于地層壓力太低經(jīng)提產(chǎn)后仍然無(wú)法達(dá)到臨界攜液流量之上，油壓回升幅度不大只有1.43 MPa，日均產(chǎn)水量和提產(chǎn)前比變化不大只增加了0.11 m3（圖6）。

圖3 低產(chǎn)井（QAOF＜4×104m3/d）提產(chǎn)期間日產(chǎn)氣與臨界攜液流量對(duì)比圖

圖4 高產(chǎn)井（QAOF≧10×104m3/d）提產(chǎn)期間油壓上升值與日均產(chǎn)水值

圖6 低產(chǎn)井（QAOF＜4×104m3/d）提產(chǎn)期間油壓上升值與日均產(chǎn)水值

通過(guò)對(duì)提產(chǎn)排水效果分析，42口提產(chǎn)排水氣井中，29口高、中產(chǎn)井排水效果十分顯著，而13口低產(chǎn)井排水效果較差。因此，提高瞬時(shí)流量增大生產(chǎn)壓差排液逐漸成為氣田針對(duì)中、高產(chǎn)積液井排液的主要措施之一。

1.2 提產(chǎn)排水實(shí)例分析

以Y196井為例，該井最高關(guān)井壓力17.0 MPa，無(wú)阻流量4.7×104m3/d，為一口中產(chǎn)井。于2012年4月12日以1.0×104m3/d的定產(chǎn)制度開(kāi)井生產(chǎn)，開(kāi)井油壓為19.6 MPa（由于沒(méi)有安裝套壓表，無(wú)法讀取套壓數(shù)據(jù)），到2013年4月，油壓降至12.6 MPa，日均產(chǎn)氣量0.8×104m3，日均產(chǎn)水量只有0.08 m3，初步判斷井底產(chǎn)生積液。因此，分別于2013年5月份、6月份對(duì)Y196井進(jìn)行了兩次提產(chǎn)排水（圖7）。

圖7 Y196井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線圖

從圖7可看出，正常配產(chǎn)下，Y196井產(chǎn)水量較少，日均產(chǎn)水量?jī)H為0.08 m3。提產(chǎn)排水期間，日產(chǎn)氣量高于臨界攜液流量，日均產(chǎn)水量達(dá)到0.4 m，產(chǎn)水量明顯增大，排水效果較好。

圖8 S15井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線圖

2 間歇生產(chǎn)排水效果分析

由于低產(chǎn)井提產(chǎn)排水效果差，延長(zhǎng)氣田開(kāi)展了“每天間開(kāi)（氣井每天開(kāi)井1～6 h,日總產(chǎn)氣量不變）”間歇生產(chǎn)制度試驗(yàn)。有效解決了以往低產(chǎn)氣井采用排水采氣工藝技術(shù)難以達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)和及時(shí)排出井底積液的難題，為低產(chǎn)氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了一條有效的途徑[8-9]。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)比間歇生產(chǎn)前后油壓上升值和日均產(chǎn)水量增加值，發(fā)現(xiàn)間歇生產(chǎn)一個(gè)月后，井口壓力得到恢復(fù)，油壓均上升，日產(chǎn)水量都有所增加，有效地提高了低壓低產(chǎn)氣井的利用率，每天間開(kāi)井的月平均生產(chǎn)天數(shù)從9.4 d上升到29 d,氣井利用率由31.34%提高到了96.67%，充分發(fā)揮了低產(chǎn)井的最大潛能。

2.2 間歇生產(chǎn)排水實(shí)例分析

S15井無(wú)阻流量為3.7195×104m3/d，生產(chǎn)層位為本溪。于2012年4月20日以7500 m3/d的定產(chǎn)制度開(kāi)井生產(chǎn)，開(kāi)井油壓21.0 MPa，從2012年10月中旬開(kāi)始，油壓從17 MPa下降至13 MPa，平均日產(chǎn)水0.1 m3。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于氣井不能有效連續(xù)的攜帶積液，導(dǎo)致油壓持續(xù)下降、氣井無(wú)法正常生產(chǎn)。

鑒于該井不能正常生產(chǎn)，于2013年10月17日開(kāi)始采取了改變生產(chǎn)周期的方法進(jìn)行間歇式生產(chǎn)試驗(yàn)（圖8），通過(guò)3個(gè)周期的間歇式生產(chǎn)試驗(yàn)，油壓上升至14MPa，油套壓差控制在1MPa以內(nèi)。其中，“開(kāi)一關(guān)一”期間油套壓差降為1MPa以下，日均產(chǎn)水量為0.32m3，攜液效果良好；“開(kāi)二關(guān)二”試驗(yàn)期間，平均油套壓差控制在0.8MPa以內(nèi)，日均產(chǎn)水量0.14 m3，平均日產(chǎn)氣量較間開(kāi)前增加3261 m3，間開(kāi)效果良好。因此，于2014年6月29日將該井調(diào)整為連續(xù)生產(chǎn)井，日均產(chǎn)氣量20000 m3，日均油套壓差降到0.6 MPa左右，日均產(chǎn)水量為0.26 m3，截止目前該井保持連續(xù)正常生產(chǎn)。

3 泡沫排水效果分析

泡沫排水采氣基本原理為向井底注入某種能夠遇水產(chǎn)生泡沫的表面活性劑，當(dāng)化學(xué)藥劑與井底積液接觸后，可借助于天然氣流的攪動(dòng)，把水分散并生成大量低密度的含水泡沫從而改變了井筒內(nèi)氣水流態(tài)，這樣在地層能量不變的情況下，提高了氣井的帶水能力，把地層水舉升到地面[10-12]。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

延長(zhǎng)氣田經(jīng)過(guò)不斷摸索優(yōu)選出HY-3K、HY-5系列起泡劑和HY-X系列消泡劑。注入方式采用從油管投放泡排棒和從油套環(huán)空注入液態(tài)起泡劑兩種方式。消泡劑加入方式為在站內(nèi)進(jìn)站閥組處注消泡劑。截止目前，通過(guò)對(duì)氣田進(jìn)行的66井次泡排數(shù)據(jù)的分析得出，3次效果差（S19井、S9井、S5井），其它63次泡排使氣井油套壓差明顯減少，產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量增加，施工均有效果，泡排成功率高達(dá)95%。

3.2 泡沫排水實(shí)例分析

（1）液態(tài)起泡劑與泡排棒效果對(duì)比分析

為了對(duì)比液態(tài)起泡劑與泡排棒在泡排作業(yè)中的效果，對(duì)單一投入泡排棒和單一注入液態(tài)起泡劑的泡排作業(yè)效果進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單一使用泡排棒時(shí)，泡排后井口油壓、套壓均下降，油套壓差值仍然大于2 MPa，泡排效果差（表1）。然而單一注入液態(tài)起泡劑時(shí)，泡排后油壓上升、套壓降低，油套壓差值縮小至2 MPa以內(nèi)，泡排效果好（表2）。

表1 單一使用泡排棒的泡排數(shù)據(jù)記錄表

表2 單一使用起泡劑的泡排數(shù)據(jù)記錄表

由于泡排棒是從油管投放，在油管內(nèi)部受井筒內(nèi)向上流動(dòng)氣體的舉升作用，當(dāng)泡排棒與油管內(nèi)部積液接觸時(shí)即被融化，不能落到井底，故無(wú)法與井底積液進(jìn)行充分混合，泡排棒只能使油管內(nèi)部有限且少量的積液產(chǎn)生低密度泡沫，而滯留于油套環(huán)空內(nèi)大量的積液則無(wú)法排除井筒，所以泡排作業(yè)時(shí)，單一使用泡排棒的泡排效果較差。建議后期泡排施工時(shí)，采取“投泡排棒+注起泡劑”兩種方式結(jié)合，使油管內(nèi)部積液和油套環(huán)空積液同時(shí)起泡，從而將井筒內(nèi)積液有效排出。

（2）起泡劑原液量與油套壓差的定量關(guān)系摸索

井口油套壓差值可以間接反映井筒內(nèi)積液量的多少，而井筒內(nèi)積液量的多少?zèng)Q定著泡排作業(yè)所需的起泡劑原液量，為摸索井口油套壓差與起泡劑原液量之間的定量關(guān)系，對(duì)泡排效果良好的起泡劑原液注入量和對(duì)應(yīng)泡排結(jié)束后油壓上升值做了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，起泡劑原液量與泡排期間油壓上升值呈一定線性關(guān)系（圖9），后期泡排中，可以根據(jù)油套壓差，參考此公式估算泡排所需的最優(yōu)起泡劑原液量。

圖9 油壓上升值與起泡劑原液量關(guān)系圖

3.3 井下節(jié)流氣井泡排試驗(yàn)

隨著延長(zhǎng)氣田的不斷發(fā)展，具有成本低且安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)的中低壓集氣方式將是氣井集氣方式的大趨勢(shì)，那么中低壓集氣井的排水工藝也是不久的將來(lái)氣井管理工作者日常工作之一。為了摸索和總結(jié)中低壓集氣井的排水工藝，氣田對(duì)唯一一口中壓集氣井（S26井）進(jìn)行了泡排試驗(yàn)(表3)。

表3 S26井泡排數(shù)據(jù)記錄表

從表3中可以看出，S26井泡排時(shí)選擇泡排棒和起泡劑兩種方式，泡排之后，雖油壓上升，套壓下降，但泡排后套油壓差仍較大（5 MPa），泡排效果不理想。

通過(guò)S26井泡排前的靜壓測(cè)試曲線圖（圖10），可以看出S26井在1300 m處壓力梯度出現(xiàn)拐點(diǎn)，根據(jù)壓力梯度積液位置判別法可以知道，S26井的積液面位置在1300 m附近。

泡排效果不理想的原因：

（1）由圖11可以看出，S26井井下節(jié)流器在1700 m附近，積液面在井下節(jié)流器之上400 m處，泡排時(shí)井筒內(nèi)積液嚴(yán)重，井筒內(nèi)靜液柱壓力過(guò)高，對(duì)產(chǎn)氣層形成的回壓太大，有限的氣體使起泡劑、泡排棒不能借助氣體的攪動(dòng)與積液進(jìn)行充分混合產(chǎn)生泡沫，泡排效果較差。

圖10 S26井山2層實(shí)測(cè)靜壓梯度直線回歸曲線圖

圖11 S26井井身示意圖

（2）對(duì)于安裝井下節(jié)流器的氣井，由于泡沫通過(guò)孔徑較小的節(jié)流嘴時(shí)，必須變形或拉長(zhǎng)才能通過(guò)，在此同時(shí)，泡沫液膜厚度變薄，容易破裂，故節(jié)流嘴對(duì)上游產(chǎn)生的泡沫有明顯剪切消泡作用，從而消弱泡排效果[5]。

針對(duì)以上分析，對(duì)于安裝井下節(jié)流器的氣井可以通過(guò)以下四種措施來(lái)改善泡排效果：

（1）縮短氣井的排液周期，做到早發(fā)現(xiàn)早排水；

（2）選擇起泡快且泡沫穩(wěn)定性較好的起泡劑，從而削弱節(jié)流器的剪切消泡作用；

（3）可以嘗試其它新型排水工藝，如氣舉、柱塞、小油管等；

（4）如果有井下節(jié)流器情況下，仍然無(wú)法有效地排出液體，可以考慮暫時(shí)取出節(jié)流器排水生產(chǎn)的方式，待生產(chǎn)穩(wěn)定后再下入井下節(jié)流器。

4 結(jié)論

（1）提產(chǎn)排水措施對(duì)中、高產(chǎn)井效果較好，后期可作為中、高產(chǎn)積液井主要排水措施。

（2）對(duì)于提產(chǎn)難于達(dá)到臨界攜液流量的低產(chǎn)井，可使用間歇生產(chǎn)制度，以穩(wěn)定其生產(chǎn)并及時(shí)排出井底積液。

（3）泡排在延長(zhǎng)氣田應(yīng)用效果較好，但是單一使用泡排棒時(shí)，泡排效果差，后期泡排中建議泡排棒和液態(tài)起泡劑同時(shí)使用。

（4）后期泡排中，可根據(jù)油套壓差與起泡劑原液量的定量關(guān)系，估算泡排所需的起泡劑原液量。

（5）對(duì)于安裝井下節(jié)流器的氣井，可以通過(guò)縮短氣井的排液周期、選擇起泡快且泡沫穩(wěn)定性較好的起泡劑來(lái)提高泡排效果或者取出節(jié)流器排水待生產(chǎn)穩(wěn)定后再下入井下節(jié)流器。

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（修改回稿日期2015-03-17編輯文敏）

李成福，男，1985年出生，碩士，工程師；2010年畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)系并獲碩士學(xué)位；主要從事天然氣勘探開(kāi)發(fā)等研究工作。地址:（716000）陜西省延安市寶塔區(qū)姚店鎮(zhèn)延長(zhǎng)氣田采氣一廠。電話：18629119286。E-mail:dong_ba@126.com