李成福 劉科如 郭向東 劉寶平 任 婷 賀 杰 秦遠成

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

延長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秦遠成1

（1.陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司油氣勘探公司延長氣田采氣一廠2.陜西延長石油（集團）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氣田積液氣井高效、持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。通過對延長氣田積液井現(xiàn)狀的分析，歸納對比了目前試驗的提產(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

延長氣田氣井井筒積液排水采氣臨界攜液流量

0 引言

延長氣田于2012年投入開發(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、柱塞氣舉和機抽等方法，適用條件各有不同，優(yōu)缺點也略有差異[2-3]。延長氣田在借鑒國內(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提高瞬時流量（大于油管臨界攜液流量）、增大生產(chǎn)壓差，從而達到減少井底積液回壓、增加氣井產(chǎn)量的排水采氣方法，其具有操作簡單、實施方便、工藝投資少、排水效果明顯的特點[6-7]。

1.1 現(xiàn)場應(yīng)用效果

截止2014年12月，氣田累計開展提高瞬時流量排水采氣試驗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)排水試驗期間高中低產(chǎn)井的日產(chǎn)氣和臨界攜液流量對比圖（圖1、圖2、圖3）可以看出，高中產(chǎn)井經(jīng)過提產(chǎn)后均能達到氣井臨界攜液流量之上，對應(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)后仍然無法達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

通過對提產(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，提高瞬時流量增大生產(chǎn)壓差排液逐漸成為氣田針對中、高產(chǎn)積液井排液的主要措施之一。

1.2 提產(chǎn)排水實例分析

以Y196井為例，該井最高關(guān)井壓力17.0 MPa，無阻流量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)制度開井生產(chǎn)，開井油壓為19.6 MPa（由于沒有安裝套壓表，無法讀取套壓數(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Y196井進行了兩次提產(chǎn)排水（圖7）。

圖7 Y196井生產(chǎn)動態(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)水量僅為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，延長氣田開展了“每天間開（氣井每天開井1～6 h,日總產(chǎn)氣量不變）”間歇生產(chǎn)制度試驗。有效解決了以往低產(chǎn)氣井采用排水采氣工藝技術(shù)難以達到穩(wěn)定生產(chǎn)和及時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)場應(yīng)用效果

通過對比間歇生產(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)排水實例分析

S15井無阻流量為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)制度開井生產(chǎn)，開井油壓21.0 MPa，從2012年10月中旬開始，油壓從17 MPa下降至13 MPa，平均日產(chǎn)水0.1 m3。整個生產(chǎn)過程中，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日開始采取了改變生產(chǎn)周期的方法進行間歇式生產(chǎn)試驗（圖8），通過3個周期的間歇式生產(chǎn)試驗，油壓上升至14MPa，油套壓差控制在1MPa以內(nèi)。其中，“開一關(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；“開二關(guān)二”試驗期間，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)氣量較間開前增加3261 m3，間開效果良好。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，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)場應(yīng)用效果

延長氣田經(jīng)過不斷摸索優(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)進站閥組處注消泡劑。截止目前，通過對氣田進行的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95%。

3.2 泡沫排水實例分析

（1）液態(tài)起泡劑與泡排棒效果對比分析

為了對比液態(tài)起泡劑與泡排棒在泡排作業(yè)中的效果，對單一投入泡排棒和單一注入液態(tài)起泡劑的泡排作業(yè)效果進行了詳細分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單一使用泡排棒時，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，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)向上流動氣體的舉升作用，當(dāng)泡排棒與油管內(nèi)部積液接觸時即被融化，不能落到井底，故無法與井底積液進行充分混合，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)大量的積液則無法排除井筒，所以泡排作業(yè)時，單一使用泡排棒的泡排效果較差。建議后期泡排施工時，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)積液量的多少決定著泡排作業(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，對泡排效果良好的起泡劑原液注入量和對應(yīng)泡排結(jié)束后油壓上升值做了統(tǒng)計分析。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

隨著延長氣田的不斷發(fā)展，具有成本低且安全系數(shù)高等優(yōu)點的中低壓集氣方式將是氣井集氣方式的大趨勢，那么中低壓集氣井的排水工藝也是不久的將來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，氣田對唯一一口中壓集氣井（S26井）進行了泡排試驗(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S26井泡排前的靜壓測試曲線圖（圖10），可以看出S26井在1300 m處壓力梯度出現(xiàn)拐點，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，泡排時井筒內(nèi)積液嚴(yán)重，井筒內(nèi)靜液柱壓力過高，對產(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與積液進行充分混合產(chǎn)生泡沫，泡排效果較差。

圖10 S26井山2層實測靜壓梯度直線回歸曲線圖

圖11 S26井井身示意圖

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

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

（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，仍然無法有效地排出液體，可以考慮暫時取出節(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）對于提產(chǎn)難于達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)并及時排出井底積液。

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

（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）對于安裝井下節(jié)流器的氣井，可以通過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)延長氣田采氣一廠。電話：18629119286。E-mail:dong_ba@126.com