唐勇

高壓氣源井氣舉排水采氣工藝研究及應(yīng)用評(píng)價(jià)

唐勇

（中國(guó)石化西南油氣分公司川西采氣廠）

新場(chǎng)氣田部分井場(chǎng)具有高、低壓氣井并存現(xiàn)狀，通過(guò)氣井臨界攜液流量分析，結(jié)合天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)，開(kāi)展同井場(chǎng)高壓井氣舉排水采氣工藝試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)高壓氣源井、注氣量及連接方式的優(yōu)選和設(shè)計(jì)，先后在新場(chǎng)氣田5個(gè)井組中進(jìn)行應(yīng)用，效果顯著。圖2表1參5

高壓氣源井氣舉排水采氣工藝應(yīng)用評(píng)價(jià)

四川盆地新場(chǎng)氣田中侏羅紀(jì)沙溪廟組氣藏水平井生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)地層水，隨氣井壓力和產(chǎn)氣量的降低，氣井靠自身能量無(wú)法將地層水有效攜出，形成井筒積液現(xiàn)象，嚴(yán)重者造成氣井水淹停產(chǎn)。氣井水淹后通常采用車載壓縮機(jī)氣舉方式復(fù)活，但由于車載氣舉是一種不連續(xù)的氣舉施工，復(fù)活后的氣井生產(chǎn)一段時(shí)間后再次出現(xiàn)水淹停產(chǎn)現(xiàn)象。為使氣井能連續(xù)將井筒中積液有效攜出，在臨界攜液理論分析基礎(chǔ)上，開(kāi)展了利用高壓氣源井連續(xù)氣舉的工藝試驗(yàn)，并取得了較好效果。

1 高壓氣源井氣舉排水采氣工藝

1.1 工藝原理

利用同井場(chǎng)井口壓力高、產(chǎn)氣量大、產(chǎn)液量低的井作為氣源井，氣源井采出氣經(jīng)節(jié)流后，被引入壓力低、井筒積液嚴(yán)重的氣井油套環(huán)空中，并且連續(xù)注入；借助氣源井的高壓氣流，將被舉井的井筒積液從油管中連續(xù)舉出，實(shí)現(xiàn)被舉井井筒積液連續(xù)帶出，達(dá)到氣井穩(wěn)定生產(chǎn)目的。

1.2 選井條件

高壓氣源井氣舉工藝的開(kāi)展需滿足以下條件：①同一采氣井場(chǎng)內(nèi)有高、低壓氣井共存；②低壓氣井產(chǎn)水量大，壓力、產(chǎn)氣量波動(dòng)較大，在借助泡排等維護(hù)措施條件下無(wú)法連續(xù)攜液生產(chǎn)，導(dǎo)致水淹停產(chǎn)；③高壓氣源井生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)水量低或不產(chǎn)水，氣井壓力遞減緩慢，具有一定的穩(wěn)產(chǎn)能力；④被舉井具有一定的剩余可采儲(chǔ)量，具有開(kāi)展該工藝的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1.3 氣舉連接方式

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，利用高壓氣源井氣舉的管線連接方式有兩種：

（1）將氣源井產(chǎn)出氣經(jīng)加熱節(jié)流后接入被舉井油套環(huán)空后氣舉。該方式適用于氣源井壓力高，節(jié)流后易形成水合物冰堵的氣井。

（2）將氣源井產(chǎn)出氣經(jīng)采油樹(shù)油管兩翼分輸，一翼經(jīng)節(jié)流后接入被舉井油套環(huán)空后氣舉，另一翼經(jīng)節(jié)流后外輸。該方式適用于氣源井產(chǎn)出氣經(jīng)節(jié)流后不會(huì)形成水合物的氣井。

氣舉的兩種連接方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：第一種連接方式在冬季氣溫較低的情況下也能連續(xù)氣舉，不存在氣舉管線冰堵問(wèn)題，但氣源井產(chǎn)出流體與被舉井產(chǎn)出流體合輸計(jì)量，不利于氣源井的管理；第二種連接方式在冬季夜間氣溫低時(shí)易在節(jié)流裝置處冰堵，影響氣井連續(xù)氣舉，但氣源井有一翼采出流體能準(zhǔn)確計(jì)量，對(duì)氣井生產(chǎn)可及時(shí)監(jiān)控，有利于氣源井生產(chǎn)維護(hù)管理，氣舉管線一翼進(jìn)入被舉井的氣量可通過(guò)節(jié)流油嘴大小和井口壓力進(jìn)行估算，因此，氣源井產(chǎn)氣量較為準(zhǔn)確。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，第二種連接方式較為常用。

2 高壓氣源井氣舉工藝設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)井優(yōu)選

通過(guò)篩選，新場(chǎng)氣田有5個(gè)井組具備高壓氣源井氣舉低壓產(chǎn)水氣井的條件。為對(duì)該工藝效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選XS21-36H井作為氣源井連續(xù)氣舉同井場(chǎng)的XS23-9H井為試驗(yàn)。

2.1.1 被舉井生產(chǎn)分析評(píng)價(jià)

（1）氣井基本概況：XS23-9H井為沙溪廟組的一口水平井，井深3513 m，造斜點(diǎn)井深2030 m，對(duì)水平段儲(chǔ)層進(jìn)行了13段射孔壓裂改造，水平段有7個(gè)封隔器，距離A靶點(diǎn)最近的一個(gè)滑套深度為2461 m，處于水平段。氣舉前該井油、套壓力分別為2.28、3.98 MPa，產(chǎn)氣0.973 6×104m3/d，累產(chǎn)氣731.222 9× 104m3。產(chǎn)水1.8 m3/d，累產(chǎn)水3675 m3。每天加注XHG-10D泡排藥劑3 kg，在加注藥劑情況下，氣井井筒積液仍無(wú)法有效攜出，需借助提噴或車載壓縮機(jī)氣舉排水采氣。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)氣量受出水波動(dòng)影響量達(dá)0.2×104m3/d，油、套壓差波動(dòng)達(dá)0.2 MPa，氣井生產(chǎn)不穩(wěn)定。

（2）井筒壓力及積液情況分析：通過(guò)流壓測(cè)試，在直井段井深2000 m處流壓梯度為0.21 MPa/100 m。采用適應(yīng)新場(chǎng)氣田水平井的井筒壓降組合模型，直井段選用HB模型，斜井段選用KSSD模型，水平段選用dukler模型對(duì)該井井筒壓降進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)合流壓測(cè)試結(jié)果進(jìn)行校正，得出在斜井段2300 m處壓力梯度達(dá)0.38 MPa/100 m,壓力為5.23 MPa，井筒持水率增大，易形成井筒積液現(xiàn)象。

（3）氣井生產(chǎn)潛力分析：采用非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，得出該井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為3788×104m3，氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量采出程度僅為19.3%。該井剩余動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量高，采用高壓氣源井連續(xù)氣舉工藝可行。

2.1.2 氣源井生產(chǎn)分析評(píng)價(jià)

（1）氣井生產(chǎn)概況：XS21-36H井為沙溪廟組的一口水平井，該井氣舉前油、套壓力分別為8.0/8.8 MPa，日產(chǎn)氣5.7271×104m3/d，累產(chǎn)氣2249.7×104m3。日產(chǎn)水1.8m3/d，累產(chǎn)水657.12 m3。井口壓降為0.7 MPa/mon，產(chǎn)氣量遞減速度0.2×104m3/mon，產(chǎn)水量波動(dòng)小，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，滿足氣源井條件。

（2）氣井合理工作制度分析：采用非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，該井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為10 110×104m3，氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量采出程度為22.24%。該井無(wú)阻流量為16.834 3×104m3/d，按無(wú)阻流量1/3配產(chǎn)為5.611 4×104m3/d；節(jié)點(diǎn)分析法配產(chǎn)為5.531 6×104m3/d；采用水平井臨界攜液模型計(jì)算該井臨界攜液流量為3.456 1×104m3/d。因此，采用經(jīng)驗(yàn)法和節(jié)點(diǎn)分析法配產(chǎn)結(jié)果都大于臨界攜液流量。結(jié)合氣井生產(chǎn)實(shí)際分析認(rèn)為該井工作制度為5.5×104m3/d較為合理。

（3）氣井穩(wěn)產(chǎn)潛力分析：采用非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法分析，該井按5.5×104m3/d工作制度下生產(chǎn)，氣井井口油壓降至被舉井套壓3.98MPa時(shí)預(yù)計(jì)需2.5年時(shí)間。

2.2 氣舉注氣量的確定

前人通過(guò)理論分析及室內(nèi)試驗(yàn)，優(yōu)選出適應(yīng)川西氣田水平井的臨界攜液流量模型［1］：

式中：

vcrd—直、斜井?dāng)y液臨界流速，m/s；

vcrH—水平段攜液臨界流速，m/s。

水平井的臨界攜液流量為：

式中：

qcr—臨界攜液流量，104m3/d；

A—油管面積，m2；

P—壓力，MPa；

T—溫度，K；

Z—?dú)怏w偏差因子，無(wú)因次。

采用該臨界攜液流量模型對(duì)被舉井XS23-9H井進(jìn)行計(jì)算，該井油管內(nèi)徑為63 mm，井口溫度為15℃，氣體偏差因子為0.99，在井口油、套壓力為2.28/3.98MPa下，該井臨界攜液流量為1.077 2×104m3/d。該井目前日產(chǎn)氣0.973 6×104m3/d，較臨界攜液量低0.103 6× 104m3/d。因此，氣舉注氣量應(yīng)大于0.103 6×104m3/d。經(jīng)計(jì)算，選用2 mm油嘴將氣源井來(lái)氣節(jié)流后進(jìn)入該井油套環(huán)空氣舉，注氣量為0.134 8×104m3/d。

2.3 氣舉連接方式優(yōu)選

采用節(jié)流曲線法[2]對(duì)氣源井XS21-36H井天然氣水合物生成條件預(yù)測(cè)，在井口壓力由8 MPa節(jié)流降至外輸壓力1.6 MPa時(shí)不會(huì)有水合物生成，在生產(chǎn)實(shí)際中也無(wú)水合物生成。因此，氣舉連接方式選用第二種方式，油管非生產(chǎn)一翼節(jié)流后接入被舉井XS23-9H井油套環(huán)空氣舉。氣舉管線選用準(zhǔn)76×5.51 mm油管12根，90°實(shí)體絲扣彎頭8個(gè)，PN35 MPa，DN65 mm油嘴套1個(gè)，2 mm油嘴1個(gè)，壓力表樁頭及高壓截止閥各1個(gè)，氣舉管線采用半月卡配膨脹螺栓固定。

3 應(yīng)用分析評(píng)價(jià)

通過(guò)氣源井XS21-36H對(duì)被舉井XS23-9H鄰井氣舉的試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)氣源井工作制度合理調(diào)整，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，氣源井開(kāi)展氣舉前井口油壓壓降為0.7 MPa/mon，開(kāi)展氣舉后井口油壓壓降為0.5 MPa/mon；開(kāi)展氣舉前產(chǎn)量降低為0.2×104m3/mon，開(kāi)展氣舉后產(chǎn)量降低為0.1×104m3/mon。被舉井井筒積液被有效攜帶出，氣井生產(chǎn)更加穩(wěn)定（圖1）。被舉井開(kāi)展氣舉前井口油套壓力為分別為2.28/3.98 MPa，氣舉后壓力漲至5.41/6.32 MPa；產(chǎn)氣量由0.973 6×104m3/d漲至氣舉初期的1.8709×104m3/d；產(chǎn)水量由1.8 m3/d漲至2.1 m3/d。且井口油壓壓降由氣舉前的0.2 MPa/mon降為0.1 MPa/mon。開(kāi)展氣舉后，被舉井停止了泡排藥劑的加注，每月節(jié)約泡排藥劑90 kg，節(jié)約泡排藥劑費(fèi)用4931元。且氣舉后該井月增產(chǎn)量為13.86×104m3，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1 XS23-9H井采氣曲線圖

在xs23-9H開(kāi)展高壓氣源井氣舉取得成功后，又優(yōu)選了4個(gè)井組開(kāi)展該工藝試驗(yàn)。從結(jié)果分析，氣舉后被舉井生產(chǎn)情況好轉(zhuǎn)（表1）。對(duì)較為典型的易水淹停產(chǎn)的xs21-39HF井氣舉后實(shí)現(xiàn)了連續(xù)攜液生產(chǎn)，未出現(xiàn)水淹停產(chǎn)現(xiàn)象（圖2）。

表1 被舉井措施效果統(tǒng)計(jì)

圖2 XS23-9H井采氣曲線圖

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）高壓氣源井氣舉工藝在新場(chǎng)氣田5個(gè)井組中成功應(yīng)用，取得了顯著效果，該工藝在其他氣田具有推廣價(jià)值。

（2）高壓氣源井氣舉工藝流程簡(jiǎn)單、操作管理方便，施工成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。

（3）該工藝對(duì)氣源井和被舉井的優(yōu)選有嚴(yán)格的條件限制，氣源井要有一定的穩(wěn)產(chǎn)能力，被舉井要有一定的生產(chǎn)潛力，以利于氣舉工藝的持續(xù)開(kāi)展。

（4）該工藝彌補(bǔ)了車載壓縮機(jī)氣舉工藝氣舉作業(yè)不連續(xù)性的缺點(diǎn)，確保了攜液困難氣井的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

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（修改回稿日期2015-09-02編輯文敏）

唐勇,男，1982年出生，2008年西南石油大學(xué)畢業(yè)，碩士，工程師；長(zhǎng)期從事油氣田開(kāi)發(fā)與開(kāi)采技術(shù)工作。地址：（618000）四川德陽(yáng)中國(guó)石化西南油氣分公司川西采氣廠。電話：13550638748。E-mail:253065417@qq.com