楊易駿

（中國(guó)石化華北油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 鄭州 450006）

0 引言

大牛地氣田屬于低滲、低壓、低豐度的典型“三低”氣田，氣井普遍具有單井產(chǎn)量低、攜液能力差的特點(diǎn)，隨著氣田采出程度的提高，氣藏能量降低，相當(dāng)一部分氣井進(jìn)入中晚期開(kāi)采階段，氣井難以自噴帶水生產(chǎn)，部分氣井因井筒積液導(dǎo)致水淹停產(chǎn)，嚴(yán)重制約氣井產(chǎn)能的發(fā)揮［1～2］。針對(duì)大牛地氣田氣井井底積液導(dǎo)致無(wú)法正常生產(chǎn)的現(xiàn)狀，目前大牛地氣田已初步形成“5+2”復(fù)產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)選方法（包括液氮?dú)馀e、多井聯(lián)合氣舉、井口氣舉井口排液、站內(nèi)氣舉井口排液、采氣管線充壓氣舉等5種氣舉車氣舉方式和油套環(huán)空激動(dòng)降壓、鄰井高壓氣舉2種非氣舉車氣舉方式），并取得一定成效［3］。其中，2017共實(shí)施復(fù)產(chǎn)作業(yè)388井次，治理井?dāng)?shù)100口，恢復(fù)產(chǎn)氣量0.66×108m3。但隨著氣田深入開(kāi)發(fā)，對(duì)于井底嚴(yán)重積液導(dǎo)致的水淹氣井或投產(chǎn)初期即發(fā)生水淹的氣井，單一的復(fù)產(chǎn)工藝技術(shù)需要多次作業(yè)才能恢復(fù)氣井生產(chǎn)且穩(wěn)產(chǎn)期較短?；凇坝吞篆h(huán)空激動(dòng)”與“多井聯(lián)合氣舉”復(fù)產(chǎn)工藝原理分析，將兩種工藝結(jié)合為一種復(fù)合工藝并研究了該工藝的原理及適用條件。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝能夠使嚴(yán)重水淹氣井有效釋放產(chǎn)能，拓寬了氣舉復(fù)產(chǎn)工藝適用界限。

1 “多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝原理

該工藝是利用車載壓縮機(jī)把站內(nèi)的低壓天然氣壓縮后通過(guò)注醇管線向多個(gè)水淹井的套管內(nèi)注入高壓氣體，提高水淹井舉升能力，當(dāng)套壓穩(wěn)定不變時(shí)，用油套連通法將套管內(nèi)高壓氣體引入油管，使油管內(nèi)液面下降，降低井底回壓，然后通過(guò)集氣站放空流程開(kāi)井敞放的同時(shí)用氣舉車進(jìn)行續(xù)流，達(dá)到恢復(fù)氣井自噴生產(chǎn)的目的。圖1為該工藝流程示意圖。

圖1 “多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝流程示意圖

2 “多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

2.1 選井原則

通過(guò)理論研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)攻關(guān)，總結(jié)大牛地氣田“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝實(shí)施選井應(yīng)遵循以下原則：① 油套連通；② 井場(chǎng)道路存在農(nóng)協(xié)問(wèn)題的水淹氣井；③ 單一工藝無(wú)法成功復(fù)產(chǎn)的嚴(yán)重積液水淹氣井。

2.2 階段劃分

考慮施工進(jìn)度及壓力變化規(guī)律，將復(fù)產(chǎn)工藝流程分為5個(gè)階段：

1）注醇管線置換階段。注氣流程應(yīng)用的是單井注醇管線，因此氣舉開(kāi)始后，首先是對(duì)單井注醇管線進(jìn)行置換，這個(gè)過(guò)程氣井油套壓、流量不變。

2）套管充壓階段。注醇管線置換完畢后，天然氣進(jìn)入氣井油套環(huán)空，這個(gè)過(guò)程氣井套壓出現(xiàn)上升，油壓、流量不變或者波動(dòng)（環(huán)空積液緩慢進(jìn)入油管）。

3）積液完全進(jìn)入油管階段。當(dāng)氣舉位置到達(dá)油管鞋位置，環(huán)空積液完全進(jìn)入油管，此時(shí)套壓達(dá)到最大值。

4）油管沖壓及降壓階段。當(dāng)套壓達(dá)到最大值且穩(wěn)定不變、井口無(wú)積液排出時(shí)，采取油、套連通法將高壓氣體引入油管，沖壓至油、套壓平衡，1h后同時(shí)進(jìn)行氣舉續(xù)流和降壓帶液操作，直至復(fù)產(chǎn)成功。

5）穩(wěn)定生產(chǎn)階段。積液排出后，壓力流量穩(wěn)定。穩(wěn)定階段生產(chǎn)30 min后，氣井無(wú)異常，可停止氣舉并做好氣井穩(wěn)產(chǎn)。

2.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)主要包括井筒積液量、注醇管線摩阻、排氣壓力、注氣量、單井氣舉時(shí)間5個(gè)方面，準(zhǔn)確計(jì)算井筒積液量、排氣壓力及注氣量等參數(shù)是該工藝的關(guān)鍵［4］。

2.3.1 井筒積液量計(jì)算

施工前，水淹井油管液面經(jīng)探測(cè)液面深度為ht，則油套環(huán)空內(nèi)液面深度hc和井筒內(nèi)積液量Ql可分別按下式計(jì)算：

式中，ht為油管內(nèi)液面深度，m；hc為油管環(huán)空內(nèi)液面深度，m；pc為氣舉前井口套壓，Pa；pt為氣舉前井口油壓，Pa；Qc為油套環(huán)空內(nèi)積液量，m3；Qt為油管內(nèi)積液量，m3；Ql為井筒內(nèi)積液量，m3； ρl為液體密度，kg／m3；g為重力加速度，m／s2；rc為套管內(nèi)半徑，m；rt為油管內(nèi)半徑，m。

2.3.2 注醇管線摩阻計(jì)算

氣舉時(shí)，注醇管線的壓力損失主要為置換管線中泡排劑、甲醇及天然氣通過(guò)時(shí)的壓力損失。水淹井注醇管線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則該管線摩阻損失F可按下式計(jì)算：

式中，f為摩阻系數(shù)，無(wú)量綱；d為注醇管線內(nèi)徑，m；e為粗糙度，m；NRe為雷諾數(shù)，無(wú)量綱，γg為天然氣相對(duì)密度，無(wú)量綱；qg為標(biāo)況下氣體流量，m3／d；μg為工況下天然氣粘度，mPa·s；v為工況下流速，m／s；p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；T0為標(biāo)況溫度，K；Z0為天然氣在標(biāo)況下的壓縮因子，無(wú)量綱；Z為天然氣的壓縮因子，無(wú)量綱；L為注醇管線長(zhǎng)度，m；Tz為注醇管線內(nèi)天然氣溫度，K；-pz為注醇管線平均壓力，MPa；p入、p出分別為注醇管線入、出口壓力，MPa；ρg為天然氣密度（氣舉壓力條件下的密度），kg／m3；F為注醇管線總摩阻壓降，Pa；ξ為局部壓力損失系數(shù)，無(wú)量綱。

2.3.3 排氣壓力計(jì)算

復(fù)產(chǎn)時(shí)，為置換出井筒積液，最小排氣壓力必須大于總摩阻壓降F與井口最大注氣壓力（井口舉通套壓）之和。氣舉時(shí)、井口敞放，當(dāng)油套環(huán)空氣液界面到達(dá)油管鞋時(shí)，油管內(nèi)液面最高、且為純液柱，此時(shí)井口注入壓力pin最大，最大注入壓力可按下式計(jì)算：

2.3.4 注氣量計(jì)算

為排出井筒內(nèi)積液，注入氣體應(yīng)充滿整個(gè)油套環(huán)空及油管，因此考慮氣量損失的影響，實(shí)際天然氣用量取設(shè)計(jì)用量的1.2倍，則Qi總可按下式計(jì)算：

式中，Qi總為標(biāo)況下氣舉總用氣量，m3；QNg為井筒條件下氣舉天然氣用量，m3；Tb為管鞋溫度，K；Tk為井口溫度，K；Zb為管鞋注氣壓力下平均壓縮因子，無(wú)量綱；St為油管截面積，m2；Sc為套管截面積，m2； H′l為油管鞋到井口測(cè)深，m。

2.3.5 單井氣舉時(shí)間

氣舉時(shí)，摸清各個(gè)單井的分流量至關(guān)重要，結(jié)合Jain公式及表觀速度公式，則各個(gè)單井的分流量qi及氣舉時(shí)間ti可按下式計(jì)算：

式中，vi為單井表觀速度，m／s；qi為單井分流量，m3／h；ti為單井氣舉時(shí)間，h；d為注醇管線內(nèi)徑，m；Δpi為單井注醇管線摩阻壓降，MPa；Δp1為第一口單井注醇管線摩阻壓降，MPa；Δpn為第n口單井注醇管線摩阻壓降，MPa；Li為單井注醇管線長(zhǎng)度，m；L1為第一口單井注醇管線長(zhǎng)度，m；Ln為第n口單井注醇管線長(zhǎng)度，m； pw為壓縮機(jī)出口壓力，MPa；pi為單井井口套壓，MPa；n為復(fù)產(chǎn)時(shí)組合的井?dāng)?shù)。

3 “多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 選井及參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)選井要求，選取DPT-18和DPH-35兩口水淹井開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。所選氣井均受井筒內(nèi)積液的影響，其產(chǎn)氣量達(dá)不到造斜段臨界攜泡流量而致最終發(fā)生水淹停產(chǎn)。采用“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行兩口水淹井排氣壓力、注氣量及氣舉時(shí)間設(shè)計(jì)，考慮注醇管線摩阻，氣舉過(guò)程中舉通水淹井時(shí)需要最小排氣壓力為13.5～13.8 MPa。兩口水淹井基本數(shù)據(jù)與復(fù)產(chǎn)理論參數(shù)如表1所示。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果評(píng)價(jià)

對(duì)表1中選取的兩口水淹井開(kāi)展了“多井聯(lián)合氣舉+環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中水淹井的壓力變化分別如圖2～圖4所示。

由圖2～圖4可知：DPH-35井實(shí)際有效復(fù)產(chǎn)時(shí)間為7 h，復(fù)產(chǎn)成功后油壓由0 MPa升至11.6 MPa，共舉出積液4.5 m3；DPT-18井第一次單純利用多井聯(lián)合氣舉7 h未復(fù)產(chǎn)成功，第二次連續(xù)氣舉5 h后，由于套壓保持不變，隨之采取油套環(huán)空激動(dòng)30 min，氣井降壓開(kāi)始出液，油壓漲至9.0 MPa，續(xù)流30 min復(fù)產(chǎn)成功，兩次實(shí)際有效氣舉時(shí)間均為15.5 h，復(fù)產(chǎn)成功后油壓由0 MPa升至9 MPa，舉出積液6.24 m3。

綜上所述，對(duì)選取的兩口水淹井開(kāi)展“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)試驗(yàn)后，復(fù)產(chǎn)成功率為100%，共舉出積液10.74 m3，氣舉后穩(wěn)產(chǎn)井兩口，穩(wěn)產(chǎn)率為100%，增產(chǎn)氣量為12 617 m3／d。分析認(rèn)為：“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝的本質(zhì)是在氣舉過(guò)程中，氣舉車無(wú)法達(dá)到舉升水淹井井筒內(nèi)積液產(chǎn)生的回壓時(shí)，通過(guò)井口的油套連通法對(duì)水淹井實(shí)施油管與環(huán)空注氣合壓，將部分積液暫時(shí)壓回地層，減少井筒積液量，降低水淹井對(duì)氣舉誘噴氣源壓力的需求，使積液嚴(yán)重水淹氣井的復(fù)產(chǎn)工藝變得可行，拓寬了天然氣壓縮機(jī)氣舉復(fù)產(chǎn)工藝的適用范圍。

表1 兩口水淹井基本情況與復(fù)產(chǎn)理論參數(shù)表

圖2 復(fù)產(chǎn)過(guò)程中DPH-35井壓力變化曲線圖

圖3 第一次復(fù)產(chǎn)過(guò)程中DPT-18井壓力變化曲線圖

圖4 第二次復(fù)產(chǎn)過(guò)程中DPT-18井壓力變化曲線圖

4 “多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

4.1 組合復(fù)產(chǎn)成本計(jì)算

由“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)過(guò)程可知，其成本費(fèi)主要包括氣舉車油料費(fèi)用、潤(rùn)滑油、液壓油等耗材費(fèi)用及維保費(fèi)用，通過(guò)計(jì)算可得：DPH-35、DPT-18井的復(fù)產(chǎn)成本費(fèi)分別為0.38萬(wàn)元、0.82萬(wàn)元，合計(jì)為1.2萬(wàn)元。

4.2 組合復(fù)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

兩口水淹井開(kāi)展“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)試驗(yàn)后均成功復(fù)產(chǎn)、成功率為100%，日增產(chǎn)氣量12 617 m3、累計(jì)增產(chǎn)氣量837.572×104m3，天然氣價(jià)按照1.16元／m3計(jì)算，日創(chuàng)效1.46萬(wàn)元、累計(jì)創(chuàng)效971.59萬(wàn)元，作業(yè)成本僅為1.2萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比為1∶810，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

1）驗(yàn)證了“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝在大牛地氣田應(yīng)用可行，在兩口套壓低于8 MPa、液氣比高于5 m3／104m3的積液嚴(yán)重水淹井中進(jìn)行了應(yīng)用，取得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益，拓寬了天然氣壓縮機(jī)氣舉復(fù)產(chǎn)工藝的應(yīng)用界限。

2）兩口嚴(yán)重水淹井采用“多井聯(lián)合氣舉＋環(huán)空激動(dòng)降壓”組合復(fù)產(chǎn)工藝一次性成功復(fù)產(chǎn)，共舉出積液10.74 m3，復(fù)產(chǎn)后穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間均大于1年，復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果好。

3）兩口嚴(yán)重水淹井復(fù)產(chǎn)成本為1.2萬(wàn)元，復(fù)產(chǎn)后日增產(chǎn)氣量12 617 m3、累計(jì)增產(chǎn)氣量837.572×104m3，日創(chuàng)效1.46萬(wàn)元、累計(jì)創(chuàng)效971.59萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比為1∶810，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］李克智.大牛地低滲氣田水平井排水采氣工藝技術(shù)研究［D］.成都：西南石油大學(xué)，2013.

［2］周子淳.大牛地氣田積液氣井及水淹井排水采氣技術(shù)［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，1（1）：192-193.

［3］丁磊.大牛地氣田水淹井治理技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2017，31（4）：115-117.

［4］王雷.積液水淹井多井氣舉工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2016，45（5）：64-68.