蔣澤銀 李偉 羅鑫 趙昊 陳楠

1.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開(kāi)采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3.四川長(zhǎng)寧天然氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層為致密儲(chǔ)層，需要進(jìn)行大規(guī)模加砂壓裂才能形成工業(yè)氣流。在頁(yè)巖氣井的分段加砂壓裂中，一口井需要注入(3～4)×104m3的液體。在頁(yè)巖氣井投產(chǎn)后，壓裂殘液逐漸從地層中返出。投產(chǎn)初期井底壓力高、產(chǎn)氣量大，氣井自身有能力將井底的液體帶出井筒；生產(chǎn)到中后期，氣井帶液能力隨井底壓力及產(chǎn)氣量的降低而下降，出現(xiàn)帶液困難。針對(duì)長(zhǎng)寧部分頁(yè)巖氣井帶液困難的問(wèn)題，采用了增壓機(jī)降低輸壓來(lái)提高氣井的帶液能力、改善生產(chǎn)狀況，同時(shí)也積極開(kāi)展泡沫排水采氣等技術(shù)的研究及應(yīng)用。

在國(guó)外頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)中，大量采用泡沫排水采氣工藝，如Alliance頁(yè)巖氣田在80口井中采用了泡排，增加產(chǎn)氣量29%[1]。與常規(guī)氣井相比，長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣藏具有產(chǎn)出水為壓裂液殘液、水型為CaCl2型、礦化度29～53 g/L、開(kāi)采方式采用叢式水平井的特點(diǎn)，對(duì)泡排用起泡劑提出了新的要求。

1 起泡劑優(yōu)選及性能評(píng)價(jià)

1.1 起泡劑優(yōu)選

表1 起泡劑優(yōu)選評(píng)價(jià)Table 1 Optimizing and evaluation of foaming agent起泡劑型號(hào)溫度/℃ρ/(g·L-1)發(fā)泡力/mm穩(wěn)泡性/mm攜液量/mLCT5-7CⅠ901.0167.0255.0151.01#901.0153.0216.0140.02#901.0135.0200.0138.03#901.0145.0212.0133.04#901.0122.0185.0125.0

在水平井的泡沫排水采氣中，由于斜井段井筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣流攜液困難[2]，是造成較直井泡排效果差的原因之一[3]。研究表明，使用發(fā)泡力和穩(wěn)泡性好的起泡劑能提高水平井斜井段的攜液效果[4]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水型、礦化度等水質(zhì)情況，對(duì)5種起泡劑進(jìn)行泡排性能對(duì)比評(píng)價(jià)，發(fā)泡力、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參照GB/T 13173—2008《表面活性劑 洗滌劑試驗(yàn)方法》進(jìn)行，攜液量評(píng)價(jià)參照SY/T 5761—1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》進(jìn)行，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

CT5-7CⅠ起泡劑由多種甜菜堿兩性離子表面活性劑復(fù)配而成，具有發(fā)泡力強(qiáng)、穩(wěn)泡性好、抗礦化度的特點(diǎn)。由表1可見(jiàn)，CT5-7CⅠ起泡劑在發(fā)泡力、穩(wěn)泡性及攜液量等方面優(yōu)于其他4種起泡劑。因此，選取CT5-7CⅠ起泡劑用于長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣井的泡排。

1.2 不同用量起泡劑性能評(píng)價(jià)

用現(xiàn)場(chǎng)水樣在90 ℃下對(duì)不同用量的CT5-7CⅠ起泡劑的泡排性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 90 ℃時(shí)不同起泡劑用量的泡排性能Table 2 Foam-dewatering performance of various foaming agent dosage at 90 ℃起泡劑型號(hào)溫度/℃ρ/(g·L-1)發(fā)泡力/mm穩(wěn)泡性/mm攜液量/mLCT5-7CⅠ900.5125.0230.0130.0901.0167.0255.0151.0901.5185.0315.0162.0902.0195.0325.0167.0

由表2可知，在90 ℃、CT5-7CⅠ起泡劑質(zhì)量濃度為1.0 g/L時(shí)，發(fā)泡力、穩(wěn)泡性及攜液量均較好；當(dāng)質(zhì)量濃度增加到1.5 g/L和2.0 g/L時(shí)，發(fā)泡力、穩(wěn)泡性及攜液量略有增加?？紤]現(xiàn)場(chǎng)消泡及成本因素，室內(nèi)推薦CT5-7CⅠ起泡劑質(zhì)量濃度為1.0 g/L。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 應(yīng)用井概況

2016年11月至2017年2月開(kāi)展了H3-1和H3-2兩口井的泡排現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，兩口井的井況見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，兩口井均為上翹型水平井，油套連通性較好，油管下入造斜段接近A點(diǎn)位置，起泡劑從油套環(huán)空注入，可以從環(huán)空下入井底并進(jìn)入油管起帶液作用。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)泡排藥劑加注工藝

為了適應(yīng)長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣藏一個(gè)平臺(tái)多井泡排的需要，研制了橇裝式自動(dòng)起、消泡劑加注裝置(見(jiàn)圖1)。該裝置具有橇裝化、自動(dòng)藥劑吸入、自動(dòng)控制藥劑攪拌、自動(dòng)調(diào)節(jié)加注不同井口、自動(dòng)定時(shí)加注、低液位/超壓自動(dòng)報(bào)警、可遠(yuǎn)程控制加注和觀(guān)察泵的運(yùn)行狀態(tài)等功能。

表3 井況參數(shù)Table 3 Well condition parameters井號(hào)完鉆井深/m人工井底/mA點(diǎn)垂深/m井底流溫/℃水平位移/mA點(diǎn)/mB點(diǎn)/m油管下入深度/mH3-14 0103 973.032 491.6590.711 591.763 010.00 4 010.002 827.32H3-23 8773 837.802 474.05100.481 491.872 877.003 877.002 683.98

起泡劑加注裝置分別與一個(gè)平臺(tái)上多口井的油套管環(huán)空連接，多井泡排時(shí)采用自動(dòng)切換井口、輪流加注的方式；消泡劑加注裝置與安裝在分離器前的霧化裝置連接，采取連續(xù)加注的方式?，F(xiàn)場(chǎng)藥劑加注工藝如圖2所示。

2.3 H3-1井泡排效果分析

2.3.1泡排前后套壓及油壓的變化

從2016年11月12日到2017年2月22日，H3-1井泡排前后每小時(shí)套壓和油壓變化情況如圖3、日平均油套壓差如圖4所示。

圖3所示試驗(yàn)過(guò)程中，2016年11月17至23日、2016年12月4日至14日未加起泡劑時(shí)，套壓有規(guī)律地在5.0～9.0 MPa和5.0～11.0 MPa波動(dòng)，套壓升高的過(guò)程為液體在井底聚積的過(guò)程、套壓降低的過(guò)程為積液帶出井筒的過(guò)程。2016年11月25日至30日、2016年12月14日至2017年2月22日泡排期間，套壓降低至4.0～6.0 MPa，波動(dòng)幅度較未加起泡劑時(shí)大幅度減小。表明通過(guò)該井的泡排，帶出井底積液，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，維持了較好的生產(chǎn)狀態(tài)。

由圖4可見(jiàn)，泡排前套油壓差為4.0～7.0MPa，泡排后套油壓差降至1.6～1.7MPa，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，起到了輔助帶水穩(wěn)產(chǎn)的作用。

2.3.2泡排前后產(chǎn)氣、產(chǎn)水變化

H3-1井泡排前后產(chǎn)氣、產(chǎn)水量變化如圖5所示。

由圖5可見(jiàn)，泡排前的2016年12月6日～13日，產(chǎn)氣量在(0.4～1.6)×104m3/d之間波動(dòng)，氣井隔天產(chǎn)水，產(chǎn)水量為0～4 m3/d；泡排后，氣井產(chǎn)氣量為(1.0～1.2)×104m3/d，產(chǎn)水量為4.0～6.0 m3/d。表明該井的泡排穩(wěn)定了產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量，有較好的泡沫排水采氣效果。

2.4 兩井泡排效果

H3-2的泡排效果與H3-1相似，兩井泡排效果匯總見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，兩口井泡排穩(wěn)產(chǎn)氣量為2.33×104m3/d，增產(chǎn)氣量0.49×104m3/d，增產(chǎn)26.9%；增產(chǎn)水量6.14 m3/d，增產(chǎn)1.17倍。

3 結(jié) 論

(1) 對(duì)5種起泡劑樣品的對(duì)比評(píng)價(jià)表明，CT5-7CⅠ起泡劑發(fā)泡力強(qiáng)、穩(wěn)泡性好、攜液性能優(yōu)良，適用于長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣水平井的泡沫排水采氣。

(2) 研制的橇裝式自動(dòng)起消泡劑加注裝置可與多口井的油套管環(huán)空連接，通過(guò)自動(dòng)井口切換、輪流加注的方式，能滿(mǎn)足長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣平臺(tái)多井同時(shí)泡排的需要，成功地應(yīng)用于長(zhǎng)寧H3-1和H3-2井，取得了很好的泡沫排水采氣效果。

(3) 驗(yàn)證了泡沫排水采氣技術(shù)對(duì)長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣井的適應(yīng)性，表明采用泡排工藝可有效地帶出井底積液、實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣井的穩(wěn)產(chǎn)，可在長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣平臺(tái)井推廣應(yīng)用。

表4 H3-1與H3-2兩井泡排前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)Table 4 Production data before foam-dewatering of H3-1 and H3-2井號(hào)泡排前泡排后對(duì)比壓差/MPa產(chǎn)氣/(m3·d-1)產(chǎn)水/(m3·d-1)壓差/MPa產(chǎn)氣/(m3·d-1)產(chǎn)水/(m3·d-1)壓差降低/MPa產(chǎn)氣增加/(m3·d-1)產(chǎn)水增加/(m3·d-1)H3-15.388 5861.881.9211 0115.243.46(64.3%)2 426(28.3%)3.36(1.8倍)H3-24.799 7993.371.8112 3206.152.98(62.2%)2 521(25.7%)2.78(82.5%)合計(jì)18 3855.2523 33111.394 946(26.9%)6.14(1.17倍)