邵 帥,梁璇璣,劉鵬超
1.陜西長源能源科技有限公司,陜西西安 710018
2.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司,陜西西安 710021
3.江蘇豐泰流體機械科技有限公司,江蘇鹽城 224100
蘇里格氣田氣井在生命周期中,一般排水采氣工作需要持續(xù)80%以上的時間,該階段的采氣量占?xì)饩塾嫯a(chǎn)量的60%以上。氣井投產(chǎn)后能量衰減快,產(chǎn)量遞減的主要原因為井筒積液,氣井通常在1 ~4 年左右即需要開展排水采氣工作。目前全氣田總井?dāng)?shù)超過12 000 口,其中產(chǎn)量低于1 萬m3/d 的水平井約為700 多口。由于水平井井身結(jié)構(gòu)的特殊性,常規(guī)排水采氣工藝效果受限,無法有效發(fā)揮高成本水平井的產(chǎn)能。因此,探索研究一種新型排水采氣工藝至關(guān)重要。
裝置主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 同步回轉(zhuǎn)排水采氣裝置結(jié)構(gòu)示意
該裝置主要由防爆電機、主機(同步回轉(zhuǎn)壓縮機 1#、2#、3#)、過濾器 (1#、2#)、進(jìn)氣緩沖系統(tǒng)(1#緩沖罐、2#緩沖罐)、中間緩沖罐、排氣緩沖罐、天然氣發(fā)電機供氣罐(4#緩沖罐)、風(fēng)機冷卻器、閥門和管道等構(gòu)成。其中,主機同步回轉(zhuǎn)壓縮機具有氣液混輸、無液擊風(fēng)險、變工況適應(yīng)強等特點,可滿足含水天然氣的增壓輸送。
氣體增壓流程采取1#、2#兩臺主機串聯(lián)布置,形成兩級壓縮,氣體經(jīng)進(jìn)氣緩沖系統(tǒng)緩沖壓力脈動后,進(jìn)入主機進(jìn)行兩級增壓,增壓后的天然氣注入油套環(huán)空,進(jìn)行補能過程。3#主機的啟停通過進(jìn)氣緩沖系統(tǒng)的液位開關(guān)控制,將進(jìn)氣沉降的液體排出。裝置排氣緩沖罐中預(yù)存規(guī)定量的專用潤滑油,以排氣壓力與進(jìn)氣壓力的壓差作為循環(huán)動力,實現(xiàn)潤滑油的循環(huán),潤滑油參與主機增壓過程,起到潤滑、密封、冷卻的作用。利用井場天然氣作為氣源,通過天然氣發(fā)電機供電。裝置配置變頻控制柜,可進(jìn)行人工操作、執(zhí)行自動控制及數(shù)據(jù)自動采集,并與井場現(xiàn)有通訊系統(tǒng)相連接,實現(xiàn)數(shù)字化無人值守[1-3]。
表1 同步回轉(zhuǎn)排水采氣裝置技術(shù)參數(shù)
根據(jù)2018 年同步回轉(zhuǎn)排水采氣裝置現(xiàn)場實施的58 口氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析,僅利用氣井自身產(chǎn)氣進(jìn)行連續(xù)氣舉作業(yè),氣井實施效果難以穩(wěn)定維持。連續(xù)氣舉作業(yè)在井筒人為建立了高速氣流循環(huán),可將井筒積液逐步排出,理論上氣井應(yīng)持續(xù)維持高產(chǎn)。但氣井的高產(chǎn)階段通常十分短暫,短暫的高產(chǎn)僅為近井地帶能量的快速釋放,由于氣、水流動的慣性力不同,容易產(chǎn)生局部脫氣現(xiàn)象,造成近井地帶液體滯留,增加了含水率。并且由于地層條件的限制,地層遠(yuǎn)端的能量無法及時補充至近井地帶,無法及時降低含水率,進(jìn)而逐步形成近井地帶積液。因此,造成氣井實施效果難以穩(wěn)定維持的根本原因為近井地帶積液問題。
循環(huán)補能工藝針對近井地帶積液的問題,主要分為兩個階段:第一階段為干管氣回注流程,第二階段為抽吸生產(chǎn)流程。
裝置與氣井連接如圖2 所示,裝置進(jìn)口與氣井油管連接,低壓出口與氣井管網(wǎng)連接,高壓出口與油套環(huán)空連接。實施干管氣回注流程時,將裝置低壓出口管道臨時更改為進(jìn)氣管道,從干管取氣,經(jīng)兩級增壓回注至油/套環(huán)空,快速補充氣井近井地帶能量,氣井保持關(guān)井狀態(tài)?;刈⑵陂g,氣井狀態(tài)首先滿足油壓達(dá)到規(guī)定的設(shè)計數(shù)值,同時套壓數(shù)值滿足條件,切換至抽吸生產(chǎn)流程。
根據(jù)實際生產(chǎn)需求,選取蘇里格氣田蘇48 區(qū)塊3 口水平井,氣井編號分別為X1、X2、X3,流程切換設(shè)計數(shù)值見表2。
圖2 干管氣回注流程示意
表2 流程切換設(shè)計數(shù)值
在氣井達(dá)到開井生產(chǎn)條件后,關(guān)閉干管取氣流程及套管回注流程。裝置采用單級壓縮,增壓至外輸管道,實施抽吸生產(chǎn)流程,如圖3 所示。至氣井瞬時流量低于400 m3/h 并且套壓開始上升,則切換至干管氣回注流程,開始下一輪的循環(huán)補能工藝,每個循環(huán)的流程邏輯如圖4 所示。
圖3 抽吸生產(chǎn)流程示意
圖4 循環(huán)補能工藝邏輯示意
3 口水平井整體實施效果見表3。
X1 井實施前產(chǎn)氣量0.025 2 萬m3/d,油/套壓2.77/5.27 MPa(管道壓力 2.60 MPa)。2019 年7月 21 日 18:00 開始實施循環(huán)補能工藝,8 月 2 日8:00 結(jié)束,實施總時長278 h。期間共計實施干管氣回注流程4 次,累計時長122 h,累計干管取氣量為4.977 6 萬m3。氣井生產(chǎn)累計時長156 h,累計外輸氣量 27.063 5 萬 m3。實施后累計增產(chǎn)21.783 5 萬m3,平均增產(chǎn)1.815 3 萬m3/d,累計消耗燃?xì)饬繛? 239 m3,平均消耗燃?xì)饬?70 m3/d,實施后油/套壓2.41/3.71 MPa(管道壓力2.40 MPa)。生產(chǎn)曲線如圖5 所示。
表3 循環(huán)補能工藝整體實施效果
X2 井實施前產(chǎn)氣量0.085 5 萬m3/d,油/套壓2.45/4.48 MPa(管道壓力 2.50 MPa)。7 月 22 日20:00 開始實施循環(huán)補能工藝,8 月 2 日 8:00 結(jié)束,實施總時長252 h。期間共計實施干管氣回注流程27 次,累計時長100 h,累計干管取氣量4.088 6 萬m3。氣井生產(chǎn)累計時長152 h,累計外輸氣量11.266 7 萬m3。實施后累計增產(chǎn)6.237 6 萬m3,平均增產(chǎn)0.5671 萬m3/d,累計消耗燃?xì)饬繛?841m3,平均消耗燃?xì)饬?49m3/d,實施后油/套壓1.39/3.83 MPa(管道壓力1.40 MPa)。生產(chǎn)曲線如圖6 所示。
圖5 X1 井生產(chǎn)曲線 (2019 年 )
圖6 X2 井生產(chǎn)曲線 (2019 年)
X3 井實施前產(chǎn)氣量0.098 5 萬m3/d,油/套壓2.50/4.30 MPa(管道壓力 2.50 MPa)。7 月 22 日16:00 開始實施循環(huán)補能工藝,8 月 2 日 8:00 結(jié)束,實施總時長256 h。期間共計實施干管氣回注流程12 次,累計時長132 h,累計干管取氣量5.315 6 萬m3。氣井生產(chǎn)累計時長124 h,累計外輸氣量12.204 2 萬m3。實施后累計增產(chǎn)5.805 1 萬m3,平均增產(chǎn)0.527 7 萬m3/d,而累計消耗燃?xì)饬繛? 012 m3,平均消耗燃?xì)饬?65 m3/d,實施后油/套壓2.25/3.92 MPa(管道壓力2.40 MPa)。生產(chǎn)曲線如圖7 所示。
圖7 X3 井生產(chǎn)曲線 (2019 年)
(1) 3 口水平井總平均增產(chǎn)氣量0.99 萬m3/d,取得了較為理想的增產(chǎn)效果。
(2) 綜合評估現(xiàn)場運營成本為1 500 元/d,氣井增產(chǎn)氣量≥0.2 萬m3/d 時該工藝產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,結(jié)合目前單井平均增產(chǎn)效果,單井增加效益約7 400 元/d。
(3) 工藝實施期間,裝置平穩(wěn)可靠,操作簡單,無故障[4-6]。
(1) 同步回轉(zhuǎn)排水采氣技術(shù),具有油管抽吸、油/套環(huán)空氣舉排液等技術(shù)特點,主機具有氣液混輸?shù)奶攸c,可適應(yīng)氣井井口工況。基于該技術(shù)原理設(shè)計的循環(huán)補能工藝,針對低產(chǎn)低效井,可起到補能、排水、采氣的作用,是對氣田排水采氣技術(shù)系列的完善。
(2) 綜合分析氣井循環(huán)補能工藝實施前后探液面數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)氣井排出的液量大于井筒容量,可以推斷,通過循環(huán)補能工藝的不斷實施,近井地帶的液體得到有效排出。
(3) 工藝實施中,應(yīng)加裝氣液兩相計量裝置,對氣井的日產(chǎn)液量進(jìn)行分析,優(yōu)化工藝參數(shù)設(shè)計。
(4) 工藝流程切換點以氣井油/套壓的數(shù)值為條件,目前采取人工錄取數(shù)據(jù)及流程切換,增加了部分操作量;應(yīng)優(yōu)化工藝參數(shù)設(shè)計,采取“定流量”或“定時間”補能的方式,結(jié)合電磁閥等自動聯(lián)鎖控制機構(gòu),實現(xiàn)工藝完全自動化。