張子潤(rùn)

摘 要：氣井生產(chǎn)特征表現(xiàn)為低壓低產(chǎn)階段生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，平均65%的天然氣儲(chǔ)量在井口壓力低于3.5MPa階段采出，因此，維護(hù)氣井低壓階段的穩(wěn)產(chǎn)是提高氣藏采收率的關(guān)鍵。低壓階段氣井井口壓力及日產(chǎn)量仍隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加逐漸降低，至2017年底氣井平均井口油壓1.4MPa、單井日均產(chǎn)氣0.43×104m3，總體呈現(xiàn)低壓低產(chǎn)、流體特征差異大、排液穩(wěn)產(chǎn)難度越來(lái)越大的特點(diǎn)。本文對(duì)頁(yè)巖氣平臺(tái)井泡沫排水采氣技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣平臺(tái);井泡沫排水;采氣技術(shù)

1 概述

泡沫排水采氣（泡排）主要原理為將起泡劑從油管或套管中加入，起泡劑與地層液結(jié)合，氣流攪動(dòng)發(fā)泡，產(chǎn)生大量低密度含水泡沫，降低液體密度，增加表觀黏度，減少液體呈現(xiàn)旋狀流、段塞流時(shí)的“滑脫”損失，臨界攜液流速也隨之降低，降低井底回壓，在氣井中則表現(xiàn)為積液高度泡沫化后帶出所需氣流量將明顯降低，保持氣井持續(xù)充分排液，提供氣井儲(chǔ)層有效滲透率、單井產(chǎn)量及采收率。具有高可調(diào)節(jié)性、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、成本低、不受井斜的限制、適用范圍廣的技術(shù)特點(diǎn)，在氣井自噴能力不足階段廣泛采用，在常規(guī)氣井和致密砂巖氣井中應(yīng)用技術(shù)較成熟，在頁(yè)巖氣井中應(yīng)用還處于起步摸索階段，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者在這方面發(fā)表的文章也很少。

本文基于南川頁(yè)巖氣田常壓頁(yè)巖氣井排采資料，室內(nèi)分析與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)泡排實(shí)現(xiàn)氣井連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)頁(yè)巖氣積液井排水采氣提供借鑒。

南川頁(yè)巖氣田平橋南區(qū)地理位置位于重慶市南川區(qū)水江鎮(zhèn)，構(gòu)造上位于川東褶皺帶萬(wàn)縣復(fù)向斜南部的平橋斷背斜中南翼，主要目的層為志留系五峰組--龍馬溪組龍一段優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段①～⑤小層，目的層埋深為2600～4500m，平均為3200m，地層壓力系數(shù)1.2～1.3。區(qū)塊目前投產(chǎn)33口井，氣井可分為自噴生產(chǎn)--間歇生產(chǎn)--壓縮機(jī)地面增壓--低壓排水四個(gè)階段，目前大部分井由于開(kāi)采地層壓力降低自噴能力不足已經(jīng)進(jìn)入間歇生產(chǎn)階段，實(shí)際流速小于臨界流速，井筒易產(chǎn)生積液，產(chǎn)氣量波動(dòng)或逐漸下降，甚至不能連續(xù)生產(chǎn)，積液嚴(yán)重的井油壓降低為零，氣井出現(xiàn)水淹，需要通過(guò)泡排來(lái)提高氣井的攜液能力，保持連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

2 現(xiàn)狀

國(guó)外頁(yè)巖氣田的泡排采用由一臺(tái)地面泵和一個(gè)藥劑罐組成的藥劑注入裝置，采用太陽(yáng)能供電，一口井使用兩套注入裝置分別加注起泡劑和消泡劑。

根據(jù)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣的管理模式、水平井井型、集輸工藝的要求，需要采用橇裝化、遠(yuǎn)程控制的藥劑自動(dòng)加注裝置，使用起泡力、穩(wěn)泡性、攜液量更優(yōu)的起泡劑及消泡性能更優(yōu)的消泡劑。

因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和集輸工藝流程，通過(guò)優(yōu)選泡排工藝流程、研制并持續(xù)改進(jìn)平臺(tái)整體橇裝化遠(yuǎn)程控制起泡劑和消泡劑自動(dòng)加注裝置、優(yōu)化起泡劑和消泡劑性能、建立消泡效果監(jiān)控方法，形成了一套適用于川南地區(qū)長(zhǎng)寧區(qū)塊頁(yè)巖氣平臺(tái)井的整體泡排工藝技術(shù)。

3 井下節(jié)流氣井排水采氣工藝技術(shù)

3.1 柱塞氣舉排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝不需要消泡工藝，井口采取自動(dòng)化控制，并且不需要消耗動(dòng)力，比較適合小的氣井。當(dāng)前柱塞氣舉排水采氣技術(shù)在工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)、理論基礎(chǔ)、設(shè)備型號(hào)選取等方面有深入了解。氣田西部采用中低壓集氣方式，在每一個(gè)氣井都配備一個(gè)節(jié)流器，大部分井底都不存在積液，在氣井后期比較適合使用柱塞氣舉排水采氣工技術(shù)，打撈出節(jié)流器以后，開(kāi)始排水采氣，但是僅適用于小水量氣井，所以該項(xiàng)技術(shù)在開(kāi)發(fā)初期不適用。

3.2 合理攜液生產(chǎn)制度排水采氣工藝

該項(xiàng)工藝不支持氣井長(zhǎng)期生產(chǎn)，在不采取輔助措施的前提下，為了保證氣井能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可以通過(guò)調(diào)整氣井產(chǎn)氣量，或者根據(jù)實(shí)際情況對(duì)開(kāi)井時(shí)間做出適當(dāng)調(diào)整，從而為攜液正常生產(chǎn)提供有效保障。這種采氣工藝最大的特點(diǎn)可以依據(jù)氣井壓力變化情況確定瞬時(shí)流量，與油管臨界攜液流量相比，此流量要大一些，具有優(yōu)化開(kāi)井時(shí)間的功效，在此期間井底積液回壓會(huì)隨之減少，位于儲(chǔ)層的部分產(chǎn)能將被釋放，氣井產(chǎn)量將出現(xiàn)很大幅度提升。通過(guò)觀察多年應(yīng)用效果可知，該項(xiàng)工藝在弱噴井或者間開(kāi)井中應(yīng)用效果比較好，并且產(chǎn)量不會(huì)超過(guò)50m3/d，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，應(yīng)用效果良好。如果將該項(xiàng)工藝應(yīng)用到氣井，想要提高產(chǎn)量，可以通過(guò)調(diào)整節(jié)流器嘴孔徑大小來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，使得氣井?dāng)y液流量需求得以滿足。

3.3 井口增壓與泡排組合采氣工藝

該項(xiàng)工藝的使用是將一定比例的泡沫劑注入套管環(huán)空內(nèi)，使得地層水表面張力變小，此時(shí)積液密度也會(huì)隨之降低，為舉升創(chuàng)造了便利條件。將地層水分與泡沫液混合以后，形成舉升泡沫狀流體，位于井口的回壓逐漸降低，同時(shí)加大增壓機(jī)抽吸能力，在井筒內(nèi)部形成舉升壓力差，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)氣井產(chǎn)量有很大幅度的提升，有助于泡沫狀流體從井筒中排出。為了保證增壓機(jī)能夠正常運(yùn)行，在進(jìn)氣口位置安裝分離器，使得液體能夠通過(guò)該裝置分離排出，避免液體對(duì)增壓機(jī)運(yùn)行造成影響。

4 頁(yè)巖氣泡排工藝技術(shù)實(shí)踐

加注裝置功能改進(jìn)，起泡劑和消泡劑加注裝置的結(jié)構(gòu)需要與現(xiàn)場(chǎng)泡排工藝流程配套，具備自動(dòng)配液、自動(dòng)加注控制、故障報(bào)警等功能，滿足橇裝化、無(wú)人值守、遠(yuǎn)程控制的要求。在消泡劑加注裝置上，根據(jù)井場(chǎng)集輸工藝流程及消泡工藝流程的變化進(jìn)行了持續(xù)改進(jìn)。采用集中消泡工藝流程時(shí)，消泡劑加注裝置采用兩臺(tái)雙泵頭加注泵（一備一用），對(duì)兩個(gè)分離器進(jìn)行消泡劑連續(xù)加注。采用單井消泡工藝流程時(shí)，改進(jìn)為一井一泵連續(xù)加注，各井共用一臺(tái)備用泵，可自動(dòng)配液、自動(dòng)故障報(bào)警、遠(yuǎn)程控制裝置的運(yùn)行，通過(guò)調(diào)整各井消泡泵排量、消泡劑配制比例來(lái)調(diào)整各井的消泡劑加量。有增壓機(jī)的平臺(tái)，基于單井消泡工藝流程的消泡劑加注裝置，增加一臺(tái)二級(jí)消泡泵。

5 消泡劑優(yōu)化及消泡效果監(jiān)控

5.1 控制起泡劑用量

在保證泡排效果的基礎(chǔ)上，盡量降低起泡劑用量。通過(guò)對(duì)起泡劑加注制度的優(yōu)化，起泡劑用量控制在2.0g/L以?xún)?nèi)可以滿足頁(yè)巖氣井帶液的要求。

5.2 加強(qiáng)對(duì)消泡效果的監(jiān)控

對(duì)消泡效果的監(jiān)控包括以下3項(xiàng)內(nèi)容：①?gòu)姆蛛x器排污口肉眼觀察，排污結(jié)束后污水池內(nèi)的泡沫應(yīng)在3min內(nèi)完全消失;②緩慢打開(kāi)高級(jí)孔板閥的排污閥門(mén)，肉眼觀察排污口為純氣或有少量水，無(wú)穩(wěn)定泡沫;③從排污口取泡排返出水進(jìn)行二次發(fā)泡評(píng)價(jià)，要求100mL返排水樣以11000r/min高速攪拌1min后，初始泡沫體積小于等于15.0mL、3min時(shí)泡沫體積小于等于5.0mL。通過(guò)對(duì)消泡情況進(jìn)行有效監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并根據(jù)消泡情況調(diào)整消泡劑用量，從而提升消泡性能，進(jìn)一步改善消泡效果。

6 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)環(huán)境管理的科技支撐

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)及政策研究，近年來(lái)，加大了相關(guān)科研課題的支持力度，保障科研資金，同重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重慶市非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)合作，共同推進(jìn)頁(yè)巖氣環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)及政策研究。開(kāi)展了重慶市頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)工程生態(tài)環(huán)境影響與監(jiān)管對(duì)策研究、頁(yè)巖氣開(kāi)采項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范研究、頁(yè)巖氣開(kāi)采業(yè)污染防治技術(shù)政策等課題研究，取得了一定成果，為環(huán)境保護(hù)管理提供了科學(xué)支撐。

7 結(jié)束語(yǔ)

泡排劑使用抗壓裂液的藥劑，優(yōu)選起泡能力強(qiáng)、攜液量大、耐高礦化度水質(zhì)的XHY-4M液體起泡劑和消泡速度快、抑泡能力強(qiáng)的XXP-1消泡劑，起泡劑使用濃度為產(chǎn)水量的0.2%～0.3%，起泡劑：消泡劑=1：1，對(duì)于積液嚴(yán)重井初期應(yīng)適當(dāng)提高起泡劑用量至0.3%，并輔以XHG-10E固體起泡劑。

參考文獻(xiàn)：

[1]何嘉，陳小強(qiáng)，韓翀，頁(yè)巖氣裂縫精細(xì)預(yù)測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用——以國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)為例[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2019，13（06）：20-27.

[2]樊莉，葛忠偉，朱頤，雍欣，蔣紅.頁(yè)巖氣水平井壓裂安全環(huán)保問(wèn)題及對(duì)策[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2019， 35（06）：4-8+84.

[3]姜桂芹.頁(yè)巖氣壓裂平臺(tái)化設(shè)計(jì)及配套工藝[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（01）：130.

[4]楊德敏，喻元秀，梁睿，袁建梅.我國(guó)頁(yè)巖氣重點(diǎn)建產(chǎn)區(qū)開(kāi)發(fā)進(jìn)展、環(huán)?，F(xiàn)狀及對(duì)策建議[J].現(xiàn)代化工，2019，39 （01）：1-6.