劉明陽，鄭繼龍，2，趙 軍，2，劉浩洋

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452；2.海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300452

在鄂爾多斯盆地氣井生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)能衰竭加劇，攜液能力遞減速度加快，導(dǎo)致氣井積液增加，嚴(yán)重影響氣井開發(fā)效果。針對該問題，國內(nèi)外主要采用機(jī)械法、物理法、化學(xué)法以及機(jī)械和物理化學(xué)法相結(jié)合的排液采氣方法及工藝［1-8］解決油氣井開發(fā)中存在的積液問題?；诟黜?xiàng)技術(shù)的研究及應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，機(jī)械和物理化學(xué)法相結(jié)合的排液采氣方法及工藝，特別是速度管柱可有效解決鄂爾多斯盆地氣井生產(chǎn)過程中氣井積液問題。為了更好地排出井內(nèi)積液，保護(hù)儲層，本文基于Turner 模型［9］和Li 模型［10］，以壓降損失、攜液量表征速度管柱井筒積液規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化管柱的尺寸及下入深度［2］，最終達(dá)到排出井筒積液，保證氣井連續(xù)生產(chǎn)的目的。

速度管柱排采工藝是井筒存在積液、儲層產(chǎn)能低的氣井的挖潛增產(chǎn)措施［3］。在具體工藝實(shí)施過程中，將一定長度的連續(xù)油管下入原生產(chǎn)管柱中，采用專業(yè)裝置將連續(xù)油管懸掛于井口，其中連續(xù)油管直徑25.4～50.8 mm，該技術(shù)可大幅提高氣井?dāng)y液能力［5］，從而提高氣井采收率。速度管柱排采工藝具有施工周期短、增產(chǎn)效果明顯、生產(chǎn)穩(wěn)定及氣井見效快等優(yōu)勢［6-8］。

本文基于鄂爾多斯盆地氣井生產(chǎn)工況，提出速度管柱工藝和泡沫排液采氣工藝相結(jié)合的復(fù)合型排液采氣方法，該方法通過優(yōu)化生產(chǎn)管柱和提高攜液能力，采用速度管柱和泡沫排液采氣工藝，為鄂爾多斯盆地氣井速度管柱排采工藝的推廣應(yīng)用提供選井依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 鄂爾多斯盆地氣井概況

鄂爾多斯盆地F 區(qū)塊的氣井在投產(chǎn)初期保持穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，產(chǎn)氣量37 943 m3/d，產(chǎn)水量1.84 m3/d，油流從井底流到井口的剩余壓力維持6.8 MPa，套壓為0。在2018.10.16—2018.12.17 期間，該氣井維持較高產(chǎn)量后，產(chǎn)氣量開始大幅波動(dòng)并呈迅速下降趨勢，油壓逐漸降低，井筒積液特征明顯。即使關(guān)井，再開井后調(diào)產(chǎn)也難以維持穩(wěn)定生產(chǎn)，氣量下降迅速，油壓由4 MPa 降至2 MPa 左右，由此判斷井筒存在大量積液。截止2020年2月，該氣井日產(chǎn)氣量僅為2 254 m3/d，油流從井底流到井口的剩余壓力為2.3 MPa。

2 速度管柱工藝優(yōu)化

本文以目標(biāo)油井為研究對象，由于Turner 模型［9］和Li模型［10］計(jì)算的氣井臨界攜液流速和氣體臨界攜液流量同人們的一般認(rèn)識一樣，因此本文利用Turner模型和Li模型計(jì)算本區(qū)塊氣井臨界攜液流量。結(jié)合目標(biāo)氣井生產(chǎn)過程流體狀態(tài)及生產(chǎn)需求，采用Beggs-Brill方法［11］計(jì)算多相管流壓降，氣井排液氣體臨界攜液流速和氣體臨界攜液流量［12］的計(jì)算見式（1）～（2）。

式中：Vcr—?dú)饩乓旱臍怏w臨界攜液流速，m/s；Qcr—?dú)饩乓簹怏w臨界攜液流量，104m3/d；ρg—天然氣的密度，kg/m3；ρl—液體的密度，kg/m3；σ—?dú)庖旱谋砻鎻埩?，N/m；T—天然氣絕對溫度，K；P—絕對壓力，MPa；Z—P、T 條件下的氣體偏差系數(shù)；A—導(dǎo)管的橫截面積，m2。

2.1 速度管柱尺寸優(yōu)選

利用Turner 模型和Li 模型計(jì)算4 種規(guī)格油管的Qcr，結(jié)果見表1。

表1 氣井排液氣體臨界攜液流量

由表1 可知：在該井井口油壓和油井溫度一致的條件下，在直井段，該目標(biāo)井Qcr均隨著油管外徑尺寸的降低而降低，且當(dāng)油管外徑為38.1 mm 時(shí)，與大于該外徑尺寸油管的Qcr相比，兩者差距較大；與25.4 mm的油管的Qcr相比，兩者差距較小。在斜井段，該井Qcr均隨著油管外徑尺寸的減小而增加，且當(dāng)油管外徑為38.1 mm 時(shí)，與小于該外徑尺寸油管的Qcr相比，兩者差距較大；與大于38.1 mm 油管的Qcr相比，兩者差距較小。因此，該目標(biāo)井的速度管柱最佳管柱尺寸還須結(jié)合速度管柱壓降損失進(jìn)行確定。

多相流管路的工藝參數(shù)主要采用Beggs-Brill公式計(jì)算，該方法簡單且準(zhǔn)確度較高，因此被廣泛應(yīng)用。本文采用Beggs-Brill公式計(jì)算該目標(biāo)井的井筒壓降損失，結(jié)果見表2。

由表2 可知：當(dāng)油管外徑為50.8 mm 時(shí)，油管壓降損失最小，但會(huì)產(chǎn)生積液；當(dāng)油管外徑為38.1 mm 時(shí)，油管壓降損失較小，產(chǎn)量預(yù)測較大，一般不會(huì)積液；當(dāng)油管外徑為25.4 mm 時(shí)，油管不會(huì)發(fā)生積液，但壓降損失比較大。綜合考慮，該目標(biāo)井優(yōu)選外徑為38.1 mm 的油管為最佳的速度管柱尺寸。

表2 井筒壓降損失

2.2 速度管柱下入深度優(yōu)化

在確定速度管柱外徑后發(fā)現(xiàn)，該目標(biāo)井斜井段的攜液能力要求較高，速度管柱下入深度對Qcr的影響較大。因此，以鄂爾多斯盆地某氣井為例，該井人工井底深度2 405.58 m，速度管柱下入深度靠近主力生產(chǎn)層以上5～10 m 位置。選用外徑為38.1 mm 的油管，優(yōu)選最佳下入深度，結(jié)果見表3。

表3 速度管柱下入深度臨界攜液流量對比

由表3 可知：速度管柱下入深度分別為1 000、1 500、2 000 和2 500 m，臨界攜液流量分別為 11.45×104、11.95×104、12.09×104和 10.87×104m3/d。由此說明，隨著速度管柱下入越深，該目標(biāo)井臨界攜液流量越大，但達(dá)到一定深度后臨界攜液流量開始下降。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

結(jié)合鄂爾多斯盆地低產(chǎn)低效井產(chǎn)量衰減的問題，開展速度管柱工藝設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用，目標(biāo)井井口壓力2.5 MPa 左右，下入深度在主力層上方10 m 處。以鄂爾多斯盆地X 井為例，井口壓力2.3 MPa，施工后產(chǎn)氣量由0.57×104m3/d 增產(chǎn)至1.40×104m3/d，下入深度為1 458 m。施工后目標(biāo)井增加產(chǎn)量0.83×104m3/d，增 幅達(dá)145.6%，結(jié) 果見表4。

表4 使用速度管柱前后產(chǎn)量對比

4 結(jié)論

1）目標(biāo)區(qū)塊最佳油管外徑尺寸為38.1 mm，速度管柱下入深度應(yīng)在主力產(chǎn)層以上5～10 m。

2）鄂爾多斯盆地低產(chǎn)低效井速度管柱工藝現(xiàn)場應(yīng)用后，目標(biāo)井產(chǎn)量增加0.83×104m3/d，增幅達(dá)145.6%，氣井?dāng)y液能力增強(qiáng)，有效抑制了井筒過早積液的問題，同時(shí)能大幅減緩氣井產(chǎn)量遞減。