車載式天然氣壓縮機(jī)排水采氣應(yīng)用技術(shù)
1 排水采氣技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向
1.1 排水采氣技術(shù)現(xiàn)狀
排水采氣工藝技術(shù)是挖掘有水氣藏氣井生產(chǎn)潛力、高氣藏采收率的重要措施之一。自20世紀(jì)50年代美國首次將抽油井用于中小水量氣井排水以來,國內(nèi)外已發(fā)展了優(yōu)選管柱、機(jī)抽、泡排、氣舉、柱塞舉升、電潛泵、射流泵、氣體射流泵和螺桿泵等多套成熟的單井排水采氣工藝技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用已較為成熟。目前,國內(nèi)外正在研究應(yīng)用一些新的排水采氣技術(shù),如同心毛細(xì)管技術(shù)、天然氣連續(xù)循環(huán)氣舉技術(shù)、井下氣液分離、同井回注技術(shù)、井下排水采氣工藝、壓縮機(jī)排水采氣技術(shù)。氣舉排液是一項常用的氣井排液采氣工藝方法,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,不但適用于低產(chǎn)氣井的輔助排液采氣,而且還適用于各種類型積液停產(chǎn)氣井的誘噴排液復(fù)產(chǎn)。近年來氣舉壓縮機(jī)形成了整體式天然氣壓縮機(jī)、分體天然氣壓縮機(jī)、車載式壓縮機(jī)、撬裝式壓縮機(jī)、液氮車等多個系列。目前,天然氣壓縮機(jī)工藝成熟,基本上能夠滿足氣舉排水采氣的需要。天然氣壓縮機(jī)排氣壓力從12MPa、15MPa發(fā)展至25MPa、35MPa、40MPa,排量5×108~10×108m3/d可以隨意裝配。另外還有35MPa液氮車可以機(jī)動排液。
1.2 排水采氣技術(shù)發(fā)展方向
隨著氣井完井技術(shù)的發(fā)展,新的人工舉升排水采氣工藝、設(shè)備與技術(shù)逐步向遙控、集中、高度自動化、智能化舉升方向發(fā)展??傮w上來看今后排水采氣工藝的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為以下幾點:
(1)組合排水采氣工藝可以優(yōu)勢互補(bǔ),擴(kuò)大應(yīng)用范圍,是今后排水采氣發(fā)展的一個方向;
(2)隨著人們對水驅(qū)氣藏機(jī)理的研究,發(fā)展系列排水采氣工藝技術(shù),重點研究單井排水與氣藏工程相結(jié)合的氣藏整體防治技術(shù);
(3)隨著工藝及技術(shù)水平的提高,不斷發(fā)展新的人工舉升采氣設(shè)備與技術(shù),使得人工舉升技術(shù)逐步向自動化、智能化發(fā)展。
2 車載式天然氣壓縮機(jī)排水采氣技術(shù)原理
壓縮機(jī)組氣舉排水采氣工藝是借助外來氣源,利用壓縮機(jī)增壓后將高壓氮氣或天然氣注入氣井的油套環(huán)空或油管內(nèi),利用注入高壓氣和地層產(chǎn)出氣的膨脹能量使井筒內(nèi)氣、液混相,以降低井筒液柱密度,從而降低井底回壓,增大生產(chǎn)壓差,同時提高氣液的流速,增加天然氣的攜液能力,排出井內(nèi)積液,使水淹井復(fù)活,實現(xiàn)連續(xù)或間歇生產(chǎn)的機(jī)械排水采氣工藝。而在高壓氣源井缺乏的區(qū)域,天然氣壓縮機(jī)增壓系統(tǒng)是實現(xiàn)氣舉工藝的有效裝備。
根據(jù)油氣田開采需要,以及車載式天然氣壓縮機(jī)的工藝原理,優(yōu)選合理的工藝流程及工藝參數(shù),是確保該項氣舉工藝成功實施的關(guān)鍵。目前廣泛應(yīng)用的車載式天然氣壓縮機(jī)有25MPa、35MPa幾種型號,基本上能滿足各種氣井對排水采氣的要求。
3 車載式天然氣壓縮機(jī)排水采氣技術(shù)
3.1 選井條件
(1)該井具備一定地層能量;
(2)地層產(chǎn)氣比高于產(chǎn)水比;
(3)該井無H2S等有毒害氣體;
(4)該井不存在地層漏失嚴(yán)重、出砂嚴(yán)重、套管破損等井況;
(5)有低壓天然氣氣源。
3.2 氣源的選擇
天然氣壓縮機(jī)氣舉可選氣源有3種:
(1)本井氣的回注。本井氣氣舉是利用氣井本身產(chǎn)的天然氣作為氣舉的氣源進(jìn)行氣舉,對于低產(chǎn)井及水淹停產(chǎn)井,本井氣氣量小、含水量高無法滿足氣源的要求,因此這類井不作為壓縮機(jī)氣源考慮;
(2)鄰井產(chǎn)出氣。鄰井氣氣舉是在具備正常生產(chǎn)井條件的區(qū)塊,采用鄰近井所生產(chǎn)的天然氣作為氣舉氣源進(jìn)行氣舉。要求氣源井與氣舉井井距不宜過長,并要求壓縮機(jī)設(shè)備有較好的砂、水分離裝置。由于在氣舉過程中,對地層有一定的激動與回壓傷害,因此應(yīng)加強(qiáng)氣舉過程的平穩(wěn)控制,減少對地層的影響;
(3)干線氣。干線氣氣舉是將集輸管線中經(jīng)過脫水、分離處理后的天然氣作為氣源,輸送到壓縮機(jī)設(shè)備進(jìn)行增壓后,進(jìn)行氣舉生產(chǎn)。根據(jù)井場的實際情況,合理的選擇氣舉的氣源是車載式壓縮機(jī)氣舉工藝成功應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。
3.3 氣舉方式的選擇
常規(guī)的氣舉包括正舉、反舉2種方式。氣舉過程中,合理選擇氣舉方式,可縮短作業(yè)時間,提高氣舉效率。
根據(jù)蘇里格氣田大多數(shù)采用Φ139.7mm套管+Φ73.02mm油管完井,V1/V2=2/5。常用的天然氣壓縮機(jī)最大排氣壓力分別為25、35MPa時,水淹井的平均油套壓差為10MPa,則可由公式計算得到正反舉的適用條件的氣井
若油管內(nèi)積液高度小于2500m時,使用最大排氣壓力為25MPa的壓縮機(jī),就可滿足要求,若油管內(nèi)積液高度2500m< h1<3214m時,則需使用最大排氣壓力為35MPa的壓縮機(jī)。因此,由表1可根據(jù)油管內(nèi)積液高度,選擇合理的氣舉方式和壓縮機(jī)的型號。
3.4 車載式天然氣壓縮機(jī)及工藝參數(shù)
主要設(shè)備由壓縮機(jī)組和連接管線組成。其中車載式壓縮機(jī)組主要由主車底盤車、壓縮機(jī)組中冷設(shè)>3214m時,則需使用最大排氣壓力為35MPa的壓縮機(jī)。因此,由表1可根據(jù)油管內(nèi)積液高度,選擇合理的氣舉方式和壓縮機(jī)的型號。
4 車載式天然氣壓縮機(jī)及工藝參數(shù)
4.1主要設(shè)備
主要設(shè)備由壓縮機(jī)組和連接管線組成。其中車載式壓縮機(jī)組主要由主車底盤車、壓縮機(jī)組中冷設(shè)施、G3406卡特燃?xì)獍l(fā)動機(jī)、Cameron CFA34壓縮機(jī)機(jī)組、一至三級氣液分離罐、一至三級緩沖罐、控制柜等組成。壓縮機(jī)進(jìn)氣管線采用高壓防爆軟管,增壓后的天然氣經(jīng)高壓硬管線輸出至采氣井口。其他輔助設(shè)備有連接彎頭、水泥墩等。
4.2設(shè)備特點
(1)氣舉施工使用天然氣,與氮氣氣舉相比,可節(jié)省處理費用,經(jīng)濟(jì)成本更低,同時降低了天然氣后續(xù)處理的難度;
(2)車載式壓縮機(jī)具有靈活、機(jī)動性強(qiáng)、搬安方便、快捷、使用效率高的特點;
(3)氣舉氣源來自于干線氣源或平臺鄰井天然氣,天然氣可回收重復(fù)利用,施工經(jīng)濟(jì)高效;
(4)工藝流程簡單實用,不需專門征用場地,可隨時進(jìn)行施工作業(yè),快速投入運行;
(5)適用性強(qiáng),既可用于氣舉排液復(fù)產(chǎn)作業(yè),輔助氣舉增產(chǎn)作業(yè),又可用于井口增壓。
4.3 工藝流程設(shè)計
根據(jù)氣舉井的井場實際條件,氣源的選擇,設(shè)計了2種流程。
1工藝流程Ⅰ— 平臺分離器出口氣或鄰井氣
(1)氣舉作業(yè)前井口流程改造。在平臺鄰井或分離器出口處安裝管線,連接壓縮機(jī)裝置(如圖7中的虛線部分);
(2)氣舉作業(yè)流程。以平臺鄰井或分離器出口來氣作為氣源,來氣壓力控制在0.5~1.2MPa,經(jīng)壓縮機(jī)增壓后注入氣井油套環(huán)空或油管內(nèi),最終將井筒積液從油管或油套環(huán)空中舉出。其工藝流程示意見圖7。
2工藝流程Ⅱ—干線氣
(1)氣舉作業(yè)前井口流程改造
在流量計與外輸閘閥間安裝三通并帶控制閥門,如圖8所示;
(2)氣舉作業(yè)流程
干管內(nèi)天然氣作為氣源氣時需要加裝三通短節(jié)來實現(xiàn),來氣壓力控制在0.5~1.2MPa,經(jīng)壓縮機(jī)增壓后注入氣井油套環(huán)空或油管內(nèi),最終將井筒積液從油管或環(huán)空中舉出,通過井口針閥進(jìn)入流程。其工藝流程見圖8。
對于在同一井場平臺中具有充足的鄰井氣源井時,可選擇工藝流程Ⅰ;對于缺乏鄰井低壓氣源的氣舉井,可選擇干線氣流程即工藝流程Ⅱ。
5 結(jié)論及建議
(1)車載式天然氣壓縮機(jī)排水采氣技術(shù)具有工藝流程簡單、操作靈活、適用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)勢,尤其在高壓氣源井缺乏的區(qū)域,車載式天然氣壓縮機(jī)是實現(xiàn)氣舉工藝的最有效手段之一;
(2)通過對40多口井的氣舉復(fù)產(chǎn)試驗表明:車載式天然氣壓縮機(jī)排水采氣工藝對積液停產(chǎn)井復(fù)產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)助排均是可行的,確定合理的工藝參數(shù)及工藝流程就能滿足排水采氣要求,且效果良好;
(3)車載式天然氣壓縮機(jī)輔助增產(chǎn)工藝有效地解決了浙江油田筠連采氣廠低效開采的難題。為同類氣田低壓氣井高效開采提供了寶貴的經(jīng)驗;
(4)進(jìn)入氣田開發(fā)的中后期,氣田的壓力下降和產(chǎn)水量增加,積液停產(chǎn)井會逐年增多,水淹井復(fù)產(chǎn)已成為急需解決的問題。車載式天然氣壓縮機(jī)用于具有一定能量的氣井輔助排液,可確保氣井的正常生產(chǎn),且有利于降低生產(chǎn)成本。
文章摘自知網(wǎng)論文,作者:王述銀 田云