撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排工藝試驗(yàn)與效果評價(jià)

摘要

靖邊氣田氣井普遍表現(xiàn)為低滲、低壓、低產(chǎn)的“三低”特點(diǎn)，氣井生產(chǎn)到一定程度后不同程度地產(chǎn)出地層水，隨著氣井的壓力和產(chǎn)氣量逐漸降低，導(dǎo)致氣井?dāng)y液能力下降，無法實(shí)現(xiàn)自噴帶液生產(chǎn)，氣井生產(chǎn)后期泡沫排水采氣效果逐漸變差。靖邊氣田氣井普遍含有H2S、CO2等腐蝕性氣體，機(jī)械氣舉排水采氣工藝無法長期有效實(shí)施。為此根據(jù)靖邊氣田泡沫排水采氣工藝應(yīng)用和氣井生產(chǎn)實(shí)際，在靖邊氣田開展了撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡沫排水采氣工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該項(xiàng)排水采氣工藝對于水淹氣井復(fù)產(chǎn)和產(chǎn)水氣井連續(xù)助排效果明顯，為低壓、低產(chǎn)的水淹井、弱噴產(chǎn)水氣井排水采氣探索出了新的排水采氣工藝措施。

氣井的攜液能力一般是隨著氣井產(chǎn)氣量和攜液流速的增加而增大，對于實(shí)施泡沫排水采氣措施的氣井，當(dāng)氣井壓力降低，產(chǎn)氣量遞減到泡沫排水有效攜液流速下限時(shí)，泡沫排水效果變差，甚至無法攜液生產(chǎn)[2]。目前靖邊氣田已有泡沫排水氣井因能量低，無法攜液而積液停產(chǎn)。為了增強(qiáng)泡沫排水氣井的攜液能力，需要輔助一定的舉升能力。為此，本文根據(jù)靖邊氣井泡沫排水采氣工藝實(shí)施情況，經(jīng)過分析論證，開展了撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝試驗(yàn)。

1 撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排工藝原理

1.1 工藝原理
泡沫排水是向井筒注入的起泡劑與井筒積液混合，在天然氣流的攪動下，會產(chǎn)生大量低密度含水泡沫，從而使井筒液體的密度和表面張力等發(fā)生改變，降低井筒液體密度和最小攜液流速，減少液體沿油管壁上行時(shí)的“滑脫”損失，能夠有效提高氣體的卸載和舉升能力。當(dāng)氣井產(chǎn)量遞減到一定程度后，這種工藝措施就會受到限制。采用撬裝小型壓縮機(jī)對本井產(chǎn)出氣進(jìn)行壓縮后，通過油套環(huán)空注入井筒，為泡沫排水提供輔助氣舉能量，克服泡沫液在井筒中的流動阻力，提高舉升效果，工藝流程圖（見圖1）。

1.2 工藝特點(diǎn)
撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝是在分析泡沫排水采氣工藝合理應(yīng)用條件的基礎(chǔ)上，優(yōu)化氣舉排水采氣壓縮機(jī)使用的技術(shù)參數(shù)，以起泡劑起泡降低液體的密度、提高舉升能力為主導(dǎo)，小型壓縮機(jī)提供小氣量輔助舉升能力為依托提出的一項(xiàng)排水采氣工藝[3][4，5]。該工藝是將本井產(chǎn)出氣或者被氣舉井所在集氣站外輸氣作為工藝氣進(jìn)行壓縮，在控制合理的注氣參數(shù)下將天然氣小排量的注入被氣舉井的油套環(huán)空，同時(shí)向被氣舉井的油套環(huán)空或者油管中注入適量的起泡劑，實(shí)現(xiàn)泡沫排水和氣舉雙重功效的溫和、連續(xù)的排水采氣過程。
復(fù)產(chǎn)初期采用適當(dāng)?shù)拇笈帕孔?，同時(shí)加注起泡劑，加速排出井內(nèi)積液；氣井復(fù)活后減小排量，誘導(dǎo)和激活井底能量，避免注氣自循環(huán)，減少井底積液，保持穩(wěn)定生產(chǎn)。
該工藝旨在實(shí)現(xiàn)低壓、低產(chǎn)的積液氣井復(fù)產(chǎn)和維持長時(shí)間連續(xù)助排生產(chǎn)，避免大功率壓縮機(jī)氣舉強(qiáng)舉、強(qiáng)排對氣井產(chǎn)層的傷害，力求提高“三低”氣井的排液效果，為低滲氣田的產(chǎn)水氣井排水采氣提供技術(shù)支撐。

2 裝置運(yùn)行參數(shù)確定

2.1 基本情況
靖邊氣田主力氣藏深度3200～3700m，氣體成份以甲烷為主，平均含量93.89%，屬干氣。下古氣層天然氣組分中普遍含有H2S、CO2等腐蝕性氣體。氣井有不同程度的產(chǎn)水，水型以CaCl2為主，部分氣井產(chǎn)出水中的Cl－含量較高，總礦化度最高達(dá)388g/L。氣藏非均 質(zhì)性強(qiáng)，各區(qū)塊氣井產(chǎn)能差別大，低產(chǎn)井日產(chǎn)氣量1×10⁴m³左右，單井日產(chǎn)水量最高達(dá)40m³，部分產(chǎn)水氣井的井口壓力已接近集輸系統(tǒng)壓力。

2.2 工藝參數(shù)
根據(jù)靖邊氣田氣井生產(chǎn)特點(diǎn)，對氣舉輔助泡排連續(xù)排水采氣攜液能力進(jìn)行了計(jì)算分析。
2.2.1 起泡劑用量
在氣舉輔助泡排工藝實(shí)施過程中起泡劑的使用量和加注濃度必須滿足氣液比與合理攜 液量之間的關(guān)系[2]，保證最佳攜液量。
2.2.2 氣舉壓力 氣舉復(fù)產(chǎn)過程中氣舉壓力大于20MPa，連續(xù)輔助泡排過程中氣舉壓力略大于氣井生 產(chǎn)套壓。
2.2.3 氣舉氣量根據(jù)氣舉效率和穩(wěn)定排液壓力計(jì)算，壓縮機(jī)二級排氣氣舉氣量應(yīng)滿足大氣量的復(fù)產(chǎn)排 液需要，同時(shí)滿足小氣量輔助泡排生產(chǎn)，氣井氣舉氣量達(dá)到0.5~1.6×10⁴m³/d，即可滿足氣舉輔助泡排排水采氣工藝要求。
2.2.4 壓縮機(jī)組壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力3~5MPa，二級排氣壓力上限25MPa，天然氣發(fā)動機(jī)功率100~120kW，壓縮機(jī)供氣量0.5~1.6×10⁴m³/d。
小型撬裝壓縮機(jī)機(jī)組按照結(jié)構(gòu)簡單、投資低、自動控制為思路進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]。工藝設(shè)備主要由撬裝注氣壓縮機(jī)組、泡排設(shè)施、消泡、分離處理裝置等組成。將壓縮機(jī)組和起、消泡劑加注設(shè)備撬裝化，一口井氣舉輔助泡排生產(chǎn)穩(wěn)定后可以轉(zhuǎn)移到另外一口積液井，便于移動、安裝和管理。

2.3 藥劑選型及加注參數(shù)
根據(jù)靖邊氣田氣、水質(zhì)特點(diǎn)，通過起泡劑的起泡和攜液能力、穩(wěn)定性及配伍性實(shí)驗(yàn)研究，篩選了抗高礦化度地層水的高效起泡劑和相對應(yīng)的消泡劑，結(jié)合氣井生產(chǎn)參數(shù)，優(yōu)化了藥劑的用量和加注參數(shù)，起泡劑用量與地層產(chǎn)出水的比例為1:1000~3:1000，起泡劑與消泡劑用量比例為1:1.2。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)及效果評價(jià)

2011年，在靖邊氣田的GX-1井開展了復(fù)產(chǎn)及連續(xù)助排工藝試驗(yàn)。

3.1 氣井基本情況
GX-1井是靖邊氣田一口產(chǎn)水氣井，日產(chǎn)水25m³，日產(chǎn)氣2×10⁴m³，井口油壓5.6MPa，此前長期采取泡沫排水措施生產(chǎn)。從2009年8月開始無法正常生產(chǎn)，積液停產(chǎn)。

3.2 小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排復(fù)產(chǎn)工藝試驗(yàn)
試驗(yàn)環(huán)境期間環(huán)境溫度為-14~-20℃。復(fù)產(chǎn)前向井內(nèi)加注50L起泡劑，后啟動機(jī)組試壓至25MPa后，轉(zhuǎn)入注氣流程注氣氣舉復(fù)產(chǎn)，注氣壓力22.5MPa，注氣量為600m³/h，井內(nèi)起泡劑開始發(fā)泡導(dǎo)致管內(nèi)流動阻力增大，注氣壓力快速上升。后調(diào)整注氣量調(diào)整至150~230m³/h，注氣壓力在14.3~20.4MPa之間波動，持續(xù)穩(wěn)壓小氣量氣舉，2h后井筒積液緩慢舉出。當(dāng)井筒積液流動穩(wěn)定后，注氣量穩(wěn)定至430m³/h，注氣壓力與套壓基本持平并穩(wěn)定在12.4~12.9MPa之間。此時(shí)，GX-1井瞬時(shí)流量由開井前的0.37×10⁴m³/d上升至2.11×10⁴m³/d，氣井開始排液，初期排液量小，并帶有大量泡沫。氣井出水后調(diào)整注氣量在500~600m³/h之間，套壓在11.5~13.2MPa之間波動，此階段GX-1井瞬時(shí)流量在2.5~6.5×10⁴m³/d之間波動，氣井排液增多，氣井復(fù)活。氣舉復(fù)產(chǎn)過程曲線（見圖2）。撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排復(fù)產(chǎn)工藝試驗(yàn)在GX-1井取得了成功。撬裝壓縮機(jī)的注氣壓力可達(dá)到25MPa，注氣量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整（130～630m³/h）。

3.3 小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排連續(xù)助排工藝試驗(yàn)
2011年6月，在GX-1井開展了小型撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水連續(xù)助排工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)情況（見圖3）。 從圖3和表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝試驗(yàn)效果較為明顯，氣舉輔助泡排助排生產(chǎn)期間氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，排液效果好，日產(chǎn)水量由采取單一泡排時(shí)的7.6m³提高到20m³，日增產(chǎn)氣量1.29×10⁴m³，增產(chǎn)效果明顯。

4 結(jié)論及認(rèn)識

通過研究和試驗(yàn)，撬裝壓縮機(jī)輔助泡排排水采氣工藝在GX-1井的現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的效果，得到了以下幾方面的認(rèn)識：

（1）撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝是在泡沫排水采氣后期依靠壓縮機(jī)輔助能量實(shí)現(xiàn)連續(xù)助排。小型壓縮機(jī)小排量連續(xù)助排能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)低傷害、溫和的排水采氣過程，特別對于低壓、低產(chǎn)氣井較為適用，能夠有效地排出井筒積液，同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)的目的。
（2）撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排排水采氣工藝可應(yīng)用于低產(chǎn)積液停產(chǎn)氣井的有效復(fù)產(chǎn)，也可用于產(chǎn)水氣井連續(xù)穩(wěn)定助排生產(chǎn)，可提高排水采氣效率，排水效果優(yōu)于單一的泡沫排水采氣和壓縮機(jī)氣舉排水采氣。
（3）該工藝使用的設(shè)備機(jī)組功率小，采用撬裝化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)移動作業(yè)，安裝、操作方便。

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文章摘自《石油化工應(yīng)用》2012年9月
中圖分類號：TE375文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-5285（2012）09-0011-04
作者：任濤，尚萬寧，賈浩民，牛斌，李治，許飛，郝小云，呂玉海，寧梅 （中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

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