九龍山氣田排水采氣工藝技術(shù)研究及應(yīng)用

鄭小林，李旭成，李司杰，鄭榕

（中石油西南油氣田分公司，四川成都610000）

九龍山氣田排水采氣工藝技術(shù)研究及應(yīng)用

鄭小林，李旭成，李司杰，鄭榕

（中石油西南油氣田分公司，四川成都610000）

隨著地層能量的衰竭，地層出水增多，氣井的攜液能力變差，甚至因井筒積液而停產(chǎn)，嚴(yán)重影響了氣田的高效開(kāi)發(fā)。本文針對(duì)目前九龍山氣田產(chǎn)水氣井所面臨的問(wèn)題，對(duì)該區(qū)塊主要的排水采氣工藝進(jìn)行研究及分析后發(fā)現(xiàn)，泡沫排水采氣工藝對(duì)具有一定自噴能力的弱噴積液井具有較好的適用性；氣舉排水采氣工藝則適用于積液較多且產(chǎn)水較多的氣井；同時(shí)對(duì)于水淹程度較大、水體較為活躍的氣井，使用電潛泵強(qiáng)排水工作可以對(duì)水淹井復(fù)產(chǎn)可以取得不錯(cuò)的效果。

排水采氣；工藝；九龍山氣田；研究；應(yīng)用

在氣田開(kāi)發(fā)的后期，地層能量逐漸衰竭，在水體活躍的區(qū)塊，隨著產(chǎn)氣量的減少，地層出水，造成井筒出現(xiàn)積液；對(duì)于自噴能力較弱的井，靠其自身能量不能將井底的液體攜帶出地面，就會(huì)影響了氣井的生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)氣井水淹停產(chǎn)［1］。

九龍山氣田位于四川盆地川北古中瑣陷低緩構(gòu)造區(qū)內(nèi)梓撞-通江凹陷帶中，為米倉(cāng)山山前帶向東北方向延伸的一個(gè)大型鼻狀隆起［2］。該氣田于1987年正式投入開(kāi)發(fā)，并于2010年進(jìn)行挖潛上試，現(xiàn)開(kāi)采有珍珠沖、須二上、須三和飛仙關(guān)4個(gè)層位，累計(jì)動(dòng)用生產(chǎn)氣井16口，產(chǎn)氣最高峰達(dá)120×104m3/d。但從2012年開(kāi)始，珍珠沖與須家河層位大量出水，受地層能量下降的影響和水侵的加劇，整個(gè)氣田產(chǎn)量持續(xù)遞減。整個(gè)氣田產(chǎn)水氣井井深一般在3 000 m～3 500 m，具有井底溫度高、地層水礦化度高、井口輸壓高，外輸天然氣含有H2S、CO2等特點(diǎn)。針對(duì)氣井積液產(chǎn)水，九龍山氣田采用多種排水采氣工藝來(lái)保證氣田穩(wěn)產(chǎn)。

1　泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝的基本原理在于，通過(guò)向井底加注能夠降低氣液界面張力的起泡劑［3］，使得井底與井筒中的積液在與氣流混合后形成密度較低的泡沫，改善井筒垂直管流的氣液兩相流態(tài)，減少在攜液過(guò)程中的滑脫損失，進(jìn)一步降低井底回壓，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)帶液、穩(wěn)定生產(chǎn)的目的［4－5］。目前，加注起泡劑的方式主要有三種，一種是通過(guò)投入泡排棒（固體藥劑）進(jìn)行生產(chǎn)，此方法一般用于氣井積液的初期，通過(guò)間歇性投入泡排棒并關(guān)井，待其與井筒積液反應(yīng)后進(jìn)一步改善井筒中氣液兩相流的混合密度；一種是是通過(guò)柱塞泵將起泡劑直接從套管（油管）泵入井內(nèi)，泵入的起泡劑具有很好的分散性，能夠與井筒積液充分反應(yīng)，且該方式不需要關(guān)井，對(duì)氣井生產(chǎn)幾乎沒(méi)有影響。最后一種則是采用平衡罐并利用液體的重力作用，使得調(diào)配好的起泡劑通過(guò)平衡罐并沿著管壁流入井筒中；該方式對(duì)設(shè)備依賴性較小，操作簡(jiǎn)單［6］。

泡沫排水采氣工藝一般適用于產(chǎn)液量小于等于120 m3/d；井深小于等于3 500 m、井底溫度小于等于120℃、且氣井流速小于臨界流速的氣井?？傮w而言，該工藝較為簡(jiǎn)單，投資較少，見(jiàn)效快，不影響正常的生產(chǎn)，適用于產(chǎn)水量較小，井底逐漸積液的弱噴井。但是，采取該排水采氣工藝后的氣井外輸氣中，原料氣的潔凈度會(huì)受到一定影響，一般均存在消泡不充分的情況。

九龍山氣田珍珠沖、須二段生產(chǎn)層位產(chǎn)水較多，產(chǎn)液極不穩(wěn)定，且在處于異常高壓地帶，故選取的泡排工藝的加注上選用泵入加注形式［6］。目前，九龍山氣田共有龍2井、龍12井、龍10井3口產(chǎn)水氣井采用泡排工藝井進(jìn)行生產(chǎn)。其相應(yīng)的生產(chǎn)情況（見(jiàn)表1）。

其中，龍2井在加入泡沫排水劑后，油套壓差下降，產(chǎn)量較之前有所提升；龍10井和龍12井由于之前水淹停產(chǎn)，通過(guò)氣舉復(fù)產(chǎn)后加入泡排工藝進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，雖然其油套壓差高于之前水平，但通過(guò)加入泡排劑，使得氣井?dāng)y液能力變好，基本能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)帶液生產(chǎn)。

表1　泡排工藝生產(chǎn)井加藥前后產(chǎn)量變化對(duì)比表

2　氣舉排水采氣工藝

氣舉是利用外來(lái)高壓氣源和特定裝置將被舉井中的積液排除，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)氣井生產(chǎn)或連續(xù)排液的一項(xiàng)排水采氣工藝［7］。目前，比較成熟的主要有高壓氣源井氣舉排水采氣工藝、撬裝壓縮機(jī)氣舉排水采氣工藝［8］。高壓氣源井氣舉工藝技術(shù)的工作原理是依靠同井場(chǎng)氣井或鄰近井的高壓氣流，連續(xù)注入需要被氣舉的產(chǎn)水氣井中，將井筒中的積液帶出，并連同被氣舉井的產(chǎn)出氣一同進(jìn)行外輸，達(dá)到連續(xù)氣舉的目的，該工藝的改造投資費(fèi)用較少，更改流程簡(jiǎn)單，特別適用于產(chǎn)水相對(duì)穩(wěn)定的低水氣比產(chǎn)水氣井。而撬裝壓縮機(jī)氣舉工藝與高壓氣源井的氣舉工藝有類似之處，不同的是高壓氣源井氣舉工藝中的高壓氣流直接來(lái)自氣井，而此種工藝需要利用增壓機(jī)將空氣中分離出的氮?dú)猓ɑ蜞徑畧?chǎng)的低壓天然氣）增壓至25 MPa以上，并從油套環(huán)空中注入，將井筒積液帶出（見(jiàn)圖1）。該氣舉工藝是目前九龍山氣田水淹井的主要復(fù)產(chǎn)工藝，尤其適用于積液比較嚴(yán)重的產(chǎn)水氣井。

圖1　壓縮機(jī)氣舉工藝示意圖

龍002-9-1井原為九龍山氣田珍珠沖氣藏氣、水產(chǎn)量最高的一口連續(xù)生產(chǎn)井，該井出現(xiàn)異常前日產(chǎn)氣6.5×104m3左右，日產(chǎn)水120 m3～130 m3。隨著地層能量的下降，氣井的自噴帶液生產(chǎn)能力逐漸降低，2014年6月12日發(fā)生水淹喪失自噴帶液生產(chǎn)能力。由于該井產(chǎn)量規(guī)模較大，常規(guī)的泡排和排水采氣工藝不能滿足該井的排水采氣要求，于是考慮對(duì)該井進(jìn)行氣舉作業(yè)，氣舉前后產(chǎn)氣變化情況（見(jiàn)圖2）。

從圖2可以看出，龍002-9-1通過(guò)氣舉后，雖然產(chǎn)氣量出現(xiàn)下降，但是使得產(chǎn)水氣井實(shí)現(xiàn)連續(xù)排液，日均排水量達(dá)120 m3左右，對(duì)整個(gè)珍珠沖氣藏的排水可以起到一定的緩解作用。

圖2　龍002-9-1氣舉前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線圖

3　電潛泵排水采氣工藝

電潛泵排水采氣工藝的原理是通過(guò)電潛泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)水氣井中的積液逐步提升，最終帶出井筒，降低井筒中液柱的高度，進(jìn)而減小井底的回壓，使水淹氣井快速?gòu)?fù)產(chǎn)［9］。該工藝排量大，揚(yáng)程高，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)作；其電機(jī)主要分為定頻和變頻兩種，變頻電機(jī)可以方便調(diào)節(jié)氣井排水量；但是該工藝對(duì)設(shè)備要求較高，初期投資較大，同時(shí)，由于其壓力傳感元件以及變頻控制組件較為精密，下入井筒中的電纜以及機(jī)組等容易受到地層溫度和地層水腐蝕的影響，一般主要運(yùn)用在剩余儲(chǔ)量較大、積液較多且產(chǎn)水量大（大于100 m3/d）的氣井中［10］。此工藝有利于實(shí)現(xiàn)氣藏的整體排水，通過(guò)限制氣藏的水侵速度來(lái)改善整個(gè)氣藏的生產(chǎn)狀況。

龍14井自2012年5月喪失自噴能力后長(zhǎng)期處于關(guān)井狀態(tài)，于2013年12月下入組合電潛泵進(jìn)行強(qiáng)排水作業(yè)，龍14井日排水量達(dá)280 m3/d，隨著排水工作的開(kāi)展，龍14井成功復(fù)產(chǎn)，產(chǎn)量穩(wěn)定在2×104m3/d以上，排水效果較好。除此之外，該井的電潛泵強(qiáng)排水工作，在一定程度上緩解了氣藏出水的影響，對(duì)整個(gè)九龍山須二層位的開(kāi)發(fā)起到了積極作用。

4　復(fù)合排水采氣工藝

當(dāng)產(chǎn)水氣井開(kāi)發(fā)至后期，地層能量嚴(yán)重不足，僅靠一種排水采氣工藝并不能取得很好的效果，在這種情況下，出現(xiàn)了在同一口產(chǎn)水氣井采用兩種或兩種以上的排水措施維持氣井生產(chǎn)的一種采氣工藝技術(shù)，被稱之為復(fù)合排水采氣技術(shù)［10］（見(jiàn)圖3）。目前，在九龍山氣田得以實(shí)施的是龍002-4井的井間互聯(lián)氣舉輔助泡排復(fù)產(chǎn)技術(shù)；該技術(shù)主要采用專用井口裝置，利用泡排和氣舉單項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，解決了因地層能量不足、產(chǎn)水量大，導(dǎo)致自噴能力不理想的氣井穩(wěn)產(chǎn)問(wèn)題。該工藝投資少，效益高，可以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)流程連通互用，避免個(gè)別設(shè)備維修造成的停產(chǎn)損夫。但是，該工藝對(duì)場(chǎng)站配套設(shè)備要求較高，其氣井井深結(jié)構(gòu)必須同時(shí)適用于氣舉和泡排兩種工藝的氣井。

圖3　復(fù)合排水采氣技術(shù)組合示意圖

龍002-4投產(chǎn)至2012年7月，產(chǎn)水量上升，考慮采用泡排工藝生產(chǎn)，同時(shí)考慮到同井場(chǎng)存在另一口開(kāi)發(fā)井龍002-4-X2且油管壓力較高，可以對(duì)002-4的井筒積液進(jìn)行氣舉的作用；因此，將兩口井進(jìn)行油套串聯(lián)并對(duì)工藝流程進(jìn)行改造（見(jiàn)圖4）。002-4-X2實(shí)行間歇性開(kāi)關(guān)井生產(chǎn)，002-4井輔以泡排進(jìn)行生產(chǎn)。從生產(chǎn)情況來(lái)看，該復(fù)合工藝取得了良好的效果，改造流程過(guò)后，002-4井產(chǎn)量從6 000 m3/d增加至8 000 m3/d；同時(shí)，002-4井泡排的加注量從50 kg/d，降低至25 kg/d，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)帶液、節(jié)約成本的目的。

圖4　龍002-4工藝改造流程圖

5　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）目前，九龍山氣田大量出水，產(chǎn)量遞減較快，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，泡沫排水采氣工藝、氣舉排水采氣工藝、電潛泵排水采氣工藝以及復(fù)合排水采氣工藝在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用情況較好。

（2）復(fù)合排水采氣工藝較常規(guī)單一排水采氣工藝優(yōu)勢(shì)明顯，在一定程度上可以減少排水采氣的成本，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此種排水采氣工藝的研究。

（3）有必要進(jìn)一步對(duì)氣田泡排井泡排參數(shù)、氣舉效果及電潛泵運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤分析，對(duì)相應(yīng)的施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

（4）由于氣藏地層壓力不斷下降，部分氣井井口壓力接近輸壓或低于輸壓，針對(duì)此類氣井考慮可以考慮采用增壓開(kāi)采。

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Research and application of Jiulongshan gasfield drainage gas recovery technology

ZHENG Xiaolin，LI Xucheng，LI Sijie，ZHENG Rong
（PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu Sichuan 610000，China）

With the exhaustion of the formation energy and the increase of the water production，the ability of liquid carrying in the wellbore become worse，some well were forced to off production due to the liquid in the wellbore which have a severe effect on the exploration of gas field.On the basis of the problems in the Jiulongshan gas field water-yielding gas well，the research on the drainage gas recovery technology have been done in the paper.The result indicated that foam drainage recovery technology apply successfully to the well which have the auto flowing ability，the gas lift drainage technology usually apply to the well which have a higher water production.For those which have a higher water output，the electric submersible pump can get perfect performance in the recovery production in water flooding well.

drainage gas recovery；technology；Jiulongshan gas field；research；application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.013

TE377

A

1673-5285（2015）03-0051-04

2014－12-15

2014－12-23