氣舉采油技術(shù)在渤中26-3油田的應(yīng)用

徐 航，張笑龍，劉政偉，張俊杰，夏 望

(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津300452)

1 氣舉采油技術(shù)現(xiàn)狀

隨著石油開采技術(shù)進入高速發(fā)展階段，先進的技術(shù)不斷應(yīng)用到采油作業(yè)中，促使油田對采油工藝技術(shù)及采油機具設(shè)備提出了更高的需求，并且為氣舉采油技術(shù)提供了發(fā)展的機會和條件。

1.1 氣舉采油的概念

在油氣田開發(fā)初期，地層油氣藏壓力足夠的條件下，油田可使用自噴開采的方式。但隨著油田的不斷開發(fā)，必須通過補充地層能量來提高油氣采收率。

氣舉采油是一種人工舉升的采油方式，其原理是：向油套環(huán)空(或油管)注入高壓氣體，通過裝在油管上的氣舉閥將天然氣連續(xù)不斷注入油管，使油管內(nèi)的液體與注入的高壓天然氣混合，降低井筒液體的密度，減少液柱對井底的回壓，在井底流壓和氣體膨脹功的作用下，將液體攜帶至井口。氣舉采油是最接近自噴采油的一種人工舉升方法。

氣舉采油，一般在油管管柱上安裝若干氣舉閥，從井下一定深度開始，每隔一定距離安裝一個，氣舉采油井下管柱示意如圖1 所示。

圖1 氣舉采油管柱示意圖Fig.1 Schematic diagram of gas lift oil production string

自噴采油時，油流在上升的過程中，液柱壓力越來越低，油流中的溶解氣不斷膨脹，液體密度降低，從而降低井底流動壓力，增大油層和井底的生產(chǎn)壓差，使油井自噴。氣舉采油的實質(zhì)與自噴生產(chǎn)相同，只不過是通過人工方法，把壓縮氣體注入油管中，從而降低井底流動壓力，使油井獲得足夠的生產(chǎn)壓差而繼續(xù)生產(chǎn)。

氣舉所用的氣體可以是氮氣或天然氣。一般來說氮氣成本高，所以氣舉采油中常用天然氣作為氣源。常規(guī)氣舉采油系統(tǒng)都是設(shè)計成氣體可重復(fù)循環(huán)使用的氣舉流程，將生產(chǎn)過程中從分離器出來的低壓氣(加上補充的外來氣源)進行壓縮，重新注入油井以舉升井中的液體，這就是閉式循環(huán)氣舉采油系統(tǒng)。

1.2 氣舉采油的特點

氣舉采油是一種最能充分利用油藏中天然能量的人工舉升方法，它具有以下特點。

1.2.1 所適應(yīng)的產(chǎn)量變化范圍非常廣泛

這一點特別適應(yīng)于海上油田生產(chǎn)，因為海上油田的探井少，對油藏認識淺，當(dāng)實際油藏動態(tài)與預(yù)測相差較遠時，其他人工舉升方法無法進行，需要起油管柱重新設(shè)計。而氣舉采油可以通過調(diào)節(jié)注氣閥深度、注氣量、注氣壓力來適應(yīng)于不同產(chǎn)量的要求，故不需起油管柱。

1.2.2 投資維護費用較低

氣舉采油完井管柱在完井時下入井中，當(dāng)油井產(chǎn)量下降時可以利用鋼絲繩作業(yè)更換氣舉閥，繼續(xù)進行氣舉采油。隨著含水上升，地層壓力下降，通過加深注氣閥的深度和提高注氣量來增加油井產(chǎn)量。這種作業(yè)不需起油管柱，不需要增加井下設(shè)備，費用低，整個作業(yè)費大幅低于常規(guī)起油管柱作業(yè)。

1.2.3 適用范圍廣

氣舉采油可以適應(yīng)于大角度斜井、狗腿角大的井、出砂井、高氣油比油井、結(jié)蠟結(jié)垢井。

1.3 氣舉采油技術(shù)局限性

氣舉采油必須要有足夠氣量以支撐整個生產(chǎn)過程，油田本身必須具備最低限量的溶解氣才能氣動氣舉；氣舉采油必須具有一定的井底流壓，對低壓井可能不適用；開采稠油和乳化液的油井不適應(yīng)于氣舉采油；氣舉采油必須有單獨的氣層或可靠的氣體供氣管網(wǎng)供氣；如沒有天然氣氣層供氣，需要建設(shè)高壓壓縮機和高壓供氣管線，一次性投資大。

1.4 氣舉采油技術(shù)類型

氣舉采油主要分為連續(xù)氣舉和間歇氣舉，此外還有腔式氣舉和柱塞氣舉，其實它們是間歇氣舉的特殊形式或延伸。

1.4.1 連續(xù)氣舉

高校學(xué)生管理工作與過去相比，產(chǎn)生了很大的變化。目前，高校學(xué)生管理工作仍存在一些問題。一方面，高校學(xué)生大數(shù)為九零后，思維活躍、性格叛逆、耐受力差，使得輔導(dǎo)員的管理工作具有一定的困難。另一方面，高校輔導(dǎo)員缺乏責(zé)任心，對學(xué)生的管理不到位等因素也嚴重影響了學(xué)生管理工作的開展。

連續(xù)氣舉顧名思義是連續(xù)不斷往井下注氣，使油井持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。如圖2 所示，連續(xù)氣舉是通過注入氣體與井中的液體混合，氣體不斷膨脹，降低液體密度，從而使油井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。連續(xù)氣舉可以是環(huán)空注氣，油管出油；也可以反過來，油管注氣，環(huán)空出油。后面這種方法只適應(yīng)產(chǎn)量很高，利用油管生產(chǎn)無法滿足產(chǎn)量要求的情況。連續(xù)氣舉生產(chǎn)管柱可以是開式(沒有封隔器)、半開式和閉式(底部帶固定單流閥)。開式由于液壓不穩(wěn)定，容易出砂，氣舉效率低，較少采用。

圖2 連續(xù)氣舉采油示意圖Fig.2 Schematic diagram of continuous gas lift oil production

1.4.2 間歇氣舉

間歇氣舉是間斷地把氣體注入油井中，通過氣舉閥進入油管，把氣舉閥上面的液柱段舉升到地面。間歇氣舉可以是半開式或閉式(有封隔器和單流閥)，一般采用閉式作為間歇氣舉。間歇氣舉由于時開時關(guān)，井底壓力不穩(wěn)定，油層容易出砂，同時地面處理設(shè)施液面波動大，操作控制難，間歇氣舉的效率也低。間歇氣舉采油如圖3 所示。

圖3 間歇氣舉采油示意圖Fig.3 Schematic diagram of intermittent gas lift oil production

1.4.3 腔式氣舉

腔式氣舉是一種特殊的間歇氣舉，主要應(yīng)用于低產(chǎn)能井。它的兩種安裝方法都是在下面形成一個集液腔包，以便有足夠的液柱。它的排液和舉升與間歇氣舉相似，不同的是當(dāng)氣舉工作閥打開時，氣體把環(huán)空(腔包)的液體往下推，由于下面有單流閥，迫使液體進入油管，氣體把這段液柱舉升到地面。這時地面控制閥關(guān)閉，工作閥也關(guān)閉。環(huán)空(腔包)通過泄壓孔與油管壓力平衡，防止氣鎖，這樣腔包壓力下降，單流閥打開，地層液體進入腔包。該過程不斷循環(huán)進行腔式間歇氣舉。

1.4.4 柱塞氣舉

柱塞氣舉就是在舉升的氣體和液柱之間增加一個固體柱塞，防止液柱滑脫，以提高舉升的效率。柱塞氣舉也是一種間歇氣舉方式，適用于井底流壓低，相對于需要氣舉的深度而可利用的注氣壓力小的油井。柱塞氣舉還有一個優(yōu)點，可起清蠟作用。

2 渤中26-3油田氣舉采油的應(yīng)用

2.1 渤中26-3油田概況

氣舉用氣來自WHPA 平臺兩口氣井A3h 井和A11h 井。這兩口氣井開發(fā)中前期井口壓力較高(7～11 MPa)，具備氣舉所需的氣源和壓力，因此開發(fā)中前期由高壓氣井直接供氣?；A(chǔ)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 渤中26-3油田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.1 Basic data of BZ26-3 oilfield

2.2 渤中26-3油田氣舉采油流程

WHPA 平臺高壓油氣井節(jié)流調(diào)壓后(經(jīng)計算，節(jié)流過程無水化物生成)，通過高壓生產(chǎn)管匯(操作壓力為7 200～3 000 kPaA)進入高壓生產(chǎn)分離器進行氣液兩相分離。高壓分離器分離出的天然氣一部分至氣舉分配管匯，滿足氣舉用氣，渤中26-3 油田生產(chǎn)流程示意如圖4，設(shè)備參數(shù)見表2。

圖4 渤中26-3 油田生產(chǎn)流程示意圖Fig.4 Production flow diagram of BZ26-3 oilfield

WHPA 平臺高壓油氣井的井口壓力和注氣井所需的注氣壓力，從表3 高壓油氣井的井口壓力和氣舉采油井所需的氣舉壓力中可以看出：2012—2018 年，高壓氣能夠滿足注氣壓力要求，因此高壓生產(chǎn)/測試分離器及高壓生產(chǎn)/測試管匯的操作壓力確定為7 200 kPaA，氣舉氣可以直接從高壓分離器后引；2019—2020 年，高壓氣介于6～7 MPa，可以提供6 MPa 的氣舉氣并直接外輸，注氣壓力要求7 MPa 的生產(chǎn)井改用電潛泵開采。2021 年開始壓力不夠時，上高壓氣壓縮機將氣體增壓至6.2 MPa，為注氣壓力要求6 MPa 的生產(chǎn)井提供氣舉氣并外輸。后期氣量或氣體壓力不夠時，氣舉井改用電潛泵采油。

表2 渤中26-3油田主要設(shè)備參數(shù)Tab.2 Main equipment parameters of BZ26-3 oilfield

表3 高壓油氣井的井口壓力和氣舉采油井所需的氣舉壓力Tab.3 Wellhead pressure of high pressure oil and gas wells and gas lift pressure required for gas lift production wells

3 渤中26-3油田氣舉采油應(yīng)用效果評價

渤中26-3 油田屬于邊際油田，采油方式的優(yōu)選直接影響油田的開發(fā)效益。

WHPA 平臺油井日產(chǎn)量約為200 m3/d，氣油比為44～330 m3/m3，適宜采用電潛泵和氣舉生產(chǎn)；由于渤中26-3 油田有兩口氣井，且中前期井口壓力較高(7～11 MPa)，具備氣舉所需的氣源和壓力，油田開發(fā)中前期可由高壓氣井直接供氣。當(dāng)A3h 井和A11h井的井口壓力下降時，還可利用外輸壓縮機的壓縮為氣舉供氣。

通過采用氣舉采油的方式：

①采收效率有較大提高，現(xiàn)場實施間歇氣舉5 口，在油井自噴能力下降的時候，通過采用間歇氣舉的方法，增加了產(chǎn)量。渤中26-3 油田A2h 井自2012 年9 月13 日產(chǎn)量呈現(xiàn)逐步下降，直至停噴，氣舉流程投用后，A2h 井氣舉效果良好，產(chǎn)液最高達140 m3/d，日增油 50 ～70 m3，截至目前 A2h 已累計增油約6 000 m3。預(yù)計年增油可達21 000 m3。

②通過利用本平臺具有高壓氣井的優(yōu)勢，簡化氣舉流程、減少氣舉設(shè)備，并且氣舉井再生產(chǎn)過程中減少動力、維修作業(yè)等費用，對于渤中26-3 油田這樣的邊際油田，更是大幅降低了建造及維護成本。

③氣舉采油無需井下抽油設(shè)備，從而有效避免了電潛泵所需的各項作業(yè)及材料費的支出。

4 結(jié) 論

對于油藏埋藏深，油氣產(chǎn)量高的區(qū)塊而言，可以使用連續(xù)氣舉采油工藝技術(shù)；對于地址情況復(fù)雜、油井滲透率低、供液能力較低的區(qū)塊，可使用間歇氣舉采油工藝。氣舉采油技術(shù)為邊際油田的開發(fā)提供了高效、低成本的方式，降低了油田開發(fā)成本、工程投資和操作費用。渤中26-3 油田的氣舉采油成功應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟效益，為氣舉采油技術(shù)在邊際油田的應(yīng)用積累了經(jīng)驗。