天然氣井排水采氣工藝方法研究

馬鑫，王治錦

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司，陜西 西安 710000)

0 引言

天然氣的密度一般在0.75～0.80 kg/m3范圍內(nèi)，在開(kāi)采時(shí)多因天然氣的膨脹系數(shù)較大，致使開(kāi)采難度加大。同時(shí)，天然氣井多受水體彈性能量的干擾，造成管道能量消耗率較高，致使天然氣井出現(xiàn)堵水問(wèn)題。若能充分運(yùn)用多樣性排水采氣工藝方法，可實(shí)現(xiàn)天然氣層與水層的有效隔斷，繼而保障天然氣開(kāi)采質(zhì)量。

1 天然氣井排水采氣工藝的內(nèi)涵

從我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量變化趨勢(shì)中可發(fā)現(xiàn)，天然氣開(kāi)采屬于一項(xiàng)利潤(rùn)較大的能源開(kāi)采項(xiàng)目。一般情況下，針對(duì)天然氣井進(jìn)行排水采氣時(shí)，常需要借助對(duì)應(yīng)的排水采氣方法，保證天然氣井內(nèi)部水分得到穩(wěn)定排除，便于天然氣順利得到開(kāi)采。由于天然氣井內(nèi)儲(chǔ)備的天然氣多處于地下結(jié)構(gòu)中，故而開(kāi)采人員需充分結(jié)合天然氣井所在位置，來(lái)確定具體的天然氣開(kāi)采方法，以便提升開(kāi)采質(zhì)量。若不及時(shí)將井內(nèi)水體排出，不但會(huì)降低開(kāi)采效率，甚至?xí)斐商烊粴饩畠?nèi)能源受水體等因素的破壞，形成低純度天然氣，由此破壞正常的天然氣開(kāi)采秩序。所以為了保證開(kāi)采結(jié)果符合預(yù)期要求，保證天然氣井開(kāi)采項(xiàng)目具有更高效益，理應(yīng)加強(qiáng)排水采氣工藝方法的推廣。

2 天然氣井排水采氣的注意事項(xiàng)

2.1 注重經(jīng)濟(jì)性

天然氣井排水采氣工作中，應(yīng)當(dāng)注重項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性特征。之所以會(huì)有投資方選擇投資此項(xiàng)目，是因?yàn)樘烊粴忾_(kāi)采屬于具備巨大潛在利潤(rùn)開(kāi)發(fā)空間的經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。為了保證開(kāi)采成本的合理控制，在應(yīng)用排水采氣工藝方法時(shí)，一要確保所選擇的工藝方法滿足該項(xiàng)目的地點(diǎn)、位置、開(kāi)采條件等多方面的要求，以免出現(xiàn)地貌與天然氣井排水采氣工藝不匹配問(wèn)題，造成開(kāi)采效率降低。對(duì)此，相關(guān)人員應(yīng)：

一是在實(shí)踐操作前做好調(diào)研取證工作，包括掌握當(dāng)?shù)丶韧_(kāi)采資料等，增加天然氣開(kāi)采項(xiàng)目的可行性；

二要采用對(duì)比法，總結(jié)每一種排水采氣工藝方法的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于天然氣井開(kāi)采工作，可選擇的工藝方法較多。為了保證開(kāi)采質(zhì)量得以提升，且利潤(rùn)更大，理應(yīng)找到排水采氣工藝與項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，編制規(guī)范化開(kāi)采方案，嚴(yán)格控制排水采氣工藝的操作步驟，這樣才能提高天然氣開(kāi)采水平[1]。

2.2 保障開(kāi)采質(zhì)量

開(kāi)采人員在具體操作中，還應(yīng)進(jìn)一步提升開(kāi)采質(zhì)量。既要善于發(fā)現(xiàn)每一種排水采氣工藝的應(yīng)用技巧，又要在氣壓增高時(shí)，及時(shí)運(yùn)用適合的采氣設(shè)備完成排水采氣任務(wù)。此外，在天然氣井儲(chǔ)量較大或者水體含量較多時(shí)，也需要科學(xué)分析哪一種工藝方法更能提高開(kāi)采效率，這樣才能保證天然氣開(kāi)采環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。在保障天然氣開(kāi)采質(zhì)量的前提下，要求工作人員在選用排水采氣工藝方法時(shí)，能夠從可操作性、人員數(shù)量、投入成本等多個(gè)因素上進(jìn)行綜合考慮，從中選出最優(yōu)化工藝，最終實(shí)現(xiàn)天然氣的穩(wěn)定開(kāi)采。

3 天然氣井排水采氣工藝的具體方法

3.1 不間斷排水采氣

天然氣井排水采氣主要是借助輔助排水的方式，實(shí)現(xiàn)井內(nèi)積水的快速闡述，促使天然氣井恢復(fù)原有的可開(kāi)采條件，以免受水體因素的干擾，致使天然氣可開(kāi)采量有所降低。其中不間斷循環(huán)實(shí)則是依靠柱塞的升降產(chǎn)生壓力，促使水分在壓力下得以排出。從以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中可知，傳統(tǒng)排水工藝易發(fā)生出砂狀況，在排水階段，受砂石影響，逐漸延緩排水采氣效率。為了優(yōu)化天然氣排水采氣工藝，還需充分借助不間斷循環(huán)法，通過(guò)對(duì)排水速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水分的穩(wěn)定排出，以免發(fā)生堵塞問(wèn)題。

此外，相關(guān)人員還專門采用壓縮機(jī)排水采氣的方式，促使天然氣井內(nèi)流動(dòng)速度得以提高，促使水分在流動(dòng)中緩慢排到天然氣井外。由于不間斷循環(huán)排水采氣屬于一種傳統(tǒng)工藝，隨著時(shí)代的進(jìn)步，也需要隨時(shí)利用先進(jìn)的技術(shù)工藝，對(duì)其操作步驟予以優(yōu)化，促使天然氣開(kāi)采水平得到有效提高。

3.2 泡沫排水采氣

泡沫法在天然氣井排水采氣中的應(yīng)用，屬于一種可操作性突出的工藝，且適用范圍較為廣泛，它所采用的泡沫材質(zhì)主要為XP-3起泡劑、CT2-11起泡劑等，這些起泡劑在天然氣井內(nèi)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)后，可為天然氣開(kāi)采工作打造優(yōu)質(zhì)的開(kāi)采環(huán)境。因此，它主要是從開(kāi)采條件的改善上予以出發(fā)。

通常情況下，在自噴天然氣井的油管區(qū)域，若氣流速度超過(guò)0.1 m/s，或者井內(nèi)溫度低于150 ℃，均可選擇泡沫排水采氣工藝。此外，在天然氣開(kāi)采項(xiàng)目中，經(jīng)過(guò)測(cè)量后發(fā)現(xiàn)井深小于3 500 m，其溫度遠(yuǎn)小于120 ℃，也可首選泡沫法。尤其在二氧化碳含量低于86 g/m3的情況下或者硫化氫含量小于23 g/m3時(shí)，均可采用此種方法對(duì)天然氣井進(jìn)行排水采氣，由于泡沫可達(dá)到助推效果，且不易形成環(huán)境污染、難以操作等問(wèn)題。故而應(yīng)積極運(yùn)用起泡劑的力量形成輔助泡沫，最終促使天然氣井擁有良好的采氣環(huán)境，為天然氣開(kāi)采量的增加給予保障[2]。

3.3 組合式排水采氣

組合式排水采氣是指在原有基礎(chǔ)上采用兩種或兩種以上的排水采氣工藝。雖然每種排水采氣工藝的優(yōu)勢(shì)顯著，但為了避免受其劣勢(shì)因素的干擾影響開(kāi)采質(zhì)量，還需結(jié)合具體的開(kāi)采條件，從多種工藝中選出至少兩種。之后應(yīng)用于實(shí)踐中，用于提升開(kāi)采質(zhì)量，促使開(kāi)采后的天然氣品質(zhì)更高。

如可將泡沫法與不間斷循環(huán)法相互組合，運(yùn)用柱塞調(diào)節(jié)壓力的方式，控制泡沫的氣泡速度，這樣可在兩種排水采氣工藝參與下合理掌握天然氣井壓強(qiáng)變化情況。在利用組合式排水采氣工藝時(shí)：一要考慮到工藝選擇的匹配度，以免所選工藝脫離天然氣開(kāi)采目標(biāo)，削弱開(kāi)采效果；二要精準(zhǔn)分析每一種工藝方法與開(kāi)采項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)，尤其在天然氣高產(chǎn)出量要求下，更需要從開(kāi)采效率上予以優(yōu)化，這樣可避免天然氣產(chǎn)出量達(dá)不到預(yù)定要求，造成天然氣井項(xiàng)目效益受損。作為一種盈利性項(xiàng)目，無(wú)論選擇何種排水采氣工藝，都應(yīng)當(dāng)意識(shí)到成本控制的重要性，確保經(jīng)過(guò)排水采氣工藝后，能夠有效改善天然氣開(kāi)采現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)我國(guó)天然氣開(kāi)采事業(yè)的輝煌發(fā)展。

3.4 超聲波排水采氣

實(shí)施超聲波排水采氣，在超聲波的震蕩作用下，排除天然氣中的水分，降低含水量，滿足開(kāi)采要求。超聲波排水采氣操作期間，在超聲波的作用下，使井內(nèi)水溫升高，達(dá)到可霧化的溫度，將井內(nèi)的水由液體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)微的霧滴，由低流速氣流攜帶出來(lái)，進(jìn)而達(dá)到良好的排水效果。利用超聲波排液的過(guò)程中，主要依靠氣井自身能量，無(wú)需借助外界能量，由此達(dá)到節(jié)能的目的。操作過(guò)程中，油氣層并不會(huì)受到傷害。

在天然氣排水采集的過(guò)程中，應(yīng)用超聲波霧化裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)深度，將其置入油管內(nèi)的指定位置。超聲波的振動(dòng)作用下，天然氣流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的能量，對(duì)天然氣中的水分形成霧化作用，將液滴霧化后排除。超聲波排水采氣的操作較為簡(jiǎn)單，且方便管理。為了進(jìn)一步提高超聲波排水采氣的工作效率和工作質(zhì)量，需要對(duì)工藝方法進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，追求綠色環(huán)保。結(jié)合超聲波的特點(diǎn)，建立超聲波波場(chǎng)，用于持續(xù)升高井內(nèi)水溫，實(shí)現(xiàn)完全霧化，進(jìn)而提高排水效果，保障采氣質(zhì)量[3]。

3.5 機(jī)油排水采氣

在天然氣開(kāi)采工作的后期，一般應(yīng)用機(jī)油排水采氣的方式。開(kāi)采前，實(shí)施排水采氣前，需要對(duì)于井下的S含量進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)其是否滿足相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

在符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，進(jìn)行排水、采氣操作，可以避免對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，并獲得良好的排水效果，便于天然氣開(kāi)采工作的安全、順利進(jìn)行，提高天然氣的純度，充分滿足天然氣開(kāi)采的質(zhì)量要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣井排水采氣工藝方法的應(yīng)用，既可提高天然氣開(kāi)采效率，又能改善開(kāi)采質(zhì)量，促使我國(guó)天然氣儲(chǔ)量得以增加。對(duì)此，應(yīng)善于借助不間斷排水采氣、泡沫排水采氣、組合式排水采氣、超聲波排水采氣、深抽排水采氣、機(jī)油排水采氣工藝方法，實(shí)現(xiàn)天然氣井水體快速排出，以免干擾采氣進(jìn)度。