蘇里格氣田氣液混輸工藝研究及應(yīng)用

蔣成銀，張 云，王志剛，曹光榮，劉 華，王 敏，張 鵬

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采氣廠，陜西西安 710018）

蘇里格氣田屬于典型的“三低”致密氣藏[1，2]，單井產(chǎn)量低、壓力遞減快，氣井投產(chǎn)后沒(méi)有明顯的穩(wěn)產(chǎn)期，隨著開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng)，地層能量下降，氣井?dāng)y液能力降低，很快就進(jìn)入積液階段，嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能的發(fā)揮，甚至出現(xiàn)水淹關(guān)停。蘇里格氣田日產(chǎn)量低于5 000 m3的氣井約45%，開(kāi)展各種排水采氣措施的氣井約80%以上。因此，對(duì)單井采取有效的排水采氣增產(chǎn)工藝技術(shù)試驗(yàn)[3-5]，通過(guò)降低井口壓力，增大生產(chǎn)壓差來(lái)提高產(chǎn)氣量，增強(qiáng)排液效果，保持氣井的正常生產(chǎn)并對(duì)氣田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)意義重大。

1 蘇里格氣田開(kāi)發(fā)目前面臨的主要難題

蘇里格氣田平均液氣比達(dá)到0.6 m3/104m3，氣井產(chǎn)量越低，攜液能力越差，井筒中會(huì)堆積大量液體，當(dāng)液體的靜液柱壓力與地層壓力相平衡時(shí)，氣井將無(wú)法生產(chǎn)，嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能的發(fā)揮。隨著氣田開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，井筒積液氣井比例逐年增多。排水采氣技術(shù)是氣田穩(wěn)產(chǎn)，提高氣田經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的必要手段。目前氣田開(kāi)展的排水采氣主體技術(shù)主要有泡沫排水、速度管柱排水、柱塞排水及壓縮機(jī)套管氣舉排水。這些排水技術(shù)的共同特點(diǎn)是必須依靠氣井地層能量，油管壓力無(wú)法降低，地層產(chǎn)能無(wú)法繼續(xù)發(fā)揮。

2 井口氣混輸多功能裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

井口氣混輸多功能裝置能實(shí)現(xiàn)氣液混輸，通過(guò)抽吸功能降低油管壓力，通過(guò)增壓功能，增壓至管網(wǎng)壓力，恢復(fù)氣井生產(chǎn)。

2.1 裝置構(gòu)成及工藝原理[6-8]

井口氣混輸多功能裝置的核心設(shè)備是液壓壓縮機(jī)，液壓壓縮機(jī)主要由液壓缸、工字型活塞、連桿組成。液壓壓縮機(jī)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生高壓液壓油，液壓油將壓力傳遞到活塞，推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)，給氣體增壓。其結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

圖1 液壓壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

工作原理：液壓站輸出的高壓油進(jìn)入C 腔，B 腔的油回油箱，柱塞向下運(yùn)動(dòng)，氣體吸入A 腔，D 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出，進(jìn)入冷卻器，完成一次進(jìn)氣和排氣過(guò)程；當(dāng)活塞運(yùn)行到設(shè)定位置時(shí)，液壓站換向閥將會(huì)換向，輸出的高壓油進(jìn)入B 腔，C 腔的油回油箱，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，氣體進(jìn)入D 腔，A 腔的氣體則經(jīng)壓縮后流出，進(jìn)入冷卻器，完成第二次進(jìn)氣和排氣過(guò)程。

2.2 液壓壓縮機(jī)主要特點(diǎn)

（1）氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中對(duì)缸體同步起到潤(rùn)滑和降溫作用。

（2）充分利用氣體自身能力，油泵作為補(bǔ)充能量工作，工作壓力較低。

（3）相比機(jī)械壓縮機(jī)，噪聲低。

（4）液壓油在油路中往復(fù)循環(huán)，消耗量很小。

（5）動(dòng)力平衡性能好，不平衡慣性力全部作用于基礎(chǔ)，整機(jī)振動(dòng)小。

2.3 裝置工藝流程及參數(shù)

裝置工藝流程（見(jiàn)圖2），裝置參數(shù)（見(jiàn)表1）。

表1 井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝備技術(shù)參數(shù)表

圖2 井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置工藝流程圖

（1）混輸增壓流程：井口來(lái)氣經(jīng)進(jìn)氣閥門(mén)、過(guò)濾器，過(guò)濾機(jī)雜后直接進(jìn)入壓縮缸，壓縮增壓后經(jīng)出口單流閥直接進(jìn)入外輸，實(shí)現(xiàn)降井口壓力、氣液混輸功能。

（2）增壓氣舉流程：混輸增壓出口來(lái)氣部分經(jīng)過(guò)立式分離器，分離出大直徑液體后，進(jìn)入兩級(jí)增壓氣缸，經(jīng)氣舉出口球閥、單流閥、流量計(jì)后進(jìn)入油套環(huán)空進(jìn)行氣舉。當(dāng)本井水淹嚴(yán)重?zé)o法生產(chǎn)時(shí)，可以采用鄰井天然氣經(jīng)過(guò)補(bǔ)氣口后進(jìn)入立式分離器，經(jīng)增壓進(jìn)入環(huán)空氣舉。

（3）排液流程：混輸增壓時(shí)無(wú)需排液，采出水經(jīng)壓縮后直接進(jìn)入采氣管線；增壓氣舉時(shí)分離器內(nèi)液體通過(guò)液位計(jì)控制，依靠壓差進(jìn)行排液。

井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置是專(zhuān)門(mén)針對(duì)低產(chǎn)低效氣井或井叢設(shè)計(jì)研發(fā)的，同時(shí)具備混輸和氣舉功能的一體化排水采氣工藝裝置（見(jiàn)圖3）。

圖3 井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)井基本情況

蘇-43 井2011 年10 月20 日投產(chǎn)，投產(chǎn)初期產(chǎn)氣1.0×104m3/d，2012 年5 月開(kāi)始產(chǎn)量降至0.1×104m3/d～0.2×104m3/d，后期逐步進(jìn)入間歇生產(chǎn)，多次采取泡排、壓力恢復(fù)等措施無(wú)明顯效果因壓力恢復(fù)關(guān)停，措施前生產(chǎn)曲線（見(jiàn)圖4）。

圖4 蘇-43 井措施前生產(chǎn)曲線圖

3.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝

裝置連接工藝流程圖（見(jiàn)圖5）。裝置安裝在氣井井口，裝置進(jìn)氣連接口設(shè)置在井口流量計(jì)與最后一道閘閥之間，進(jìn)氣口與流量計(jì)下游法蘭連接，混輸出口與井口最后一道閘閥上游法蘭連接?；刈⒊隹谂c兩口井井口5#閥門(mén)連接。同時(shí)各設(shè)備之間、與井口之間的安全距離需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

圖5 井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置現(xiàn)場(chǎng)井口工藝管線連接圖

3.3 試驗(yàn)效果

3.3.1 試驗(yàn)過(guò)程 現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)氣液混輸抽吸增壓、氣舉和自噴相結(jié)合的試驗(yàn)方法，共計(jì)運(yùn)行42 d，試驗(yàn)過(guò)程（見(jiàn)表2）。

表2 井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)表

3.3.2 試驗(yàn)氣井增產(chǎn)效果 試驗(yàn)期間蘇-43 井共產(chǎn)氣11.5×104m3，增產(chǎn)氣量為0.25×104m3/d～0.35×104m3/d，平均產(chǎn)氣0.32×104m3/d，有效提高氣井產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好。

3.3.3 試驗(yàn)裝置運(yùn)行效果 試驗(yàn)期間，該裝置未出現(xiàn)故障情況，運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)可靠，現(xiàn)場(chǎng)工藝可行，成功復(fù)產(chǎn)該試驗(yàn)氣井。該裝置具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）該裝置可將井口壓力抽吸至0 MPa，即使遇到段塞流也能正常工作；

（2）能有效提高氣井產(chǎn)量；

（3）抽吸降壓和增壓回注流程可切換自如，可單獨(dú)進(jìn)行混輸抽吸作業(yè)、氣舉回注作業(yè)，也可混輸增壓、氣舉回注同時(shí)作業(yè)；

（4）橇裝式結(jié)構(gòu)占地面積小，便于運(yùn)輸和安裝，有利于井站整體的布局并簡(jiǎn)化井場(chǎng)建站流程。

4 結(jié)果與討論

（1）井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置是專(zhuān)門(mén)針對(duì)低產(chǎn)低效氣井或井叢設(shè)計(jì)研發(fā)的排水采氣裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)混輸增壓和氣舉回注功能，具備單獨(dú)的混輸增壓、單獨(dú)的氣舉回注以及混輸增壓和氣舉回注同時(shí)作業(yè)的工藝流程。

（2）通過(guò)利用井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置對(duì)蘇-43 井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，裝置平穩(wěn)運(yùn)行42 d 共生產(chǎn)天然氣11.5×104m3，平均日增產(chǎn)0.32×104m3。能將該井從積液停產(chǎn)復(fù)產(chǎn)至日產(chǎn)氣0.32×104m3，后期壓縮機(jī)每天只需抽吸5～8 h，氣井即可正常生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好。

（3）現(xiàn)有的常規(guī)排水采氣技術(shù)均需要?dú)饩哂休^好的自噴能力，在應(yīng)用方面有其局限性。通過(guò)井口氣混輸增壓及氣舉一體化裝置的試驗(yàn)，該裝置對(duì)基本不具有自噴能力的蘇-43 井仍能復(fù)產(chǎn)，并取得較好效果。

（4）該裝置在蘇里格氣田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)間尚短，仍需加強(qiáng)理論研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證，進(jìn)一步完善技術(shù)體系，為蘇里格氣田排水采氣措施提供新的攻關(guān)方向。