河南油田安棚板塊排液采氣工藝的研究及應用

牛　磊　李建奎　董　慶　段秋紅　吳福武

[摘 要]針對河南油田安棚板塊的氣井在采氣的過程中,地層水和反凝析油積液嚴重,造成采氣量減少的現狀,通過對安棚板塊深層系凝析氣藏的特點深入細致的分析。通過采用液氮氣舉排液,常規泵排液采氣、防氣泵深抽采液采氣等試驗,形成了安棚深層系防氣泵深抽采液采氣的技術體系,為安棚深層系凝析氣藏的進一步開發動奠定了基礎。

[關鍵詞]井底積液 采氣工藝 排液

作者簡介:牛磊(1980-),男,助理工程師,2004年畢業于河南工業大學專業,現任采油廠雙河油礦注水主辦。

隨著河南油田在安棚板塊開發的深入,地層壓力降低,氣井筒積度增加,近井地帶地層積液嚴重,造成氣井壓力低,產能低,不能連續生產。針對上述問題,我們通過對深層低滲凝析氣藏采取排液采氣措施的工藝研究,取得排液采氣的效果,解決了多年以來安棚凝析氣藏排液難的問題。提高了安棚凝析氣藏的開發水平,對今后類似氣井的生產具有重要的指導意義。

一、安棚凝析氣藏基本情況分析

(一)地質概況

安棚凝析氣藏天然氣地質儲量5.67 × 10⁸m³,凝析油地質儲量11.7 × 10⁴t,屬中低凝析油含量66-170g/m³,中低儲量豐度(2.93×10⁸m³/km²)的小型凝析氣藏。氣層主要分布于核桃園組核三段Ⅶ13-14、Ⅷ、Ⅸ油組及大倉房,埋深3000-3500m,含氣井段長達400m 。Ⅶ13~Ⅷ4、Ⅷ11~Ⅸ2、Ⅸ14-21三個層組氣分布集中,氣儲量占總儲量的80.42%,凝析油儲量占總儲量的81.20%。氣層以中～厚層為主,厚度2～6m的層數占62.2%,厚度占67.2%,橫向分布比較穩定,平面疊合較好。儲層平均孔隙度和滲透率分別為5.37%和1.29×10-3μm²,具有特低孔隙度和特低滲透率特征,隨埋深增加,儲層物性變差。

(二)開發現狀

安棚凝析氣藏采用一套不規則井網、600m井距衰竭式開采。主要生產層Ⅸ14-21層段天然氣儲量為2.58×10⁸m³,凝析油儲量4.20×10⁴m³,有安3002、安3003、安3006、泌213四口氣井,層段累計產氣0.3275×10⁸m³,累計產油1515.5t, 累計產水3416.6m³,目前氣采出程度12.69%,油采出程度4.87%; 生產層Ⅶ13-Ⅷ4層段天然氣儲量為0.99×10⁸m³,凝析油儲量2.6×10⁴m³,有安84、安2019、安89三口油井生產,其中安2019、安89井在氣油過渡帶上,累計產氣0.0975×10⁸m³,累計產油4625t,累計產水12382.6m³,目前氣采出程度9.85%,油采出程度7.56%。

二、目前開發中存在的問題

安棚氣藏屬特低孔特低滲的特殊氣藏,具有以下特點:

(一)氣藏自然產能低、壓裂初期產量較高但遞減快、供氣范圍小。

(二)氣井井口壓力下降快,遞減大,藏氣井目前已進入了低壓低產的生產階段,對氣藏的開發十分不利。

(三)部分井生產壓差已低于合理生產壓差,易導致井底積液以及井底附近反凝析現象。

(四)氣井含水,開采難度增加。

氣藏產水給氣井開采造成嚴重威脅,氣藏含水后,增加了壓力損失,造成井底積液。已成為氣藏提前廢棄的主要原因,并導致最終采收率偏低。

三、開發潛力評價

安棚氣藏Ⅶ13、14、Ⅷ、Ⅸ1-21層(不包括Ⅸ22大倉房,安棚板塊深層系Ⅸ22大倉房需進行地質研究)天然氣儲量為5.67×10⁸m³,凝析油儲量11.7×10⁴t,共包括3個油組39個小層。目前動用了第三個層段的Ⅸ14、16、17、19小層,動用的儲量占氣藏總儲量的36.7%,還有63.3%儲量未動用。從未動儲量所占的比例看,氣藏還有一定的開發潛力。

四、排液采氣技術研究與應用

(一)排液采氣工藝技術現狀

目前氣井普遍采用排液采氣工藝可分為:⑴ 機械法。即優選管柱排水采氣工藝、氣舉排水采氣工藝、電潛泵排水采氣工藝、機抽排水采氣工藝;⑵ 物理化學法。即泡沫排水采氣工藝。這兩類排水采氣工藝都是技術成熟的,也是現場使用較多的工藝方法。

因安棚凝析油氣藏氣井普遍存在井筒積液嚴重的情況,我們綜合考慮安棚板塊氣藏的地質特點、氣井生產動態特點和環境條件來合理選擇,以及流體性質、出砂和結垢的情況、經濟投入和產出的影響等重要因素,主要從液氮氣舉排液采氣、機抽排液采氣、抽油泵綜合防氣措施以下三方面進行工藝研究和改進。

(二)排液采氣技術原理及適用性

1.液氮氣舉排液采氣技術原理。

多級氣舉排液技術原理是按U型管頂替井液的流動機理,以密度小的氣體頂替井筒的液體,降低井筒內液柱密度,達到放大生產壓差、快速排出井筒積液目的。氣舉閥的工作原理是這樣的:將氣體注進油套環空,第一級氣舉閥在額定的壓力下打開,油管內液體被氣體舉升到地面,同時作用在氣舉閥波紋管上的壓差減少,當第一級閥以上的液體排出后,氣舉閥關閉;同樣道理,第二級閥打開、排液、關閉,第三級閥打開、排液、關閉直至把最后一級氣舉閥以上的液體排出。

選井原則:

A、對于氣井進入壓力較低的中后期階段,應依靠外部能量的補充排出井筒積液,保持氣井正常生產,并最大程度的延長氣井的生命期。

B、根據單井的不同生產情況,對各層系凝析油含量大小和不同壓力范圍的氣井要制定不同的排液周期。

2.深抽排液采氣工藝技術

機抽排水采氣工藝,泛指泵掛深度超過2000m機抽排液采氣工藝,它以加深泵掛排出井筒積液,合理增大生產壓差來恢復或提高氣井單井產量。從整體上講,泵掛深度加大,意味著抽油桿柱、油管柱加長,泵徑減小,排液量減少;因而,對所實施工藝井,必須是地層出液量小的氣井,限制了應用范圍。這對實施該工藝進行評層選井提出了更嚴格的要求;對深抽系統裝備帶來不利影響,從而對系統裝置配備及工藝設計提出更高要求。主要表現在:

A、機抽意味著加深泵掛,抽油桿柱、油管柱自重加大,造成抽油機負荷增加;同時,桿柱系統承載率增加,抽油桿斷脫頻繁;因而,對設備及抽油桿自身強度與材質提出更高要求。

B、隨著泵掛深度加大,桿柱、油管柱自重加大;要保證桿柱在強度允許條件下工作,必須減小液柱載荷。為此,只能采用較小泵徑工況匹配,使排液量受到限制。

C、深抽時,抽油桿柱工況條件變差,桿柱系統可靠性降低,如在高循環沖次下工作,對抽油桿使用壽命不利;只有采用較低或低沖次下工作,才能有效確保抽油桿預期使用壽命。對氣井實施深抽排水時,必須根據深抽排水的工藝特點進行工藝優化設計,對系統裝置進行合理配置。優選泵掛深度深抽工藝技術的關鍵,首先是優選泵掛深度,如果泵深選擇不當,則會影響整個深抽的效果。其準則是根據氣井狀況和設備能力,選擇最佳的泵掛深度和抽汲參數,以保證深井泵有合理的沉沒壓力,使泵的充滿系數盡可能接近,同時充分注意沖程損失造成的不利影響,以獲得盡可能多的排液量。

(三)現場應用情況及效果

1.液氮氣舉排液采氣現場應用

對安3006,泌265,安3003進行液氮氣舉,泌265井經過液氮氣舉下8級氣舉閥管柱。其氣舉管柱設計:啟動壓力13 MPa;工作壓力12 MPa ;設計注氣量:15000m³/d;設計舉深:3500m ;井口回壓:2.2 Mpa。

現場試驗發現氣舉閥(頂閥)設計關閉壓力偏低(7.1 MPa),氣舉回壓高(2-3 MPa),導致氣舉閥無法關閉。調高氣舉閥(頂閥)關閉壓力壓力(10.14 MPa)后,并采取措施,降低氣舉回壓(1 MPa)。經過現場反復試驗,取得成功,在套壓6.5MPa、油壓2MPa下,日產氣9250 m³/d;自噴生產177天后關井,累計生產天然氣65.8×10⁴m³,同期進行液氮氣舉的安3006井、安3003井,因產水量大,壓力低,液氮氣舉后很快就不出關井沒有取得開發效果。分析原因為泌265井口壓力遞減較緩,生產壓差較大,有一定的攜液能力,氣舉后能達到誘噴效果。而安3006和安3003井井口壓力遞減較大,生產壓差小,無攜液能力,容易造成井筒積液,從而無法生產。

2.機抽排液采氣技術現場應用情況

根據機抽排液采氣技術的特點,結合安3003井的生產現狀,在安3003井采用機抽排液采氣技術,下56mm泵,泵深1500m,沖程4.2米,沖次4次/分,油管生產,日采液7方,產油0.4噸,產氣1580m³。綜合分析認為是抽油泵沒有采取防氣措施,造成抽油泵氣蝕,無法排出井筒積液。然后又在安3003井采用機抽排液采氣技術的基礎上采取綜合防氣措施,抽油泵改為38mm防氣泵,泵深2500m,泵下加裝KZQ-48/89防氣罩,沖程4.2米,沖次4次/分,采用油管排液,套管產氣的方式生產,最大限度的減少氣體對抽油泵的影響,日產液20.5t,產油1.4噸,含水92.5%,日產氣5261m³/d,年累計產油368噸,產氣139.6×10⁴m³,取得排液采氣的效果。

五、結論及建議

(一)根據氣井不同生產階段的壓力變化和積液規律,在氣井生產不同的壓力狀況下采取相應排液采氣技術,以適應不同生產階段排液需要。(二)多級氣舉閥的合理使用,降低啟動壓力,增加排液深度。(三)對壓力低,產水嚴重的氣井采取機抽排液采氣技術,并對抽油泵采取防氣措施,減少氣體影響,保證泵工作正常,達到排液采氣的目的。(四)玻璃鋼抽油桿應用為機抽排水采氣開辟了一條新的途徑,由于其重量輕、耐腐蝕、節能的特性,采用玻鋼混合抽油桿柱系統可實現大泵徑匹配,增加排液能力,增加泵掛深度,有利于機抽排水采氣工藝技術的提高。

參考文獻

[1]羅英俊,萬仁博。采油技術手冊(上、下冊)2006

[2]王鴻勛,張琪。采油工藝原理。北京:石油工業出版社,1989