渦流排水采氣技術在四川氣田的應用

朱 慶 張俊杰 謝 飛 曾 誠

（中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦，四川 瀘州 646001）

0 引言

隨著采出程度的提高，有水氣田的剩余儲量逐步減少，氣藏能量逐漸衰減，氣體不能有效地攜帶地層產出的全部液體，造成井筒及井底附近逐步積液［1］。井筒液面升高，使井底壓力增加，產氣量進一步降低。如果不能有效排出積液，大量的積液最終會使氣井水淹停產［2］。天然氣井井底積液是氣水同產井開發過程中普遍存在的問題，選擇有效的排水采氣工藝技術，是延長氣井生產周期、提高采收率的關鍵。因此，研究并試驗新型排水采氣技術對有水氣田后期開發具有重要意義［3］。

1 渦流排水采氣技術原理

井下渦流排水采氣技術是通過井下渦流工具，把井筒中流體的紊流流態調整為呈渦旋上升的環膜流流態，利用渦旋上升的特性，提高氣體的攜水率，降低最小臨界攜液流量［4］，減小井筒摩阻損失，可充分利用氣井自身能量有效排出井底積液，提高排水采氣效果［5］。在螺旋狀的流向中，向上的分速度將攜液的氣體向上垂直輸送一定的距離，并利用動能克服介質向下的重力，將流體傳送出井口；其沿著中心旋轉的分速度對介質產生一定的離心力，將密度較大的介質在靠近管壁的位置傳輸，密度較小的介質在中心部位傳輸；管壁附近的液體層主要依靠軸向上升速度帶動，同時也依靠管壁間的毛細力向上傳輸，在井筒中形成了兩個通道，中間部分是氣體通道，靠近管壁為液體環形通道，形成一個氣態、液態各自是有相對獨立通道的力學模型［6］。將兩相流的紊流輸送流態，變成了在各自對應通道的單相流態［7］，大幅度提高了總體攜液能力。

2 現場應用分析

蜀南地區老氣田多為有水裂縫性氣藏，生產中氣藏普遍出水，成為挖潛生產的重點和難點，研究試驗井下渦流排水采氣技術具有重要意義。蜀南氣礦H11井井底及井筒積液嚴重，采用氣舉排液生產一段時間后，2012年1月再次水淹，被迫停產，關井前產氣量為0.6×104m3／d，產水量為8 m3／d。2012年5月17日，在該井下入二級井下渦流工具，開展渦流排水采氣試驗。其中一級工具下入井深2 105 m處安裝，二級工具下入井深1 356 m處安裝，同時開始氣舉排水生產，于2012年5月29日成功復活該井，復產初期生產數據如表1所示。由表1可以看出，下入井下渦流工具后，氣井產氣量逐步上升，產水量逐步下降，生產狀態趨于穩定。

試驗前后氣井生產數據對比（在同等條件下比較，試驗前生產數據按歷史數據中相近參數對比）如表2、圖1所示。

從表2、圖1可以看出，應用渦流排水采氣技術工藝，逐步建立井筒渦流流態，改變了原來油管內的多相流態，產氣量大于最小臨界攜液流量，有效地排出了井筒液體，使井筒不再積液。在生產過程中表現為井口油套壓差、產氣、產水相對穩定，實現了氣井連續排液生產，取得了顯著的增產效果。

表1 蜀南氣礦H11井生產數據表

表2 蜀南氣礦H11井試驗前后生產數據對比情況表

3 結論及建議

1）井下渦流排水采氣技術能夠將井筒中流體的紊流流態調整為呈渦旋上升的環膜流流態，從而提高攜液能力，減小井筒摩阻損失，可充分利用氣井自身能量有效排出井底積液，提高排水采氣的效果。

2）蜀南氣礦H11井通過現場試驗成功復產，證明井下渦流排水采氣技術具有可行性。該技術可降低氣井最小臨界攜液流量，提高氣井攜水率，增大井底生產壓差，顯著提高氣井產氣量，并實現氣井平穩生產。

3）渦流排水采氣技術適用條件為：① 由于井筒及井底積液導致的產量下降或水淹停產等生產問題；② 氣井具有一定的自噴能力，若停噴，需輔以其他復產工藝恢復自噴生產；③ 氣井為油管生產，且井筒液面以上油管必須完好。

4）建議根據具體井況合理設計井下渦流工具，采用系統并且優化的方案，擴大現場應用規模，使渦流排水采氣技術更廣泛地應用于有水氣田的高效開發。

圖1 蜀南氣礦H11井試驗前后采氣曲線圖

［1］李士倫.天然氣工程［M］.北京：石油工業出版社，2009.

［2］金忠臣，楊川東，張守良，等.采氣工程［M］.北京：石油工業出版社，2004.

［3］樂宏，唐建榮，葛有琰，等.排水采氣工藝技術［M］.北京：石油工業出版社，2011.

［4］劉廣峰，何順利，顧岱鴻.氣井連續攜液臨界產量的計算方法［J］. 天然氣工業，2006，26（10）：114-116.

［5］Mingaleeva G R.On the mechanism of a helical motion of fluids in regions of sharp path bending［J］.Technical Physics Letters，2002，28（8）：657-659.

［6］Ali A J， Scott S L， Fehn B J.Investigation of New Tool to Unload Liquids from Stripper-Gas Wells［C］.pa?per 84136-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，5-8 October 2003，Denver，Colorado：SPE，2003.

［7］Dougherty Sr G A，Fehn B J，Smith T B.Apparatus and method for creating a vortex flow:US Patent 4，7，160，024［P］.2007-01-09.