低滲透氣田氣井生產(chǎn)工藝技術(shù)研究

王海蘭 辜利江 廖 闊

（1.中國石油集團工程設(shè)計有限公司西南分公司，四川 成都 610017；2.中國石油川慶大鉆探工程有限公司蘇里格項目經(jīng)理部 四川 成都 610051）

0 引言

低滲透氣田具有單井數(shù)量多、產(chǎn)能普遍較低、開井初期壓力較高，同時壓力及產(chǎn)量衰減速度快等特點。低滲透氣田的開發(fā)技術(shù)，在氣田開發(fā)中具有一定的特殊意義。根據(jù)以往氣田生產(chǎn)開發(fā)經(jīng)驗，后期氣井水淹后一般采取泡排措施，水量增大后采取泵抽、氣舉等方法，主要根據(jù)單井的具體情況采取不同的措施［1］。由于低滲透氣田有其特殊性，因此在中后期如何經(jīng)濟有效地進行排水采氣，并與前期開發(fā)技術(shù)相配套，對于提高氣田的產(chǎn)氣量與便于生產(chǎn)管理有著重大的意義。

1 低滲透氣田開發(fā)模式

1.1 氣田開發(fā)前期集氣工藝

氣田在開發(fā)前期，氣井壓力較高，單井站可采用以下工藝方案。

1）井口地面加熱節(jié)流，分離計量后輸氣至集氣站。該方案適合產(chǎn)能變化大的氣井，壓力、溫度的調(diào)節(jié)較為方便，對單井裝置的自動化程度要求不高，工藝技術(shù)較成熟，但流程相對復(fù)雜，一次投資成本較高，生產(chǎn)管理較為不便，井口必須有人值守。

2）井口地面加熱節(jié)流，集氣站分離計量。該方案壓力流量調(diào)節(jié)方便，可實現(xiàn)井口無人值守，但對水套爐的自動控制要求高。

3）高壓采氣管道保溫輸氣至集氣站。該方案可實現(xiàn)井口無人值守，可在集氣站內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)量，但井距較長時，在天然氣輸送過程中容易形成水合物，需采用高壓輸送。

4）高壓管道加注水合物抑制劑輸氣至集氣站。該方案單井地面流程簡單，單井可以根據(jù)井口溫度、井口壓力、季節(jié)溫度變化調(diào)整加注量，但加注抑制劑對電的依賴性強，氣田整體開發(fā)需考慮抑制劑回收處理站的建設(shè)，同時需采用高壓輸送。

5）井下節(jié)流，簡化單井地面設(shè)備，集氣站分離計量。該方案地面流程簡單，輸氣充分利用了地層能量，減少了天然氣加熱節(jié)流裝置，可實現(xiàn)無人值守，其缺點是調(diào)產(chǎn)、井下節(jié)流器維護不便，隨著地層壓力與產(chǎn)能變化，需更換井下節(jié)流器。

1.2 氣田開發(fā)中后期集氣工藝

低滲透氣田采用井下節(jié)流時，其開發(fā)中后期主要分為兩個階段。

1）第一階段，氣井能量足夠帶出天然氣及井底積液，此時取出井下節(jié)流器后氣井能夠正常生產(chǎn)，但輸氣壓力無法滿足外輸壓力，必須采用增壓機增壓，實現(xiàn)低壓氣增壓后外輸。

2）第二階段，在氣井能量持續(xù)下降，井筒積液嚴重，無法正常生成時，需要采取各種排水采氣工藝措施。

1.3 排水采氣工藝方法

根據(jù)以往氣田生產(chǎn)開發(fā)的一些經(jīng)驗，目前，國內(nèi)外所采用的排水采氣工藝措施主要有4大類：①氣體動力學(xué)法，包括周期性放噴、小油管、虹吸管吹洗等；② 化學(xué)法，包括注入泡沫活性劑等；③機械法，如柱塞舉升、泵抽等；④ 氣舉排水采氣法。

前3種方法需根據(jù)各個天然氣井的不同情況，在不同的時期采取不同的排水采氣措施。如先期產(chǎn)水量較小時，采用泡排措施，在泡排措施不能繼續(xù)滿足生產(chǎn)要求時需更換為泵抽等方法。氣舉排水采氣則主要通過向井下注入高壓天然氣，將井下的液態(tài)水及天然氣舉升出地面，達到排液增產(chǎn)的目的，同時維持原有井口無人值守的生產(chǎn)模式。該方法在四川部分井區(qū)有所應(yīng)用，有良好的增產(chǎn)效果。

2 井下節(jié)流技術(shù)與氣舉排水采氣技術(shù)的綜合應(yīng)用

2.1 井下節(jié)流技術(shù)的應(yīng)用

井下節(jié)流工藝是將井下節(jié)流器安裝于油管的適當位置，使得天然氣的節(jié)流降壓膨脹過程發(fā)生在井內(nèi)，充分利用地溫對節(jié)流后氣流進行加熱，使節(jié)流后氣流溫度能恢復(fù)到節(jié)流前溫度，并高于該壓力條件下的水合物形成溫度［2-3］。

井下節(jié)流技術(shù)的優(yōu)點主要在于：① 可有效降低井口、集氣管線壓力，提高管線安全系數(shù)；② 利用地層能量有效防止水合物的形成，節(jié)約地面加熱裝置，減少或取消注醇；③ 有效防止地層激動，實現(xiàn)氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)；④ 井口流程簡單，易于實現(xiàn)井口無人值守，減少工程投資。

2.2 氣舉排水采氣在低滲透氣田的應(yīng)用

低滲透氣田用井下節(jié)流工藝大大簡化了單井集輸?shù)孛媾涮自O(shè)施，以實現(xiàn)井站無人值守的開發(fā)模式。對于該類氣田，大規(guī)模采取傳統(tǒng)的泡排、泵抽等方法進行排水采氣時，需人員值守，同時需增加配套的水、電以及員工生活相關(guān)的各種配套設(shè)施，加之天然氣井站一般地處較為偏遠的地區(qū)，新增這些設(shè)施投資較大，原有的采用井下節(jié)流技術(shù)實現(xiàn)井站無人值守的開發(fā)模式也將失去其價值和意義，因此，這些方法均不適用于大規(guī)模無人值守的低滲透氣田［4］。

氣舉排水采氣方法主要針對低壓、低產(chǎn)、水淹井，由于國內(nèi)大多數(shù)低滲透氣田還未進入后期開發(fā)階段，因此，目前還沒有大規(guī)模應(yīng)用于低滲透氣田的經(jīng)驗。

2.3 綜合應(yīng)用工藝方案

針對該類氣田的單井站無人值守的特殊情況，結(jié)合氣田開發(fā)中后期的兩個必經(jīng)階段，即低壓氣增壓外輸階段及排水采氣階段，筆者提出直接利用增壓機進行連續(xù)氣舉排水采氣的工藝措施，避免采用化學(xué)、機械等排水的中間過渡方法，使排水工藝一步到位，以滿足后期低壓氣增壓外輸以及連續(xù)排水采氣的要求，維持原氣田無人值守的開發(fā)模式，將井下節(jié)流技術(shù)、高壓排水采氣工藝有機地結(jié)合在一起，避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)約后期開發(fā)投入，以保障氣田的穩(wěn)產(chǎn)［5］。

1）工藝方案。連續(xù)高壓氣舉排水采氣工藝主要是在集氣站附近建設(shè)高壓氣舉增壓站，該增壓站可同時提供氣舉氣源及天然氣增壓外輸?shù)墓δ埽鰤赫緦⒔?jīng)過主干線的天然氣作為初期的氣舉啟動氣源，經(jīng)過增壓機增壓后形成高壓氣舉氣源，通過新建的增壓站至各單井站的高壓氣舉管線，將氣舉氣連續(xù)不斷地輸往單井站注入井口，將天然氣及液態(tài)水舉出至地面，利用原有的單井至集氣站的輸氣管線，將氣水混合物輸送至集氣站，進行氣水分離后天然氣進入主干線外輸。其工藝流程框圖如圖1。

圖1 高壓氣舉排水采氣工藝流程示意圖

2）該工藝的主要特點：① 氣舉增壓站與氣田外輸增壓站一并建設(shè)，氣舉出天然氣壓力可滿足外輸要求；② 需新建氣舉增壓站與單井站之間的氣舉管道；③ 連續(xù)氣舉可保證氣井穩(wěn)產(chǎn)；④ 維持原氣田單井站無人值守的開發(fā)模式，節(jié)約投資；⑤ 可大規(guī)模適用于單井密集、數(shù)量眾多的低滲透氣田后期開發(fā)。

2.4 實例分析研究

以四川某氣田部分氣井為例進行研究，管網(wǎng)分布情況見圖2。

在1號集氣站附近新建一座氣舉增壓站。考慮到2號集氣站與1號集氣站較近，增壓站的建設(shè)可同時考慮2號集氣站及附近單井。增壓站增壓范圍可覆蓋1號集氣站及2號集氣站及其附近單井站共計22口單井。氣舉的壓力及氣量等參數(shù)如下：單井氣舉壓力為10 MPa；單井氣舉氣量為（3～4）× 104m3／d。

氣舉啟動氣源由1號集氣站提供，啟動氣壓力為1.0 MPa。進入增壓站增壓后，通過新建的高壓氣舉管線輸往單井站，通過井口油套環(huán)形空間注入氣井，在油管內(nèi)將液體及天然氣舉出，不需改變單井目前的生產(chǎn)裝置與無人值守狀態(tài)，通過原有的輸氣管網(wǎng)，將天然氣及液體混輸?shù)郊瘹庹咎幚砗笸廨敗馀e系統(tǒng)運行后，可采用單井產(chǎn)出的天然氣作為連續(xù)氣舉氣源，運行壓力可在單井井口通過井口節(jié)流閥進行調(diào)節(jié)，可達到外輸3.5～4.0 MPa的要求，不需再建設(shè)外輸增壓站。

新建氣舉管線采取枝狀管網(wǎng)，高壓氣舉管線和原有輸氣管線平行敷設(shè)，1井附近單井站可就近由單井接入高壓管線。新建高壓氣舉管線：DN80管線12.5 km，DN50管線7.5 km，設(shè)計壓力10 MPa。

圖2 增壓站管網(wǎng)示意圖

機組啟動時，可對單井逐一進行啟動，利用集氣站產(chǎn)出的中壓氣作為氣舉氣源，再對其他單井采取氣舉措施。可設(shè)置兩臺以上壓縮機組，以實現(xiàn)不同時間對各個單井逐一實施氣舉的要求。全部啟動后，壓縮機也能滿足所有單井同時進行連續(xù)氣舉生產(chǎn)的要求。

氣田后期外輸增壓站的建設(shè)是必須的，以該區(qū)塊為例，新建外輸增壓站，增壓機組功率較小，投資較省，但其缺點是，當氣田后期產(chǎn)水后，單井可能無法攜液生產(chǎn)，各單井需采取其他相應(yīng)的排水生產(chǎn)措施，使無人值守單井逐步成為有人值守生產(chǎn)，需增加更多相應(yīng)的配套措施，后續(xù)投資較大，生產(chǎn)穩(wěn)定程度較差。而采用氣舉增壓站建設(shè)工藝方案時，壓縮機組功率雖增大，投資增大，但能徹底解決氣田后期低壓氣增壓外輸以及氣田排水采氣的生產(chǎn)要求，能保證現(xiàn)有的單井生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)條件不發(fā)生變化，維持現(xiàn)有井口無人值守的生產(chǎn)制度，保障氣田穩(wěn)產(chǎn)，一次性解決氣田低壓生產(chǎn)的問題。

3 結(jié)論

對于采取井下節(jié)流技術(shù)實現(xiàn)單井無人值守開發(fā)模式的低滲透氣田，采取連續(xù)氣舉排水采氣工藝可解決低滲透氣田后期低壓氣外輸及排水采氣的問題，形成該類氣田后期開發(fā)的特殊模式，保持氣田穩(wěn)產(chǎn)，緩解氣藏水侵，保持原有單井站無人值守的開發(fā)模式，節(jié)約投資，便于生產(chǎn)管理，具有較好的應(yīng)用前景。

［1］楊川東.四川氣田排水采氣的配套工藝技術(shù)及其應(yīng)用［J］. 天然氣工業(yè)，1995，15（3）：37-41.

［2］西南油氣田分公司采氣工程研究院.井下節(jié)流技術(shù)［R］.廣漢：西南油氣田分公司采氣工程研究院，2003.

［3］陳如培，余漢成.井下節(jié)流工藝在低滲透氣田的應(yīng)用［J］. 天然氣與石油，2009，4（2）：1-4.

［4］賈浩民，李治，張耀剛，等.氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究及應(yīng)用［J］. 石油化工應(yīng)用，2010，12（12）：35-38，56.

［5］譚蓉蓉.適用于低滲透氣田滾動開發(fā)的地面集輸工藝技術(shù)［J］. 天然氣工業(yè)，2009，29（6）：58.