泡沫排水采氣工藝在大牛地氣田的運用分析

石春平(中石化華北分公司，陜西 榆林 719000)

大牛地氣田位于陜蒙交界地區(qū)、屬于鄂爾多斯盆地，是中國石油化工股份有限公司華北分公司開發(fā)地區(qū)之一，是我國天然氣能源最重要的生產(chǎn)基地。開發(fā)初期的大牛地氣田，存在部分氣井，這些氣井產(chǎn)生的水會嚴重影響天然氣正常生產(chǎn)。為完善氣田開發(fā)，提高能源生產(chǎn)效率，大牛地氣田引入了泡沫排水采氣工藝，并獲得了顯著成效。

1 大牛地氣田氣井對排采工藝的要求

大牛地氣田屬特低滲致密砂巖氣藏，在十幾年的開采過程中，相繼建造了37口氣井、6個氣藏，但就開采工作質(zhì)量、效率而言，氣井卻使得大牛地氣田面臨著相當嚴峻的工作考驗。一方面，天然氣遇水會產(chǎn)生凝析油，傳統(tǒng)工藝不能將多余液體消耗，致使開采工作的行動壓力過大，產(chǎn)量降低。另一方面，傳統(tǒng)工藝下入深度很淺，氣井大多會無法滿足連續(xù)攜液需求，致使井口處的油套壓逐漸增大，失去開采能力。經(jīng)多年實踐驗證，開采人員發(fā)現(xiàn)泡沫排水采氣工藝，可控制水舉升至地面的氣流速度，進而影響、改變舉升泡沫的氣流速度。這一工藝優(yōu)勢，使大牛地氣田的開采障礙問題得以有效解決，但排采工藝要想有效落實，仍需解決下列幾點問題:氣井的產(chǎn)水量無法精確估計，因此需針對性的計算氣液比和積液量，使水舉、泡沫氣流速度在正常值范圍內(nèi)；為保證排水采氣能夠抓準時機，需完善相關(guān)措施，對比實驗數(shù)據(jù)和資料，聯(lián)系現(xiàn)場開采現(xiàn)狀。上述工藝要求缺一不可，它直接影響了泡沫排水采氣工藝的技術(shù)質(zhì)量和水平。

2 泡沫排水采氣工藝原理

天然氣的開采工藝與其他礦藏開采工藝差不多，基本原理是相通的，主要分三個步驟，內(nèi)容有:首先，從開采層到氣井底層存在多孔介質(zhì)流動，這些介質(zhì)會干擾開采工作，因此向井內(nèi)注入一定數(shù)量的起泡劑，可以有效降低這些介質(zhì)的表面活性，使其與氣井底部的積水有機的融合在一起，借助天然氣攪動。其次，積水與起泡劑攪動充分后，會變成含水泡沫，這些泡沫會隨著氣流從井底舉升到地面，由地面上的工作人員集中處理，以避免泡沫流入開采設備給生產(chǎn)工作帶來不必要的麻煩。最后，在管線加入設備前，向管線內(nèi)注入消泡劑，將氣井底部、管線內(nèi)的多余泡沫去除。從泡沫排水采氣原理上看，起泡劑和消泡劑是泡沫排水采氣工藝制勝的關(guān)鍵，它能夠高效的消除氣井底部的積水，并將其攜帶到地面上來，還能控制好開采過程中的相關(guān)設備不受起泡劑、消泡劑等干擾物質(zhì)影響，完善各工藝流程，使開采質(zhì)量、效率大幅度增加。

3 泡沫排水采氣在氣田的運用情況

泡沫排水采氣工藝在實際操作的過程中，會出現(xiàn)諸多問題，如:流動介質(zhì)從垂直管道中流出，無法與起泡劑相融合，工藝在高、中、低氣井中的應用效果各不相同，在實際操作中很難協(xié)調(diào)、處理完善；氣井中的氣流能量不足，會導致變成含水泡沫的井底積水，形成頑固性積液，致使氣井被水淹甚至停止井噴。因此，為消除這些工藝障礙影響，需在不同位置氣井開采工作中，使用相應的處理措施，方可有效完成開采任務。

3.1 在高產(chǎn)井上的應用

對于高產(chǎn)氣井而言，井底流動介質(zhì)相對較多，垂直管道下潛深度過大，則天然氣流的上升流速要求便會提高。此外，在不同位置，井道中的溫度也會不同，會干擾起泡劑與積水的融合效果。因此，工作人員需制作長度達的井筒，直抵產(chǎn)水層，順著井筒投放起泡劑，如此，可保護起泡劑反應效果穩(wěn)定，彌補高產(chǎn)井氣流能量不足問題。

3.2 在中產(chǎn)井上的應用

中產(chǎn)井可選擇連續(xù)排泡工藝，啟動氣源誘噴，待井底積液排除后，再行開采。從產(chǎn)層到井底，從井口到下游用戶，中度地層水會進入預先設置好的井筒，相對于高產(chǎn)井而言，其氣流能量相對充足，但要想達到連續(xù)生產(chǎn)效果、完成開采任務，還需加大起泡劑含量，在井口使用鼓風機，擴大起泡劑與積水的接觸面積，讓二者能夠完全融合，形成含水泡沫。如產(chǎn)層出現(xiàn)井筒積液、油壓降低等問題，則為了不影響氣井本身的能量優(yōu)勢，需利用中產(chǎn)井的氣流能量優(yōu)勢，疏導氣水通道，提高起泡劑的純度，以改善或恢復氣井生產(chǎn)能力的助采措施。

3.3 在低產(chǎn)井上的應用

低產(chǎn)井的地層潛力最大，井底積液的產(chǎn)生原因眾多，這時引入泡沫排水采氣工藝，穩(wěn)定生產(chǎn)，需對低產(chǎn)井進行全方位的監(jiān)測和試驗。一方面，定期進行加注起泡劑，根據(jù)起泡劑容量和含水泡沫的生成量，確定井底積液隨著溫度、時間變化的特征情況，擬定初級工藝計劃和方案。在實踐開采中，實時監(jiān)控套壓、氣流能量、井底積水含量等指標數(shù)據(jù)，并按照預先設計繼續(xù)排泡生產(chǎn)。由于低產(chǎn)井的開采工藝操作起來相對簡單，所以開采人員對其開采質(zhì)量、效率要求很高。

4 結(jié)論建議

上文提到，泡沫排水采氣工藝的應用效果顯著、攜水能力強，適用范圍廣。未來幾年，該工藝的研究價值會進一步提升，成為天然氣開采的核心技術(shù)支柱，為穩(wěn)固工藝質(zhì)量和效果，讓泡沫排水采氣工藝的技術(shù)影響更加獨立、更加完善，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，提出以下幾方面建議，來提升工藝應用效果和質(zhì)量。

大牛地氣田使用的起泡劑大多為UT11、PD-PT、XH-6三種藥劑，工藝形成之前，需進行多次、反復的泡沫排水試驗，方能確定工藝流程和具體操作步驟。因此，無論是井筒積液判斷，還是加藥量確定，亦或是加注工藝選擇，都需小心謹慎。

4.1 井筒積液判斷

要想將間歇生產(chǎn)井真正轉(zhuǎn)變成連續(xù)生產(chǎn)井，需準確定義不同深度的氣井連續(xù)排液的臨界流量，以此為指標，評估、分析井筒是否存有積液，積液的容量大概是多少，進而精準確定起泡劑的含量，使泡沫排水效果更加好。一方面，掌握井筒積液的程度，選擇加藥量和加藥時間，計算公式為:

井筒積液量

Q1=Q環(huán)+Q底+Q管

實踐證明，大牛地氣田可適用于多層合采，氣井中的積液量較大，大多都在1000kg以上，為盡可能提高起泡劑的起泡能力，使井底積水與起泡劑融合速度加快，可選用濃度在12-15%左右濃度的起泡劑，并適當增減容量，使其攜液能力逐步增強，不致干擾開采工程。

4.2 合理加藥量的確定

眾所周知，起泡劑的水溶液界面張力很大，如起泡劑在注入氣井之后，會被周圍環(huán)境所同化，其界面張力會隨著起泡劑濃度的降低而降低，致使起泡劑融合效果大幅度減弱。為此，在引入泡沫排水采氣工藝時，需根據(jù)氣井界面張力的濃度變化，隨機加用藥量，使起泡劑在氣井底部的濃度不受環(huán)境所影響，始終保持在規(guī)定的濃度范圍之內(nèi)。考慮到大牛地氣田多半是高礦化度地層，其吸附水的能力很強，所以需依靠現(xiàn)代化學技術(shù)，有目的、有針對性的提高起泡劑的濃度和功能影響。使其在通過化學藥劑的加入，解除氣水流動通道堵塞，減少“滑脫”損失，提高氣流的垂直舉液能力。

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