靖邊氣田泡排新工藝優化及應用分析

王振嘉，賈浩民，孫利明，寧梅，高崗，茍海濤

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

靖邊氣田泡排新工藝優化及應用分析

王振嘉，賈浩民，孫利明，寧梅，高崗，茍海濤

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

泡沫排水采氣工藝是靖邊氣田保障產水氣井連續、穩定攜液生產主要的排水采氣措施，目前普遍采用井口間歇加注和站內連續加注的常規加注工藝。井口智能注劑、自動投棒及固體消泡等新工藝具有操作簡單、工作量小、自動連續加注等優勢，能夠有效提高氣井助排效果。因此本文在分析現有泡排工藝基礎上，通過開展泡排新工藝的研究與現場應用，建立了不同類型助排氣井泡排新工藝加注制度。重點根據氣井不同的產水特征，結合單體泡排工藝優勢進行了優化組合，為進一步擴大靖邊氣田泡排應用范圍和中后期產水氣井的合理開發提供技術支撐。

泡排；新工藝；優化；應用分析

近年來，靖邊氣田地層能量不斷下降、低壓產水氣井逐年增多，泡沫排水采氣投資少、見效快、工藝簡單，成為了主要的排水采氣措施。隨著泡排工藝的不斷推廣應用，靖邊氣田在不斷完善原有泡排加注工藝，探索應用泡沫排水采氣新工藝。

1　靖邊氣田泡排新工藝應用現狀

靖邊氣田經過深入的理論研究與現場試驗，主要形成風光互補起消泡劑自動加注、泡排棒自動投注、井口固體消泡等3種泡排新工藝。

1.1風光互補起消泡劑自動加注工藝

工藝載體為風光互補起消泡劑自動加注裝置，借助風能、太陽能兩種清潔能源提供動力，由智能化主控模塊控制變電系統的開啟與關閉，精確控制雙泵泵組，將起/消泡劑注入氣井油套環空/采氣管線，實現井口起泡劑、消泡劑的自動加注。

1.2泡排棒自動投注工藝

工藝載體為泡排棒自動投注裝置，智能投棒系統由投棒機、智能控制器、太陽能系統三部分組成。利用井場太陽能系統發電，通過電磁場產生的電磁吸力帶動轉盤轉動，實現井口自動投放泡排棒。自動加注可以降低人工井口投注的操作成本，連續泡排保證了井筒連續攜液，提高氣井的助排效果。

1.3固體消泡工藝

工藝載體是安裝在采氣樹管組至集氣站間采氣管線上的地面固體消泡裝置，主要由固體消泡劑和加注裝置兩部分組成。固體消泡劑對泡沫水具有良好的破泡、抑泡能力，氣井泡沫水經固體消泡裝置消泡后，由采氣管線到站內設備前的消泡距離、消泡時間較長，消泡更充分。目前靖邊氣田主要使用臥式和立式固體消泡裝置兩種，在同等條件下，立式裝置消泡速率為臥式裝置的3～8倍。

2　不同類型產水氣井泡排新工藝

根據靖邊氣田在用泡排藥劑室內評價及現場試驗結果，針對不同產氣量、產水量氣井制定不同的助排制度。藥劑加注工藝參數：理論起泡劑加注濃度0.3%，消泡劑為起泡劑的1.5倍（見表1）。

表1　泡排藥劑加注參數

表2　泡排新工藝新技術制度建立

針對不同類型氣井，在分析氣井生產動態特征和泡排新工藝的基礎上，制定與之相適應的加注工藝優選制度（見表2）。

3　泡排新工藝優化組合

根據氣田開發技術模式和氣井生產特征，針對下古小產水量氣井（日產水量＜2 m3）、下古大產水量氣井（日產水量≥2 m3）和上古叢式井，分別進行泡排技術及配套工藝優化組合。

3.1日產水量＜2 m3氣井的泡排優化組合

對日產水量＜2 m3的氣井，使用泡排棒自動投注+井口固體消泡的復合工藝優化組合。

3.1.1工藝特點將泡排棒自動投注與固體消泡工藝相結合，在井口采氣樹測試閥門上部安裝泡排棒自動投注裝置，在節流針閥下游采氣管線進行改造后安裝固體消泡裝置，工藝流程圖（見圖1）。

圖1　泡排棒自動投注+固體消泡工藝流程圖

泡排棒自動投注裝置置每天向油管內投注定量泡排棒，降低產水井油管的流體密度，氣流帶出的井筒積液，經過采氣管線安裝的固體消泡裝置，依靠固體消泡劑對泡沫水良好的破泡、抑泡能力進行消泡。

3.1.2效果分析

（1）泡排棒自動投注裝置根據氣井產水量、產氣量，定時定量投入泡排棒，形成小劑量連續投注，相比人工間歇投注，帶液效果更好。以B井為例，進行泡排棒加注效果的對比（連續投棒與間歇投棒效果對比）。由圖2可以看出，間歇加注泡排棒，氣井產水量起伏大，產氣量不穩定；而泡排棒連續加注，氣井帶液均勻，日產水量起伏不大，產水量趨勢增大的同時，產氣量也隨之增加。

圖2　B井連續投棒與間歇投棒效果對比

（2）定時定量投入泡排棒，避免間歇投注時一次性劑量過大，帶液過多的負面影響［5-8］。

（3）固體消泡劑具有良好的消泡、抑泡能力，帶出液體通過固體消泡裝置進行消泡，效果較好，且經由采氣管線到站內設備前，消泡距離、消泡時間較長，對泡沫水消泡更充分（見表3）。

表3　固、液體消泡劑消泡效果對比

由表3可知，與站用的內液體消泡劑相比，井口固體消泡劑的消泡時間縮短了10 s，抑泡高度減小了50 mL。

3.2日產水量≥2 m3氣井泡排優化組合

針對日產水量≥2 m3的氣井，開展了風光互補起消泡劑自動加注工藝優化。

3.2.1工藝特點利用風能、太陽能提供動力，通過智能化主控模塊精確控制雙泵泵組（臥式柱塞泵、氣液增壓泵），在井口定時、定量自動加注起泡劑、消泡劑（小劑量、連續性注入），加注流程（見圖3）。

圖3　起消泡劑自動加注裝置加注工藝流程圖

圖4　起泡劑連續加注與人工井口間歇加注效果對比

通過臥式柱塞泵（2號泵）加注起泡劑，經由2→4→5注入井口套管油套環空，實現起泡劑的井口加注；由氣液增壓泵（1號泵）注入消泡劑，經由1-3注入井口天然氣采氣管線，自動加注消泡劑。

3.2.2效果分析

（1）實現了井口定時、定量自動加注起泡劑、消泡劑，滿足小劑量、連續性注入和設備的無人化操作的生產需求。既可以加注起泡劑助排，又可以加注消泡劑去除泡沫［9-10］。

（2）井口自動加注消泡劑，作用距離長，消泡時間短，效果對比（見表4）。

表4　井口、站內液體消泡工藝效果對比

由表4可以發現，相同條件下，井口加注液體消泡劑的所需最大消泡時間縮短了5 s，消泡效果更好。

（3）井口小劑量定時注入起泡劑可實現氣井連續帶液，可及時排出井筒內液體，保證氣井正常生產，排液效果優于定期加注起泡劑。

由圖4可以看出，井口間歇加注，產水量起伏大，產氣量不穩定。而自動加注起泡劑，氣井連續帶液，產水量穩定，產氣量穩中有增，助排效果好于連續小劑量加注［11-12］。

3.3上古叢式井多井助排工藝優化組合

隨著氣田上古叢式井大幅增加［13］，針對叢式井的具體生產特點，進行了多分支泡排+干管集中固體消泡的排水采氣工藝優化組合。

3.3.1工藝特點叢式井多分支泡排+干管集中固體消泡工藝優化組合，是對單井起消泡劑自動加注和固體消泡裝置進行了相應的改進和擴容，使之適用于叢式井的具體生產特點和助排、消泡需求（見圖5）。

圖5　多分支泡排與干管集中固體消泡工藝設計流程圖

由起消泡劑自動加注裝置將起泡劑分別依次注入三口氣井油套環空，進行泡沫助排。三口氣井所產生的泡沫水進入干管，經固體消泡裝置進行集中消泡。

3.3.2應用情況C井叢共有3口氣井，井下節流后油壓降至1.0 MPa。生產過程中3口井均存在一定程度的積液，套壓波動大。通過開展多井集中泡排、集中消泡現場試驗，每天輪次給1#、2#、3#井注入設定量起泡劑，井口固體消泡裝置進行連續消泡。試驗期間3口氣井套壓下降達4 MPa，日均增產氣量0.5×104m3，排水采氣效果較好。同時，固體消泡棒溶解充分，分離器取水樣30 s內泡沫完全破裂，消泡、抑泡排效果較好。

圖6　C井叢連續泡排實施效果圖

4　結論與認識

（1）針對不同類型、不同產水量、產氣量的氣井，確定其相應泡排新工藝運行參數，最大限度發揮各個工藝的優勢，降低勞動成本，實現產量、效益的最大化。

（2）針對日產水量＜2 m3的氣井，使用泡排棒自動投注與固體消泡工藝組合。可在井口定時、定量自動投入泡排棒，降低了人工操作成本，助排效果比人工間歇投注明顯提升；同時固體消泡劑具有良好的消泡、抑泡能力、消泡距離、時間長，消泡更充分。

（3）日產水量≥2 m3的氣井，采用風光互補起消泡劑自動加注工藝。實現井口起泡劑、消泡劑的自動加注，小劑量、連續性注入有效確保了氣井的連續帶液，助排效果好；同時井口加注消泡劑因消泡距離長，消泡效果相比站內加注更明顯。

（4）上古叢式井多分支泡排與干管集中固體消泡工藝組合。利用一套設備可以對叢式井組多口氣井進行起泡劑定時定量加注，解決上古低產、低效氣井攜液問題，有利于其長效開發；同時干管固體消泡可以對井組氣井的泡沫水進行集中消泡，成本低、效果好。

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Application of the new wellhead automatic foam draining water technology in Jingbian gas field

WANG Zhenjia，JIA Haomin，SUN Liming，NING Mei，GAO Gang，GOU Haitao
（Gas Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

At present，foam drainage technology is the most important gas drainage measures for the continuous and stable production of gas wells with water in Jingibian gas field.Intermittent filling in wellhead and continuous filling and de-foam in station foam drainage technology is commonly used in Jingbian gas field.Manual operation work of wellhead filling is very much，and there is risk because of frequent switching wellhead valves，and the gas foaming effect is easily affected if the foam were not filling timely.Energy consumption of station continuously filling the is much，and the distance of defoaming is short，the defoaming effect is not thoroughly.Therefore，how to achieve continuous foaming and adequate defoaming become important research jobs for the gas drainage technology.In this paper，the gas wellhead automation drainage technology is designed and applied，based on the analysis of exiting gas drainage technology and foaming drainage technology.Appropriate mode of automation gas drainage technologies has been designed for specific gas field development models and different water production wells.Field trials were carrid out and the effects were evaluated，andthe appropriate technological system has been developed and optimized further.The research provide technical support for further expanding application range of gas drainage technologies in jingbian gas field and rational expiation of gas wells with water in the late gas field develop stage.

automation；new process；optimize；application analysis

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.02.006

TE375

A

1673-5285（2015）02-0020-05

2014－12-24

王振嘉（1974-），高級工程師，碩士，畢業于西安石油大學，現從事天然氣生產及管理工作，郵箱：wzj_cq@petrochina.com.cn。