九龍山氣田排水采氣工藝技術研究及應用

鄭小林，李旭成，李司杰，鄭榕

（中石油西南油氣田分公司，四川成都610000）

九龍山氣田排水采氣工藝技術研究及應用

鄭小林，李旭成，李司杰，鄭榕

（中石油西南油氣田分公司，四川成都610000）

隨著地層能量的衰竭，地層出水增多，氣井的攜液能力變差，甚至因井筒積液而停產，嚴重影響了氣田的高效開發。本文針對目前九龍山氣田產水氣井所面臨的問題，對該區塊主要的排水采氣工藝進行研究及分析后發現，泡沫排水采氣工藝對具有一定自噴能力的弱噴積液井具有較好的適用性；氣舉排水采氣工藝則適用于積液較多且產水較多的氣井；同時對于水淹程度較大、水體較為活躍的氣井，使用電潛泵強排水工作可以對水淹井復產可以取得不錯的效果。

排水采氣；工藝；九龍山氣田；研究；應用

在氣田開發的后期，地層能量逐漸衰竭，在水體活躍的區塊，隨著產氣量的減少，地層出水，造成井筒出現積液；對于自噴能力較弱的井，靠其自身能量不能將井底的液體攜帶出地面，就會影響了氣井的生產，嚴重時甚至出現氣井水淹停產［1］。

九龍山氣田位于四川盆地川北古中瑣陷低緩構造區內梓撞-通江凹陷帶中，為米倉山山前帶向東北方向延伸的一個大型鼻狀隆起［2］。該氣田于1987年正式投入開發，并于2010年進行挖潛上試，現開采有珍珠沖、須二上、須三和飛仙關4個層位，累計動用生產氣井16口，產氣最高峰達120×104m3/d。但從2012年開始，珍珠沖與須家河層位大量出水，受地層能量下降的影響和水侵的加劇，整個氣田產量持續遞減。整個氣田產水氣井井深一般在3 000 m～3 500 m，具有井底溫度高、地層水礦化度高、井口輸壓高，外輸天然氣含有H2S、CO2等特點。針對氣井積液產水，九龍山氣田采用多種排水采氣工藝來保證氣田穩產。

1　泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝的基本原理在于，通過向井底加注能夠降低氣液界面張力的起泡劑［3］，使得井底與井筒中的積液在與氣流混合后形成密度較低的泡沫，改善井筒垂直管流的氣液兩相流態，減少在攜液過程中的滑脫損失，進一步降低井底回壓，實現平穩帶液、穩定生產的目的［4－5］。目前，加注起泡劑的方式主要有三種，一種是通過投入泡排棒（固體藥劑）進行生產，此方法一般用于氣井積液的初期，通過間歇性投入泡排棒并關井，待其與井筒積液反應后進一步改善井筒中氣液兩相流的混合密度；一種是是通過柱塞泵將起泡劑直接從套管（油管）泵入井內，泵入的起泡劑具有很好的分散性，能夠與井筒積液充分反應，且該方式不需要關井，對氣井生產幾乎沒有影響。最后一種則是采用平衡罐并利用液體的重力作用，使得調配好的起泡劑通過平衡罐并沿著管壁流入井筒中；該方式對設備依賴性較小，操作簡單［6］。

泡沫排水采氣工藝一般適用于產液量小于等于120 m3/d；井深小于等于3 500 m、井底溫度小于等于120℃、且氣井流速小于臨界流速的氣井。總體而言，該工藝較為簡單，投資較少，見效快，不影響正常的生產，適用于產水量較小，井底逐漸積液的弱噴井。但是，采取該排水采氣工藝后的氣井外輸氣中，原料氣的潔凈度會受到一定影響，一般均存在消泡不充分的情況。

九龍山氣田珍珠沖、須二段生產層位產水較多，產液極不穩定，且在處于異常高壓地帶，故選取的泡排工藝的加注上選用泵入加注形式［6］。目前，九龍山氣田共有龍2井、龍12井、龍10井3口產水氣井采用泡排工藝井進行生產。其相應的生產情況（見表1）。

其中，龍2井在加入泡沫排水劑后，油套壓差下降，產量較之前有所提升；龍10井和龍12井由于之前水淹停產，通過氣舉復產后加入泡排工藝進行連續生產，雖然其油套壓差高于之前水平，但通過加入泡排劑，使得氣井攜液能力變好，基本能夠實現平穩帶液生產。

表1　泡排工藝生產井加藥前后產量變化對比表

2　氣舉排水采氣工藝

氣舉是利用外來高壓氣源和特定裝置將被舉井中的積液排除，實現恢復氣井生產或連續排液的一項排水采氣工藝［7］。目前，比較成熟的主要有高壓氣源井氣舉排水采氣工藝、撬裝壓縮機氣舉排水采氣工藝［8］。高壓氣源井氣舉工藝技術的工作原理是依靠同井場氣井或鄰近井的高壓氣流，連續注入需要被氣舉的產水氣井中，將井筒中的積液帶出，并連同被氣舉井的產出氣一同進行外輸，達到連續氣舉的目的，該工藝的改造投資費用較少，更改流程簡單，特別適用于產水相對穩定的低水氣比產水氣井。而撬裝壓縮機氣舉工藝與高壓氣源井的氣舉工藝有類似之處，不同的是高壓氣源井氣舉工藝中的高壓氣流直接來自氣井，而此種工藝需要利用增壓機將空氣中分離出的氮氣（或鄰近井場的低壓天然氣）增壓至25 MPa以上，并從油套環空中注入，將井筒積液帶出（見圖1）。該氣舉工藝是目前九龍山氣田水淹井的主要復產工藝，尤其適用于積液比較嚴重的產水氣井。

圖1　壓縮機氣舉工藝示意圖

龍002-9-1井原為九龍山氣田珍珠沖氣藏氣、水產量最高的一口連續生產井，該井出現異常前日產氣6.5×104m3左右，日產水120 m3～130 m3。隨著地層能量的下降，氣井的自噴帶液生產能力逐漸降低，2014年6月12日發生水淹喪失自噴帶液生產能力。由于該井產量規模較大，常規的泡排和排水采氣工藝不能滿足該井的排水采氣要求，于是考慮對該井進行氣舉作業，氣舉前后產氣變化情況（見圖2）。

從圖2可以看出，龍002-9-1通過氣舉后，雖然產氣量出現下降，但是使得產水氣井實現連續排液，日均排水量達120 m3左右，對整個珍珠沖氣藏的排水可以起到一定的緩解作用。

圖2　龍002-9-1氣舉前后生產動態曲線圖

3　電潛泵排水采氣工藝

電潛泵排水采氣工藝的原理是通過電潛泵電機的運轉，帶動多級離心泵旋轉，將產水氣井中的積液逐步提升，最終帶出井筒，降低井筒中液柱的高度，進而減小井底的回壓，使水淹氣井快速復產［9］。該工藝排量大，揚程高，可以實現自動化運作；其電機主要分為定頻和變頻兩種，變頻電機可以方便調節氣井排水量；但是該工藝對設備要求較高，初期投資較大，同時，由于其壓力傳感元件以及變頻控制組件較為精密，下入井筒中的電纜以及機組等容易受到地層溫度和地層水腐蝕的影響，一般主要運用在剩余儲量較大、積液較多且產水量大（大于100 m3/d）的氣井中［10］。此工藝有利于實現氣藏的整體排水，通過限制氣藏的水侵速度來改善整個氣藏的生產狀況。

龍14井自2012年5月喪失自噴能力后長期處于關井狀態，于2013年12月下入組合電潛泵進行強排水作業，龍14井日排水量達280 m3/d，隨著排水工作的開展，龍14井成功復產，產量穩定在2×104m3/d以上，排水效果較好。除此之外，該井的電潛泵強排水工作，在一定程度上緩解了氣藏出水的影響，對整個九龍山須二層位的開發起到了積極作用。

4　復合排水采氣工藝

當產水氣井開發至后期，地層能量嚴重不足，僅靠一種排水采氣工藝并不能取得很好的效果，在這種情況下，出現了在同一口產水氣井采用兩種或兩種以上的排水措施維持氣井生產的一種采氣工藝技術，被稱之為復合排水采氣技術［10］（見圖3）。目前，在九龍山氣田得以實施的是龍002-4井的井間互聯氣舉輔助泡排復產技術；該技術主要采用專用井口裝置，利用泡排和氣舉單項技術的優點，解決了因地層能量不足、產水量大，導致自噴能力不理想的氣井穩產問題。該工藝投資少，效益高，可以實現站內流程連通互用，避免個別設備維修造成的停產損夫。但是，該工藝對場站配套設備要求較高，其氣井井深結構必須同時適用于氣舉和泡排兩種工藝的氣井。

圖3　復合排水采氣技術組合示意圖

龍002-4投產至2012年7月，產水量上升，考慮采用泡排工藝生產，同時考慮到同井場存在另一口開發井龍002-4-X2且油管壓力較高，可以對002-4的井筒積液進行氣舉的作用；因此，將兩口井進行油套串聯并對工藝流程進行改造（見圖4）。002-4-X2實行間歇性開關井生產，002-4井輔以泡排進行生產。從生產情況來看，該復合工藝取得了良好的效果，改造流程過后，002-4井產量從6 000 m3/d增加至8 000 m3/d；同時，002-4井泡排的加注量從50 kg/d，降低至25 kg/d，實現了平穩帶液、節約成本的目的。

圖4　龍002-4工藝改造流程圖

5　結論及認識

（1）目前，九龍山氣田大量出水，產量遞減較快，通過研究發現，泡沫排水采氣工藝、氣舉排水采氣工藝、電潛泵排水采氣工藝以及復合排水采氣工藝在現場運用情況較好。

（2）復合排水采氣工藝較常規單一排水采氣工藝優勢明顯，在一定程度上可以減少排水采氣的成本，應加強對此種排水采氣工藝的研究。

（3）有必要進一步對氣田泡排井泡排參數、氣舉效果及電潛泵運行情況進行跟蹤分析，對相應的施工參數進行優化。

（4）由于氣藏地層壓力不斷下降，部分氣井井口壓力接近輸壓或低于輸壓，針對此類氣井考慮可以考慮采用增壓開采。

［1］史祥明，劉旭征，崔文文，等.伏龍泉氣田含水氣井排水采氣工藝研究及應用［J］.天然氣勘探與開發，2012，40（2）：53-57.

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Research and application of Jiulongshan gasfield drainage gas recovery technology

ZHENG Xiaolin，LI Xucheng，LI Sijie，ZHENG Rong
（PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu Sichuan 610000，China）

With the exhaustion of the formation energy and the increase of the water production，the ability of liquid carrying in the wellbore become worse，some well were forced to off production due to the liquid in the wellbore which have a severe effect on the exploration of gas field.On the basis of the problems in the Jiulongshan gas field water-yielding gas well，the research on the drainage gas recovery technology have been done in the paper.The result indicated that foam drainage recovery technology apply successfully to the well which have the auto flowing ability，the gas lift drainage technology usually apply to the well which have a higher water production.For those which have a higher water output，the electric submersible pump can get perfect performance in the recovery production in water flooding well.

drainage gas recovery；technology；Jiulongshan gas field；research；application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.013

TE377

A

1673-5285（2015）03-0051-04

2014－12-15

2014－12-23