淺議海上油氣田出水氣井生產周期延長

陳柱 陳聰

摘? ?要：氣井出水嚴重影響氣井的穩定生產，使得氣井的產量急劇下降，甚至導致氣井水淹停噴，大大減少了氣田的采收率。由于堵水采氣和排水采氣對于海上氣田來說作業成本極高，因此研究帶水采氣措施對于延長海上氣田出水井生產周期具有十分重要的意義。本文結合某海上氣田出水井A9井的實際情況，通過計算氣井穩定攜液生產的微正流量以及氣液兩相流流過油嘴閥芯的能量損失來采取相應的延長出水氣井壽命的措施，為延長海上氣田出水井壽命，提高其最終采收率提供了良好實踐。

關鍵詞：氣井出水? 微正流量? 油嘴閥芯

中圖分類號：TE377? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0100-02

1? 微正流量

當氣井出現水侵以后，如不能持續將水攜帶出井筒，將會引起氣井生產的不穩定，造成井筒積液對儲氣層產生很大的回壓，并最終導致氣井水淹而過早停噴，嚴重影響氣井采收率，且氣井出水將使得油管內由氣相單相流動轉變為氣液兩相流動，導致井筒舉升矛盾加劇，油管內流動壓力損失變大。由此可見，在氣井轉入帶水生產階段時，需適當增加生產壓差，提高氣量持續地將地層水攜帶出井筒。但是如果氣量過大將進一步加劇底水錐進，造成地層水對產層的污染，使壓力和產量迅速并大幅度下降[1]。因此在氣田出水時，應將氣井氣量控制在微正流量，微正流量即略大于最小攜液流量，出水氣井采取微正流量生產下既能持續不斷地將水攜帶出井筒又不會加劇出水。李閩等人通過對Turner最小攜液模型的優化，推導出李閩最小攜液流速和最小攜液流量公式[2]，即：

式中，υg—最小攜液流速，m/s;qsc—最小攜液流量，m3/d;σ—氣液表面張力，N/m;ρL—液體密度，kg/m3;ρg—液體密度，kg/m3;A—油管截面積，m2;P—井底流壓，MPa;Z—氣體偏差因子，無因次;T—井底溫度，K。

根據上述公式可以看出微正流量不是一個恒定不變的值，而是一個隨著氣井的不斷生產和工況的變化而實時改變的值，其中井底流壓是對最小攜液流量影響最大的參數。因此在實際生產時，用井底流壓來表征微正流量是比較實用的，在一定的工作制度下，如果井底流壓呈上升趨勢，則說明井底積液增加了，此時流量小于最小攜液流量，不滿足微正流量生產，應開大油嘴減小井口壓力，提升產量[3]。例如某氣田A9井出水后，氣田進行了氣井攜液能力測試，經過測試確認氣井的流量低于16萬m3/d的情況下，氣井的攜液能力不能滿足生產需求。根據這一情況，氣田決定將A9井的產量控制在16～17萬m3/d，并根據井底流壓的變化趨勢及時調整產量，保證微正流量生產。將該井的生產數據代入公式（2）中計算得到最小攜液流量為15.5萬m3/d，與現場實測值16萬m3/d十分接近。該井采用微正流量生產至今，氣井生產基本實現壓力、溫度、產量穩定。

2? 合理工作制度

出水氣井在能穩定攜液生產的情況下，要保持生產制度和工況穩定，避免井筒積液，甚至造成氣井“腦栓式”停噴。所以出水井不僅要控制合理的流量，而且要精心操作，特別注意以下幾點：

（1）操作要緩慢、平穩、低頻。在井口壓力、溫度、流量、攜液量穩定時盡量不要改變工作制度，如果要進行工作制度調整，操作一定要緩慢，保持井況平穩變化。

（2）出水井產液大幅增加之后，已經不具備長時間的關井條件，一旦長時間的關井，就會出現水淹無法復產。因為氣井出水具有不可逆性，出水井關井后，水不能返回到地層，會造成井底積液。大量積液產生的巨大阻力，造成開井困難，甚至停噴。因此出水井生產時一定要采取避免意外關井的措施。例如A9井產液大幅增加后，氣田操作者變更壓縮機選井制度，當壓縮機意外關停需要邏輯關井時不選擇A9井，保證A9井在壓縮機停機后，能持續生產。并且在氣田停產大修時，為了保證A9井不關井，氣田通過優化作業內容，將涉及到放空系統的作業進行調整，在充分考慮大修安全的前提下，把A9井從正常生產流程切換到放空流程，持續開井放空清噴。

（3）出水井在關井后再開井時，在開井之初先將氣井導入放空流程進行放噴，并計量產液來判斷是否清噴干凈，然后倒入測試流程進行計量，在氣井生產穩定后切換至正常生產流程。

（4）當出水井表現為氣量、井口壓力劇烈波動且呈下降趨勢，井底壓力上升時，說明氣井攜液能力變差或出水變多。此時應該降低井口壓力，增加氣量，增強攜液能力;如效果不明顯應及時進行放噴排液，待氣井穩定后在導入生產流程。

3? 擴大流通通道

油嘴是油氣田生產過程中控制流量的重要設備，它主要是在極短的距離內通過節流來產生壓力損失，從而來控制流過油嘴的流量。根據能量守恒定律，驅動天然氣采出的所需能量是天然氣動能、天然氣勢能、延程摩阻和局部摩阻之和。在氣井穩定生產的過程中天然氣動能、天然氣勢能、延程摩阻可看似不變，而局部摩阻中也只有油嘴處的阻力大小隨油嘴開度大小而發生變化。因此，驅動天然氣采出的所需能量與油嘴處的局部摩阻呈正相關，也就是與油嘴開度呈正相關關系。在地層能量不變的情況下，油嘴開度越小，通過油嘴的壓力損失越大，流量越小;相反，油嘴開度越大，通過油嘴的壓力損失越小，流量越大。

隨著出水井的繼續生產，地層能量將持續降低，在下游工況不變的情況下，如果繼續保持以前的油嘴開度生產，天然氣通過油嘴的流量就會減少，從而低于微正流量不滿足攜液要求導致氣井井底積液水淹。因此氣田操作者需要隨著地層壓力的降低來開大氣井油嘴擴大流通通道直至油嘴全開，以保證氣井處于微正流量生產。在油嘴全開穩定生產一段時間后，地層壓力將進一步降低，而不滿足微正流量生產，此時地層壓力已處于較低水平，如果更換更大的油嘴經濟價值較低，且此時的嘴前壓力與系統生產壓力的壓差較小，對下游生產設備的沖擊也較小，因此可以考慮將油嘴閥芯拆除來擴大天然氣的流通通道，以延長氣井壽命。

以上述A9井為例，該井油嘴是通過旋轉手輪來控制一系列標準孔的開度來實現對于介質的流量的調節，油嘴結構如圖1所示。本文利用ANSYS軟件對天然氣流過油嘴的工況進行模擬以研究通過拆除油嘴閥芯進行生產來延長氣井壽命的可行性。油嘴閥芯本是由一系列大小不一的標準孔構成，現為了計算簡便將閥芯簡化為100個大小相同的圓孔構成，并用偏差系數加以修正。當油嘴開度在90時，模擬結果如圖2所示，天然氣流過油嘴前后壓差為152kPa，與實際壓差150kPa偏差2kPa，在合理偏差范圍內。

同樣利用該模型可對天然氣流過全開油嘴的工況以及天然氣流過拆除閥芯后油嘴的工況進行模擬。根據模擬結果，天然氣流過全開油嘴的壓差為98.7kPa，而流過拆除閥芯后油嘴的壓差為46.8kPa，壓差減小了51.9kPa。根據A9井的產能衰減情況，預計A9井在拆除油嘴閥芯后可延長生產一年，累積增產10億方天然氣，產生直接經濟價值7億元。

4? 結語

我們通過實驗和現場的應用，針對海上油氣田出水氣井的不同階段提出了相應的措施以延長出水氣井生產壽命。在出水初期，通過控制氣量在微正流量，以攜帶液體避免氣井積液水淹;在出水井中期穩定階段，要做到精心操作保持生產制度和工況穩定，避免井筒積液，甚至造成氣井“腦栓式”停噴;在出水井后期生產階段，拆除油嘴閥芯，降低天然氣流過油嘴的能量損失，延長出水井生產周期。

參考文獻

[1] 唐謨明.關于氣井生產合理壓差的控制[J].天然氣工業，1981（3）：55-60.

[2] 李閩，郭平，譚光天.氣井攜液新觀點[J].石油勘探與開發，2001（5）：105-106.

[3] 李喜平，梁生，李君.邊水氣藏開發過程中的氣水關系分析[J].天然氣工業，2000（S1）：99-101.