靖邊氣田高產(chǎn)水氣井井口循環(huán)氣舉效果分析

華忠志，劉 洋，張 騰，劉麗萍，王 波

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西西安 710016）

靖邊氣田分布10 個富水區(qū)和112 個產(chǎn)水單井點(diǎn)，通過前期氣藏工程分析論證，制定了“內(nèi)排外控、以排為主”的開發(fā)對策，取得了良好的效果。隨著地層壓力持續(xù)降低，富水區(qū)內(nèi)部產(chǎn)水量大于10 m3的氣井自主攜液生產(chǎn)困難，地層水無法得到有效采排，井筒表現(xiàn)出不同程度積液特征，導(dǎo)致地層水體向外圍低壓氣區(qū)水侵，嚴(yán)重影響氣藏整體均衡開發(fā)。根據(jù)相關(guān)理論研究，泡排工藝可將氣井臨界攜液流量降低30 %～40 %，根據(jù)目前氣井壓力計算連續(xù)攜液流量為1.5×104m3/d，對于日產(chǎn)氣量小于1.0×104m3高產(chǎn)水氣井助排效果有限。同時，高產(chǎn)水氣井含硫化氫及二氧化碳等酸性氣體、地層水礦化度高達(dá)200 g/L，生產(chǎn)后期井筒腐蝕、結(jié)垢等問題日益凸顯，制約了柱塞氣舉、速度管柱排水采氣等工藝實(shí)施。因此，需開展高產(chǎn)水氣井排水采氣工藝技術(shù)攻關(guān)，提高氣井長期穩(wěn)定生產(chǎn)能力。

1 目前氣舉工藝適應(yīng)性分析

靖邊氣田采用多井高壓集氣模式，單井采氣管線同溝敷設(shè)注醇管線，注醇管線規(guī)格一般為27 mm×5 mm。針對高產(chǎn)水氣井?dāng)y液困難的問題，結(jié)合地面工藝流程特點(diǎn)，利用注醇管線作為氣舉注氣管線，靖邊氣田在2006 年開展了同站高壓氣源井助排工藝試驗(yàn)[1]，2011年利用集氣站外輸氣開展了撬裝壓縮機(jī)氣舉輔助泡排工藝試驗(yàn)[2]，均取得了良好的試驗(yàn)效果。但隨著氣田逐漸進(jìn)入開發(fā)中后期，高壓氣源井井口壓力逐年降低，已無法滿足氣舉壓力需求。同時，受部分井注醇管線較長（6 km～10 km）、管線起伏大、內(nèi)徑小，高產(chǎn)水井分布不集中及集氣站需配套工藝流程改造等因素影響，利用站場外輸氣進(jìn)行循環(huán)氣舉工藝現(xiàn)場未進(jìn)行推廣應(yīng)用（見表1）。

表1 不同注醇管線長度下25 MPa 氣舉壓力對應(yīng)的被氣舉井井口壓力

2 井口連續(xù)循環(huán)氣舉工藝設(shè)計

基于上述分析，提出了在井口進(jìn)行注氣氣舉助排的技術(shù)思路，通過降低氣舉壓力損失、提高注氣量，從而進(jìn)一步提高氣舉效率。

2.1 工藝原理及流程

目前氣田常用的氣舉工藝有氮?dú)鈿馀e、天然氣壓縮機(jī)氣舉等兩種工藝[3]，其中氮?dú)鈿馀e需要制氮車、增壓車，都采用燃油發(fā)動機(jī)，其作業(yè)成本相對較高，而天然氣壓縮機(jī)組其燃料氣、工藝氣均可采用天然氣，綜合經(jīng)濟(jì)因素優(yōu)選天然氣壓縮機(jī)作為氣舉設(shè)備。因單井井口無外來氣源，制定了以下循環(huán)氣舉工藝流程（見圖1）。初期關(guān)閉4#閘閥，集氣站一級分離天然氣作為氣源，通過單井采氣管線、采氣樹8#、9#、11#閥進(jìn)入三相分離器進(jìn)行二級分離，然后經(jīng)壓縮機(jī)增壓后注入氣井油套環(huán)空。當(dāng)達(dá)到設(shè)計注氣壓力后，打開4#閥門開井生產(chǎn)，井口產(chǎn)出天然氣部分經(jīng)8#、10#閥進(jìn)集氣站生產(chǎn)流程，部分經(jīng)11#針閥節(jié)流降壓、分離后循環(huán)注入套管，實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)注氣氣舉。同時，針對部分集氣站背壓高影響氣井連續(xù)攜液的問題，增設(shè)了單井增壓生產(chǎn)流程。

圖1 井口循環(huán)注氣氣舉流程示意圖

2.2 主要工藝參數(shù)設(shè)計

2.2.1 壓縮機(jī) 靖邊氣田下古井的井深在3 300 m～3 800 m，為滿足初期氣舉復(fù)產(chǎn)及后續(xù)氣舉助排，選擇CTY270 天然氣壓縮機(jī)組，采用四級壓縮，最大排氣壓力35 MPa，進(jìn)氣壓力0.6 MPa～2.0 MPa，日處理氣量1.3×104m3～5.0×104m3。

2.2.2 分離器 為保證井口氣液分離效果及滿足節(jié)流降壓需求，選擇LRC30/50 型三相分離器，日處理氣量30×104m3，日處理液量≥50 m3，允許最高操作壓力8.5 MPa。

2.2.3 配套設(shè)施 現(xiàn)場安裝2 具30 m3玻璃鋼儲罐，分離器出口增設(shè)放噴流程、簡易火炬，滿足生產(chǎn)期間井口放噴排液、氣田采出水及含硫天然氣安全排放技術(shù)要求。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)及效果評價

靖邊氣田下古直井采用酸化生產(chǎn)一體化管柱，未下入氣舉閥。因此，前期試驗(yàn)階段主要采取硬舉助排方式，為保證實(shí)施效果，需選擇地層壓力較高、具有一定產(chǎn)能的氣井實(shí)施。

3.1 試驗(yàn)選井

選擇了單井產(chǎn)水點(diǎn)的G1 井，為1 口高產(chǎn)水氣井，試氣無阻流量27.8×104m3/d、日產(chǎn)水30 m3，投產(chǎn)即積液。2013 年采取壓縮機(jī)氣舉復(fù)產(chǎn)后，初期日產(chǎn)氣量1.5×104m3、產(chǎn)水22 m3，后期隨著產(chǎn)能降低，油壓降至集氣站系統(tǒng)壓力5.6 MPa，采取關(guān)井恢壓、泡排等助排措施效果不明顯，日產(chǎn)氣量降至0.3×104m3、產(chǎn)水0.8 m3，套壓由13 MPa 持續(xù)升至22.3 MPa，井筒積液嚴(yán)重。階段累計產(chǎn)氣量900×104m3、產(chǎn)水13 000 m3，水氣比達(dá)到14.4 m3/104m3。

3.2 注氣參數(shù)設(shè)計

3.2.1 氣井產(chǎn)能分析 利用G1 井基本資料和氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過計算獲得產(chǎn)水氣井氣相和液相產(chǎn)能方程。

圖2 G1 井IPR 及井底流壓變化曲線

表2 井底流壓預(yù)測

根據(jù)前期生產(chǎn)動態(tài)，氣井配產(chǎn)1.5×104m3/d 時水氣比較為穩(wěn)定，現(xiàn)場計劃試驗(yàn)150 d，以此預(yù)測IPR 及井底流壓變化曲線（見圖2）。

3.2.2 井筒節(jié)點(diǎn)壓力分析 以集氣站系統(tǒng)壓力5.6 MPa計算井口油壓6.0 MPa，氣藏中深3 350 m，油管內(nèi)徑62 mm，以日產(chǎn)氣量1.5×104m3，分別預(yù)測回注氣量0.3×104m3/d～1.0×104m3/d、日產(chǎn)水量5 m3～20 m3時井底流壓。可看出，當(dāng)回注氣量大于0.5×104m3/d 時，井底流壓在12.4 MPa～11.7 MPa，氣井能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)生產(chǎn)（見表2）。

3.3 試驗(yàn)效果評價

3.3.1 壓縮機(jī)氣舉復(fù)產(chǎn) G1 井作業(yè)前油套壓10.94/18.89 MPa，長期積液停產(chǎn)關(guān)井。采取套管反舉+井口放噴排液復(fù)產(chǎn)方式，氣舉壓力升至21.5 MPa 時開始出液，壓縮機(jī)累計加載218 h、注氣量30.84×104m3，排液462 m3后氣井恢復(fù)生產(chǎn)能力，日產(chǎn)氣量0.8×104m3～1.8×104m3波動、產(chǎn)水8 m3～20 m3，生產(chǎn)不穩(wěn)定。

3.3.2 循環(huán)注氣氣舉助排 現(xiàn)場開展了72 d 試驗(yàn)，初期制定了每天循環(huán)注氣12 h～15 h，壓縮機(jī)回注氣量0.5×104m3/d～0.8×104m3/d，基本最低進(jìn)氣壓力0.6 MPa運(yùn)行。氣井日均產(chǎn)氣量1.34×104m3、產(chǎn)水量17.8 m3，油壓5.0 MPa～6.1 MPa 波動，壓縮機(jī)發(fā)揮了氣舉及抽吸降壓雙重作用。受地層供液不穩(wěn)定影響，套壓呈小幅上升趨勢，因此定期提高注氣量并配合井口放噴，每次帶液25 m3～35 m3。試驗(yàn)期間累計產(chǎn)氣91×104m3、產(chǎn)水1 230 m3，回注氣量60.3×104m3，注采比為1:1.5，措施增產(chǎn)效果明顯（見圖3）。

圖3 G1 井循環(huán)注氣氣舉期間動態(tài)曲線

4 結(jié)論及認(rèn)識

（1）結(jié)合靖邊氣田高產(chǎn)水氣井氣舉助排實(shí)施效果，提出了井口循環(huán)注氣氣舉技術(shù)對策，并開展了工藝設(shè)計，可有效降低氣舉壓力損失、提高注氣量，滿足井口放噴排液生產(chǎn)需求。

（2）現(xiàn)場應(yīng)用情況表明，小型撬裝壓縮機(jī)+采出氣循環(huán)利用工藝適用于高產(chǎn)水井單井排水采氣，氣舉同時發(fā)揮抽吸降壓作用，可有效提高氣井穩(wěn)定生產(chǎn)能力，具有一定推廣應(yīng)用前景。