蘇里格氣田循環補能排水采氣工藝研究

邵 帥，梁璇璣，劉鵬超

1.陜西長源能源科技有限公司，陜西西安 710018

2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710021

3.江蘇豐泰流體機械科技有限公司，江蘇鹽城 224100

蘇里格氣田氣井在生命周期中，一般排水采氣工作需要持續80%以上的時間，該階段的采氣量占氣井累計產量的60%以上。氣井投產后能量衰減快，產量遞減的主要原因為井筒積液，氣井通常在1 ～4 年左右即需要開展排水采氣工作。目前全氣田總井數超過12 000 口，其中產量低于1 萬m3/d 的水平井約為700 多口。由于水平井井身結構的特殊性，常規排水采氣工藝效果受限，無法有效發揮高成本水平井的產能。因此，探索研究一種新型排水采氣工藝至關重要。

1 裝置簡介

1.1 同步回轉排水采氣裝置

裝置主要結構如圖1 所示。

圖1 同步回轉排水采氣裝置結構示意

該裝置主要由防爆電機、主機（同步回轉壓縮機 1#、2#、3#）、過濾器 （1#、2#）、進氣緩沖系統（1#緩沖罐、2#緩沖罐）、中間緩沖罐、排氣緩沖罐、天然氣發電機供氣罐（4#緩沖罐）、風機冷卻器、閥門和管道等構成。其中，主機同步回轉壓縮機具有氣液混輸、無液擊風險、變工況適應強等特點，可滿足含水天然氣的增壓輸送。

氣體增壓流程采取1#、2#兩臺主機串聯布置，形成兩級壓縮，氣體經進氣緩沖系統緩沖壓力脈動后，進入主機進行兩級增壓，增壓后的天然氣注入油套環空，進行補能過程。3#主機的啟停通過進氣緩沖系統的液位開關控制，將進氣沉降的液體排出。裝置排氣緩沖罐中預存規定量的專用潤滑油，以排氣壓力與進氣壓力的壓差作為循環動力，實現潤滑油的循環，潤滑油參與主機增壓過程，起到潤滑、密封、冷卻的作用。利用井場天然氣作為氣源，通過天然氣發電機供電。裝置配置變頻控制柜，可進行人工操作、執行自動控制及數據自動采集，并與井場現有通訊系統相連接，實現數字化無人值守[1-3]。

1.2 裝置技術參數（見表1）

表1 同步回轉排水采氣裝置技術參數

2 工藝實施

根據2018 年同步回轉排水采氣裝置現場實施的58 口氣井生產數據分析，僅利用氣井自身產氣進行連續氣舉作業，氣井實施效果難以穩定維持。連續氣舉作業在井筒人為建立了高速氣流循環，可將井筒積液逐步排出，理論上氣井應持續維持高產。但氣井的高產階段通常十分短暫，短暫的高產僅為近井地帶能量的快速釋放，由于氣、水流動的慣性力不同，容易產生局部脫氣現象，造成近井地帶液體滯留，增加了含水率。并且由于地層條件的限制，地層遠端的能量無法及時補充至近井地帶，無法及時降低含水率，進而逐步形成近井地帶積液。因此，造成氣井實施效果難以穩定維持的根本原因為近井地帶積液問題。

循環補能工藝針對近井地帶積液的問題，主要分為兩個階段：第一階段為干管氣回注流程，第二階段為抽吸生產流程。

2.1 干管氣回注

裝置與氣井連接如圖2 所示，裝置進口與氣井油管連接，低壓出口與氣井管網連接，高壓出口與油套環空連接。實施干管氣回注流程時，將裝置低壓出口管道臨時更改為進氣管道，從干管取氣，經兩級增壓回注至油/套環空，快速補充氣井近井地帶能量，氣井保持關井狀態。回注期間，氣井狀態首先滿足油壓達到規定的設計數值，同時套壓數值滿足條件，切換至抽吸生產流程。

根據實際生產需求，選取蘇里格氣田蘇48 區塊3 口水平井，氣井編號分別為X1、X2、X3，流程切換設計數值見表2。

圖2 干管氣回注流程示意

表2 流程切換設計數值

2.2 抽吸生產

在氣井達到開井生產條件后，關閉干管取氣流程及套管回注流程。裝置采用單級壓縮，增壓至外輸管道，實施抽吸生產流程，如圖3 所示。至氣井瞬時流量低于400 m3/h 并且套壓開始上升，則切換至干管氣回注流程，開始下一輪的循環補能工藝，每個循環的流程邏輯如圖4 所示。

圖3 抽吸生產流程示意

圖4 循環補能工藝邏輯示意

3 氣井生產數據分析

3.1 循環補能工藝實施效果分析

3 口水平井整體實施效果見表3。

3.2 X1井實施效果分析

X1 井實施前產氣量0.025 2 萬m3/d，油/套壓2.77/5.27 MPa（管道壓力 2.60 MPa）。2019 年7月 21 日 18：00 開始實施循環補能工藝，8 月 2 日8：00 結束，實施總時長278 h。期間共計實施干管氣回注流程4 次，累計時長122 h，累計干管取氣量為4.977 6 萬m3。氣井生產累計時長156 h，累計外輸氣量 27.063 5 萬 m3。實施后累計增產21.783 5 萬m3，平均增產1.815 3 萬m3/d，累計消耗燃氣量為3 239 m3，平均消耗燃氣量270 m3/d，實施后油/套壓2.41/3.71 MPa（管道壓力2.40 MPa）。生產曲線如圖5 所示。

表3 循環補能工藝整體實施效果

3.3 X2井實施效果分析

X2 井實施前產氣量0.085 5 萬m3/d，油/套壓2.45/4.48 MPa（管道壓力 2.50 MPa）。7 月 22 日20：00 開始實施循環補能工藝，8 月 2 日 8：00 結束，實施總時長252 h。期間共計實施干管氣回注流程27 次，累計時長100 h，累計干管取氣量4.088 6 萬m3。氣井生產累計時長152 h，累計外輸氣量11.266 7 萬m3。實施后累計增產6.237 6 萬m3，平均增產0.5671 萬m3/d，累計消耗燃氣量為3841m3，平均消耗燃氣量349m3/d，實施后油/套壓1.39/3.83 MPa（管道壓力1.40 MPa）。生產曲線如圖6 所示。

圖5 X1 井生產曲線 （2019 年 ）

圖6 X2 井生產曲線 （2019 年）

3.4 X3井實施效果分析

X3 井實施前產氣量0.098 5 萬m3/d，油/套壓2.50/4.30 MPa（管道壓力 2.50 MPa）。7 月 22 日16：00 開始實施循環補能工藝，8 月 2 日 8：00 結束，實施總時長256 h。期間共計實施干管氣回注流程12 次，累計時長132 h，累計干管取氣量5.315 6 萬m3。氣井生產累計時長124 h，累計外輸氣量12.204 2 萬m3。實施后累計增產5.805 1 萬m3，平均增產0.527 7 萬m3/d，而累計消耗燃氣量為4 012 m3，平均消耗燃氣量365 m3/d，實施后油/套壓2.25/3.92 MPa（管道壓力2.40 MPa）。生產曲線如圖7 所示。

圖7 X3 井生產曲線 （2019 年）

4 工藝評價

（1） 3 口水平井總平均增產氣量0.99 萬m3/d，取得了較為理想的增產效果。

（2） 綜合評估現場運營成本為1 500 元/d，氣井增產氣量≥0.2 萬m3/d 時該工藝產生經濟效益，結合目前單井平均增產效果，單井增加效益約7 400 元/d。

（3） 工藝實施期間，裝置平穩可靠，操作簡單，無故障[4-6]。

5 認識與建議

（1） 同步回轉排水采氣技術，具有油管抽吸、油/套環空氣舉排液等技術特點，主機具有氣液混輸的特點，可適應氣井井口工況。基于該技術原理設計的循環補能工藝，針對低產低效井，可起到補能、排水、采氣的作用，是對氣田排水采氣技術系列的完善。

（2） 綜合分析氣井循環補能工藝實施前后探液面數據，發現氣井排出的液量大于井筒容量，可以推斷，通過循環補能工藝的不斷實施，近井地帶的液體得到有效排出。

（3） 工藝實施中，應加裝氣液兩相計量裝置，對氣井的日產液量進行分析，優化工藝參數設計。

（4） 工藝流程切換點以氣井油/套壓的數值為條件，目前采取人工錄取數據及流程切換，增加了部分操作量；應優化工藝參數設計，采取“定流量”或“定時間”補能的方式，結合電磁閥等自動聯鎖控制機構，實現工藝完全自動化。