油氣田開發后期中天然氣增壓開采工藝技術的應用

王金平，耿雪麗

(1.中國石油冀東油田公司唐山北田油氣開發有限公司，河北 唐山 063200； 2.中國石油冀東油田公司陸上油田作業區，河北 唐山 063200)

1 天然氣增壓開采工藝技術的應用條件

天然氣是油氣田中的重要資源，也是除石油外備受青睞的清潔能源之一。然而，隨著市場需求量持續加大，油氣田的開發環境變得愈加惡劣，促使天然氣開采難度也在持續加大，具體表現在企業針對油氣田進行大肆開采后，促使油氣田開發后期不得不面臨許多問題。例如，大量開采氣藏后，不僅需要在更深的氣井中作業，也會促使氣藏開采壓力變得逐漸降低，此時，想要達到獲取更多天然氣資源的目的，必須通過增壓開采工藝技術來解決[1]。該技術能夠借助外部壓力改變氣井下的壓力，為持續開采創造良好環境，同時油氣田開發后期也需要利用增壓開采工藝技術解決積水問題。因為油氣田開發后期的開采深度會不斷增加，地下環境中的積水量也會持續加大，若未能做到及時清理，既會因含水量過高影響天然氣開采力度，降低天然氣質量，也無法為資源探測的準確性提供保證。由此可見，想要確保油氣田開發后期仍然能夠獲得充足的氣藏資源，必須重視應用天然氣增壓開采工藝技術。

2 油氣田開發后期中天然氣增壓開采工藝技術應用的相關內容

2.1 科學選擇氣井區

想要確保天然氣增壓開采工藝技術能夠在油氣田開發后期得到充分運用，科學選擇氣井區是應當率先重視的內容。氣井區能夠為天然氣開采提供便利，科學選擇氣井區應從多個角度入手，比如資源儲量。因油氣田開發后期很多氣井中的氣藏資源越來越少，若已經達到極少的情況下，雖然運用增壓開采工藝技術能夠開采到天然氣資源，但可獲得的總量和經濟效益卻相對較少。而且，運用增壓開采工藝技術時也需要投入相應成本，資源儲量較少的情況下極易對企業的經濟效益造成影響。反之，如果區域內包含豐富的天然氣，氣井區的作用和價值便能夠在開采過程中得以充分體現，也就是區域內資源豐富時，通過氣井開采的資源總量也比較多，能夠滿足預期目標。而且氣井區資源總量較高的情況下，也可以確保增壓開采工藝能夠取得實際效果，保證在深層開采天然氣時同樣能夠擁有正常壓力，提升開采效率的同時，還能避免造成資源浪費問題[2]。由此可見，在油氣田開發后期運用天然氣增壓開采工藝技術前，應當針對氣井區資源進行全面勘查和評估。并且需要保證氣井距離的合理性，主要從總體和局部兩個方面來考慮。從總體來看，選擇氣井區前必須要將與消費市場間的有效距離作為影響因素，即氣井區與消費市場間的距離合理時，能夠為天然氣銷售、輸送提供充足便利，避免長距離輸氣引發嚴重資源損耗，無法滿足更多需求。從局部來看，氣井區距離合理能夠為集中管理氣井提供便利，減少與其他配套設施相互連接的投入。例如，合理的氣井區既能夠與其他管線、增壓設施或新建項目快速連接，也能為實現集中管理創造便利，大幅降低氣井區建設成本。

另外，科學選擇氣井區時，具體增壓效果也是必須關注的方面，也就是氣井經過增壓后的實際效果。主要原因是具體增壓效果會對多方面產生影響，比如運用增壓開采工藝技術后氣井狀態良好，井下開采時也未產生壓力變化，此時既完成預期開采目標，也不會在延長開采時間過程中出現異常。同時，增壓后氣井狀態穩定也能保證增壓設備運行狀態正常，也能保持長時間運行的狀態，確保能在開采時間內充分發揮作用，保證開采總量和效率。

2.2 重視增壓站選址

天然氣增壓開采工藝技術在油氣田開發后期的運用離不開對增壓站的依賴，合理設置增壓站能夠充分發揮增壓開采工藝技術作用的同時，也能減少開采氣藏過程中距離問題帶來的影響。重視增壓站選址應當從距離和位置兩個方面入手。其中距離是將增壓站設置在與氣井較近的區域，比如可設置在井口周邊，能夠避免距離太遠影響增壓效果和天然氣輸送中產生的損耗。位置方面需要根據氣井的類型進行設置，例如為單氣井時，增壓站位置可根據實際情況進行適當調整，能夠保證與管道等設施連接距離最優，也能為提高增壓站管理力度打下良好基礎。也可將增壓站設置在氣井下，促進天然氣高低層就地分離，避免輸送時引起進口壓力過大，降低天然氣輸送效率的同時，提高增壓站管理壓力。如果為純氣氣井時，增壓站選址不受限制，可根據不同情況隨意設置，靈活性較強。一般情況下，將增壓站設置在相距井口較近處，保證增壓效果和輸氣效率。為了能夠增強管理環節，還可以將增壓站設置在集氣站，形成更加全面、完善的設施管理體系。為高產水氣井時，因產生積水概率較高，積水量大，將增壓站設置于井場中是最佳選擇，能夠有效控制天然氣產量，也能保證增壓開采工藝技術可以充分發揮作用，保證井下作業條件良好。

與此同時，鋪設輸氣管網過程中，增壓站選址也是不容忽視的方面，主要原因是集氣站、氣井位置較遠時，輸氣過程極易因管道長度、地勢坡度等產生積液，可以在井場距離氣井較近的區域設置增壓站，保證可以充分發揮增壓開采工藝技術作用的基礎上，也能減少非必要的輸氣距離，大幅降低產生積液的概率。即便利用上述方法可以達到預期目標，但由于輸氣管網鋪設距離并非固定，實際輸氣過程中難免會產生積液問題，可在合理設置增壓站的基礎上，適當提高輸氣量，便于在輸氣過程中快速處理積液，避免對氣井生產帶來阻礙。

2.3 運用合適的設備

運用合適的設備主要是通過選擇合適的增壓設備發揮增壓開采工藝技術的作用，需要從多個方面進行思考，才能選擇更為合適的增壓設施。通常情況下，DPC系列、JG系列是應用最多的高壓設備，也能夠滿足不同需要。然而，氣井所處環境不同，應當在選擇增壓設備時注重科學性、合理性，減少非必要的成本投入，提高管理力度。首先，注重結合現場情況。每個油氣田的氣井區都存在較大差異，具體表現在天然氣品質、增壓氣量、井場等方面的差異極為明顯，應當根據具體情況進行選擇，以氣井的產量為例，氣井增壓后產量不低于5萬立方米時，增壓設備的天然氣容量可選擇10萬立方米。如果增壓后天然氣產量不低于10萬立方米，增壓設備天然氣容量能夠達到20萬立方米為首選對象。由此可見，想要保證氣井增壓后可以達到預期產量，必須要先開展氣井生產能力評估工作，再以此為基礎選擇增壓設備，確保能夠以增壓開采工藝技術為基礎，保證天然氣預期產量和品質[3]。或選擇增壓設備前，需要對天然氣品質進行評估，掌握是否存在腐蝕性物質，若存在此類情況，必須先了解腐蝕性物質類型、特性等多個方面，再針對性選擇。也可以將環境因素作為選擇增壓設備的重要條件，比如在運用增壓開采工藝技術過程中，環境溫度也會帶來較大影響，即不僅增壓時溫度會升高，天然氣開采過程中也會出現此類情況，極易降低增壓設備運行穩定性。根據該方面帶來的影響，選擇增壓設備時應當能夠具備應對高溫影響的能力，例如可利用含有分離器的增壓設備，主要作用為利用分離器可處理開采天然氣過程中產生的熱量，降低溫度產生的影響。同時，由于油氣田所處環境的氣候條件也存在明顯差異，也需要將氣候變化的適應能力作為選擇增壓設備時的必要因素。

距離因素也是選擇增壓設備時應當考慮的因素之一，主要原因是氣井所處位置會因地理環境限制產生變化，增壓開采工藝技術的應用距離也會增加。這種情況下，連接水源、電源等將會受到較大阻礙，而且開采過程中出現設備故障、損壞等問題時，將會因資源不足降低維護效率，甚至因開采中斷造成嚴重資源浪費。結合這些因素，應當先評估氣井地理位置，再選擇對電源、水源依賴度較低的增壓設備，必要時，功能相同且結構簡單的增壓設備也是應當考慮對象。

2.4 提高工況協調性

提高工況協調性的目的是便于更好地發揮增壓開采工藝技術的作用，提高油氣田中天然氣的開采總量。然而，增壓開采工藝技術在應用時并非固定不變，應當以氣井的生產能力、生產過程為核心進行實時調整，也就是增壓開采工藝技術的運用既要依照氣井的產量變化，也要對開采過程中的每個環節變化進行充分掌控，包括井內和井口的壓力，輸氣時的積液情況。因為這些環節均存在較強的不確定性，一旦產生問題，增壓開采工藝技術的作用便會發生改變，促使氣井的天然氣產量不斷變化。在這種情況下，提高壓縮機工況的協調性顯得尤為重要，能夠確保根據氣井生產環節與壓縮機運行狀態相一致，比如，選擇壓縮機時，具體型號應當結合氣井的生產能力和實時開采量進行調整，可確保不同型號的壓縮機能夠在天然氣開采過程中充分發揮作用，避免降低產量的同時，也能減少出現資源浪費問題的概率。壓縮機的運行工況也需要根據氣井生產進行調整，例如，天然氣生產過程存在明顯變化時，可以調整壓縮機缸內余隙或提升轉速。也可根據氣井類型調整壓縮機工況，即為純氣氣井時，壓縮機可長時間處于正常工況中。若是含有水汽的氣井時，因產生積水的概率較高，應當根據實際情況增加備用壓縮機組，能夠將積水問題產生的影響降到最低[4]。

與此同時，也可根據壓縮機的工作原理，合理調整組成結構和流程，并結合先進技術提高對壓縮機的管理能力，比如優化壓縮機的組成結構，加入傳感技術、數據通信技術等，不僅能夠及時掌握壓縮機的運行工況，也能對氣井內的變化予以進一步掌控，發現存在嚴重振動等情況，便于依照實際情況調動壓縮機組運行或減少流量來達到提升控制力度的目的。由此可見，只有壓縮機工況能夠與天然氣生產環節相協調，才能充分發揮增壓開采工藝技術價值，持續提升天然氣開采總量，從而為企業創造更多經濟效益。

2.5 結合多元化方法

盡管上述內容均能為天然氣增壓開采工藝技術在油氣田開發后期中的應用創造充足便利，但是，我國幅員遼闊，油氣田分布較廣且地理差異較大，天然氣增壓開采工藝技術的應用條件也各不相同，在這種情況下，對天然氣增壓開采工藝技術進行充分優化顯得尤為重要，才能以提升增壓開采工藝技術水平為基礎，增強在油氣田開發后期的天然氣開采能力。想要實現該目標，可以天然氣增壓開采工藝技術為核心，結合多元化的方法進行合理優化。比如油氣田中含有頁巖氣時，因此類天然氣資源在我國不僅分布較廣，資源儲備量高，也在厚度方面具有明顯特征。然而，企業在實際開采過程中也面臨許多問題，包括因非均質性與各項異性比砂巖高且藏物性較差，滲透率也偏低，進行測試試驗和評價方面需要結合多方面技術，擁有較高的開發成本。或開采頁巖氣時不僅需要大量消耗淡水資源，也會產生嚴重噪聲和含有化學成分的廢物、廢水和廢氣等，對自然環境和人們的生命健康安全均產生威脅。

因此，在運用增壓開采工藝技術時，可以結合多種方法進行多角度優化，例如將非線性方程的數值解法與增壓開采工藝技術相結合，針對包含的目標值進行合理計算并予以充分完善，確保能夠從結果中選取最優值作為運用增壓開采工藝技術開采頁巖氣的有效方案，減少企業的研發成本，提高頁巖氣的開采效率和總量。

3 結語

油氣田開發環境變得愈加惡劣，為了能夠更好地滿足市場需要，不僅要提高對天然氣增壓開采工藝技術應用條件的關注，還應能夠對科學選擇氣井區、重視增壓站選址、運用合適的設備、提高工況協調性、結合多元化方法等內容擁有深刻認知，才能確保可以在油氣田開發后期將天然氣增壓開采工藝技術的價值運用充分展現出來，為不斷增加能源開采總量提供更多便利。