河南油田安棚板塊排液采氣工藝的研究及應(yīng)用

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[摘 要]針對河南油田安棚板塊的氣井在采氣的過程中,地層水和反凝析油積液嚴(yán)重,造成采氣量減少的現(xiàn)狀,通過對安棚板塊深層系凝析氣藏的特點深入細(xì)致的分析。通過采用液氮氣舉排液,常規(guī)泵排液采氣、防氣泵深抽采液采氣等試驗,形成了安棚深層系防氣泵深抽采液采氣的技術(shù)體系,為安棚深層系凝析氣藏的進一步開發(fā)動奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]井底積液 采氣工藝 排液

作者簡介:牛磊(1980-),男,助理工程師,2004年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)專業(yè),現(xiàn)任采油廠雙河油礦注水主辦。

隨著河南油田在安棚板塊開發(fā)的深入,地層壓力降低,氣井筒積度增加,近井地帶地層積液嚴(yán)重,造成氣井壓力低,產(chǎn)能低,不能連續(xù)生產(chǎn)。針對上述問題,我們通過對深層低滲凝析氣藏采取排液采氣措施的工藝研究,取得排液采氣的效果,解決了多年以來安棚凝析氣藏排液難的問題。提高了安棚凝析氣藏的開發(fā)水平,對今后類似氣井的生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

一、安棚凝析氣藏基本情況分析

(一)地質(zhì)概況

安棚凝析氣藏天然氣地質(zhì)儲量5.67 × 10⁸m³,凝析油地質(zhì)儲量11.7 × 10⁴t,屬中低凝析油含量66-170g/m³,中低儲量豐度(2.93×10⁸m³/km²)的小型凝析氣藏。氣層主要分布于核桃園組核三段Ⅶ13-14、Ⅷ、Ⅸ油組及大倉房,埋深3000-3500m,含氣井段長達400m 。Ⅶ13~Ⅷ4、Ⅷ11~Ⅸ2、Ⅸ14-21三個層組氣分布集中,氣儲量占總儲量的80.42%,凝析油儲量占總儲量的81.20%。氣層以中～厚層為主,厚度2～6m的層數(shù)占62.2%,厚度占67.2%,橫向分布比較穩(wěn)定,平面疊合較好。儲層平均孔隙度和滲透率分別為5.37%和1.29×10-3μm²,具有特低孔隙度和特低滲透率特征,隨埋深增加,儲層物性變差。

(二)開發(fā)現(xiàn)狀

安棚凝析氣藏采用一套不規(guī)則井網(wǎng)、600m井距衰竭式開采。主要生產(chǎn)層Ⅸ14-21層段天然氣儲量為2.58×10⁸m³,凝析油儲量4.20×10⁴m³,有安3002、安3003、安3006、泌213四口氣井,層段累計產(chǎn)氣0.3275×10⁸m³,累計產(chǎn)油1515.5t, 累計產(chǎn)水3416.6m³,目前氣采出程度12.69%,油采出程度4.87%; 生產(chǎn)層Ⅶ13-Ⅷ4層段天然氣儲量為0.99×10⁸m³,凝析油儲量2.6×10⁴m³,有安84、安2019、安89三口油井生產(chǎn),其中安2019、安89井在氣油過渡帶上,累計產(chǎn)氣0.0975×10⁸m³,累計產(chǎn)油4625t,累計產(chǎn)水12382.6m³,目前氣采出程度9.85%,油采出程度7.56%。

二、目前開發(fā)中存在的問題

安棚氣藏屬特低孔特低滲的特殊氣藏,具有以下特點:

(一)氣藏自然產(chǎn)能低、壓裂初期產(chǎn)量較高但遞減快、供氣范圍小。

(二)氣井井口壓力下降快,遞減大,藏氣井目前已進入了低壓低產(chǎn)的生產(chǎn)階段,對氣藏的開發(fā)十分不利。

(三)部分井生產(chǎn)壓差已低于合理生產(chǎn)壓差,易導(dǎo)致井底積液以及井底附近反凝析現(xiàn)象。

(四)氣井含水,開采難度增加。

氣藏產(chǎn)水給氣井開采造成嚴(yán)重威脅,氣藏含水后,增加了壓力損失,造成井底積液。已成為氣藏提前廢棄的主要原因,并導(dǎo)致最終采收率偏低。

三、開發(fā)潛力評價

安棚氣藏Ⅶ13、14、Ⅷ、Ⅸ1-21層(不包括Ⅸ22大倉房,安棚板塊深層系Ⅸ22大倉房需進行地質(zhì)研究)天然氣儲量為5.67×10⁸m³,凝析油儲量11.7×10⁴t,共包括3個油組39個小層。目前動用了第三個層段的Ⅸ14、16、17、19小層,動用的儲量占?xì)獠乜們α康?6.7%,還有63.3%儲量未動用。從未動儲量所占的比例看,氣藏還有一定的開發(fā)潛力。

四、排液采氣技術(shù)研究與應(yīng)用

(一)排液采氣工藝技術(shù)現(xiàn)狀

目前氣井普遍采用排液采氣工藝可分為:⑴ 機械法。即優(yōu)選管柱排水采氣工藝、氣舉排水采氣工藝、電潛泵排水采氣工藝、機抽排水采氣工藝;⑵ 物理化學(xué)法。即泡沫排水采氣工藝。這兩類排水采氣工藝都是技術(shù)成熟的,也是現(xiàn)場使用較多的工藝方法。

因安棚凝析油氣藏氣井普遍存在井筒積液嚴(yán)重的情況,我們綜合考慮安棚板塊氣藏的地質(zhì)特點、氣井生產(chǎn)動態(tài)特點和環(huán)境條件來合理選擇,以及流體性質(zhì)、出砂和結(jié)垢的情況、經(jīng)濟投入和產(chǎn)出的影響等重要因素,主要從液氮氣舉排液采氣、機抽排液采氣、抽油泵綜合防氣措施以下三方面進行工藝研究和改進。

(二)排液采氣技術(shù)原理及適用性

1.液氮氣舉排液采氣技術(shù)原理。

多級氣舉排液技術(shù)原理是按U型管頂替井液的流動機理,以密度小的氣體頂替井筒的液體,降低井筒內(nèi)液柱密度,達到放大生產(chǎn)壓差、快速排出井筒積液目的。氣舉閥的工作原理是這樣的:將氣體注進油套環(huán)空,第一級氣舉閥在額定的壓力下打開,油管內(nèi)液體被氣體舉升到地面,同時作用在氣舉閥波紋管上的壓差減少,當(dāng)?shù)谝患夐y以上的液體排出后,氣舉閥關(guān)閉;同樣道理,第二級閥打開、排液、關(guān)閉,第三級閥打開、排液、關(guān)閉直至把最后一級氣舉閥以上的液體排出。

選井原則:

A、對于氣井進入壓力較低的中后期階段,應(yīng)依靠外部能量的補充排出井筒積液,保持氣井正常生產(chǎn),并最大程度的延長氣井的生命期。

B、根據(jù)單井的不同生產(chǎn)情況,對各層系凝析油含量大小和不同壓力范圍的氣井要制定不同的排液周期。

2.深抽排液采氣工藝技術(shù)

機抽排水采氣工藝,泛指泵掛深度超過2000m機抽排液采氣工藝,它以加深泵掛排出井筒積液,合理增大生產(chǎn)壓差來恢復(fù)或提高氣井單井產(chǎn)量。從整體上講,泵掛深度加大,意味著抽油桿柱、油管柱加長,泵徑減小,排液量減少;因而,對所實施工藝井,必須是地層出液量小的氣井,限制了應(yīng)用范圍。這對實施該工藝進行評層選井提出了更嚴(yán)格的要求;對深抽系統(tǒng)裝備帶來不利影響,從而對系統(tǒng)裝置配備及工藝設(shè)計提出更高要求。主要表現(xiàn)在:

A、機抽意味著加深泵掛,抽油桿柱、油管柱自重加大,造成抽油機負(fù)荷增加;同時,桿柱系統(tǒng)承載率增加,抽油桿斷脫頻繁;因而,對設(shè)備及抽油桿自身強度與材質(zhì)提出更高要求。

B、隨著泵掛深度加大,桿柱、油管柱自重加大;要保證桿柱在強度允許條件下工作,必須減小液柱載荷。為此,只能采用較小泵徑工況匹配,使排液量受到限制。

C、深抽時,抽油桿柱工況條件變差,桿柱系統(tǒng)可靠性降低,如在高循環(huán)沖次下工作,對抽油桿使用壽命不利;只有采用較低或低沖次下工作,才能有效確保抽油桿預(yù)期使用壽命。對氣井實施深抽排水時,必須根據(jù)深抽排水的工藝特點進行工藝優(yōu)化設(shè)計,對系統(tǒng)裝置進行合理配置。優(yōu)選泵掛深度深抽工藝技術(shù)的關(guān)鍵,首先是優(yōu)選泵掛深度,如果泵深選擇不當(dāng),則會影響整個深抽的效果。其準(zhǔn)則是根據(jù)氣井狀況和設(shè)備能力,選擇最佳的泵掛深度和抽汲參數(shù),以保證深井泵有合理的沉沒壓力,使泵的充滿系數(shù)盡可能接近,同時充分注意沖程損失造成的不利影響,以獲得盡可能多的排液量。

(三)現(xiàn)場應(yīng)用情況及效果

1.液氮氣舉排液采氣現(xiàn)場應(yīng)用

對安3006,泌265,安3003進行液氮氣舉,泌265井經(jīng)過液氮氣舉下8級氣舉閥管柱。其氣舉管柱設(shè)計:啟動壓力13 MPa;工作壓力12 MPa ;設(shè)計注氣量:15000m³/d;設(shè)計舉深:3500m ;井口回壓:2.2 Mpa。

現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)氣舉閥(頂閥)設(shè)計關(guān)閉壓力偏低(7.1 MPa),氣舉回壓高(2-3 MPa),導(dǎo)致氣舉閥無法關(guān)閉。調(diào)高氣舉閥(頂閥)關(guān)閉壓力壓力(10.14 MPa)后,并采取措施,降低氣舉回壓(1 MPa)。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗,取得成功,在套壓6.5MPa、油壓2MPa下,日產(chǎn)氣9250 m³/d;自噴生產(chǎn)177天后關(guān)井,累計生產(chǎn)天然氣65.8×10⁴m³,同期進行液氮氣舉的安3006井、安3003井,因產(chǎn)水量大,壓力低,液氮氣舉后很快就不出關(guān)井沒有取得開發(fā)效果。分析原因為泌265井口壓力遞減較緩,生產(chǎn)壓差較大,有一定的攜液能力,氣舉后能達到誘噴效果。而安3006和安3003井井口壓力遞減較大,生產(chǎn)壓差小,無攜液能力,容易造成井筒積液,從而無法生產(chǎn)。

2.機抽排液采氣技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

根據(jù)機抽排液采氣技術(shù)的特點,結(jié)合安3003井的生產(chǎn)現(xiàn)狀,在安3003井采用機抽排液采氣技術(shù),下56mm泵,泵深1500m,沖程4.2米,沖次4次/分,油管生產(chǎn),日采液7方,產(chǎn)油0.4噸,產(chǎn)氣1580m³。綜合分析認(rèn)為是抽油泵沒有采取防氣措施,造成抽油泵氣蝕,無法排出井筒積液。然后又在安3003井采用機抽排液采氣技術(shù)的基礎(chǔ)上采取綜合防氣措施,抽油泵改為38mm防氣泵,泵深2500m,泵下加裝KZQ-48/89防氣罩,沖程4.2米,沖次4次/分,采用油管排液,套管產(chǎn)氣的方式生產(chǎn),最大限度的減少氣體對抽油泵的影響,日產(chǎn)液20.5t,產(chǎn)油1.4噸,含水92.5%,日產(chǎn)氣5261m³/d,年累計產(chǎn)油368噸,產(chǎn)氣139.6×10⁴m³,取得排液采氣的效果。

五、結(jié)論及建議

(一)根據(jù)氣井不同生產(chǎn)階段的壓力變化和積液規(guī)律,在氣井生產(chǎn)不同的壓力狀況下采取相應(yīng)排液采氣技術(shù),以適應(yīng)不同生產(chǎn)階段排液需要。(二)多級氣舉閥的合理使用,降低啟動壓力,增加排液深度。(三)對壓力低,產(chǎn)水嚴(yán)重的氣井采取機抽排液采氣技術(shù),并對抽油泵采取防氣措施,減少氣體影響,保證泵工作正常,達到排液采氣的目的。(四)玻璃鋼抽油桿應(yīng)用為機抽排水采氣開辟了一條新的途徑,由于其重量輕、耐腐蝕、節(jié)能的特性,采用玻鋼混合抽油桿柱系統(tǒng)可實現(xiàn)大泵徑匹配,增加排液能力,增加泵掛深度,有利于機抽排水采氣工藝技術(shù)的提高。

參考文獻

[1]羅英俊,萬仁博。采油技術(shù)手冊(上、下冊)2006

[2]王鴻勛,張琪。采油工藝原理。北京:石油工業(yè)出版社,1989