蘇里格氣田調(diào)峰氣井管理措施優(yōu)化研究

張小東，謝雅西，韓茈茈，李映宏，宋 平

（1.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710021；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059）

蘇里格氣田調(diào)峰氣井管理措施優(yōu)化研究

張小東1，謝雅西2，韓茈茈1，李映宏1，宋 平1

（1.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710021；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059）

進(jìn)入冬季后，北方各地供暖天然氣隨之也進(jìn)入高峰消耗期，蘇里格氣田作為主要供氣區(qū)，每年11月開始?xì)馓锞瓦M(jìn)入冬季高峰期的調(diào)峰生產(chǎn)，蘇里格屬于典型的超低滲氣田產(chǎn)能遞減較快，目前正處于穩(wěn)產(chǎn)初期，冬季氣田產(chǎn)能和供氣需求存在一定的差值，需要大量的調(diào)峰氣井調(diào)高配產(chǎn)來進(jìn)行保供，本文主要對調(diào)峰氣井的生產(chǎn)制度和調(diào)峰配產(chǎn)進(jìn)行了分析并提出了優(yōu)化措施。

調(diào)峰氣井；調(diào)峰配產(chǎn)；生產(chǎn)制度；措施優(yōu)化

蘇里格氣田低滲、低壓、低豐度，大面積分布的巖性氣藏，孔隙度3%～15%，滲透率0.025×10-3μm2～15.6×10-3μm2，壓力系數(shù)平均0.87，儲量豐度約1.01× 108m3/km2。氣田地質(zhì)情況復(fù)雜，主要表現(xiàn)為砂巖發(fā)育，但有效砂巖非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化大，厚度較薄，在垂向上分布也比較分散；試氣、試采過程中氣井產(chǎn)量低、地層壓力下降快，后期壓力恢復(fù)慢，反映單井控制儲量低。

T2區(qū)塊位于蘇里格氣田中區(qū)，屬于氣田較為典型的區(qū)塊，二疊系盒8段砂體發(fā)育較好，零星有下古奧陶系馬家溝組氣藏發(fā)育。截止目前，共投產(chǎn)集氣站5座，共計投產(chǎn)氣井372口，平均日產(chǎn)氣量286.374 7×104m3，平均單井產(chǎn)量為0.86×104m3/d。

1 氣田調(diào)峰生產(chǎn)運(yùn)行的難點(diǎn)

1.1 生產(chǎn)與用氣的矛盾

上游氣田開發(fā)生產(chǎn)與市場用氣之間的諸多矛盾中，主要是氣田開發(fā)要求天然氣產(chǎn)量保持穩(wěn)定，而市場用戶則要求保證不同情況下的氣量波動需求。不同的用戶要求氣量波動幅度不同，其中以民用及采暖用氣受氣溫變化影響大，特別是冬夏溫差懸殊用氣波動幅度最大。蘇里格氣田的目標(biāo)市場全部位于我國北方，統(tǒng)計分析氣田歷年生產(chǎn)情況，有以下突出的特點(diǎn):一是產(chǎn)量曲線波動明顯，冬季出現(xiàn)明顯的高峰；二是調(diào)峰期提產(chǎn)幅度大；三是調(diào)峰期的產(chǎn)量均在氣田合理生產(chǎn)能力之上運(yùn)行。

1.2 調(diào)峰方式

世界上主流的調(diào)峰方式有:地下儲氣庫調(diào)峰、LNG調(diào)峰、用氣調(diào)峰、管道調(diào)峰等，由于上述調(diào)峰設(shè)施及相關(guān)機(jī)制還不完備，氣田調(diào)峰便成為長慶氣區(qū)保障冬季高峰期需求的主要方式之一[1]。

氣田調(diào)峰的實(shí)質(zhì)是通過采用調(diào)整調(diào)峰井配產(chǎn)放大壓差生產(chǎn)等手段提高單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)總量增產(chǎn)保障供應(yīng)，是一種打斷原有穩(wěn)定生產(chǎn)規(guī)律的做法，不穩(wěn)定生產(chǎn)大幅增加了對氣藏動態(tài)特征認(rèn)識的難度，并在一定程度上影響氣田最終采收率。此外，因?yàn)椴环€(wěn)定生產(chǎn)需要適時調(diào)整開發(fā)方案、開采方式等，增加了工作量和工作難度。這在蘇里格氣田體現(xiàn)的更加明顯，因?yàn)闅馓锏奶厥忾_發(fā)技術(shù)，井下節(jié)流技術(shù)限制了氣井隨時的配產(chǎn)調(diào)整，調(diào)峰井需要進(jìn)行井口加熱爐生產(chǎn)，加大了調(diào)峰成本和現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理難度。

如何優(yōu)化調(diào)峰氣井的生產(chǎn)制度和調(diào)峰配產(chǎn)，降低調(diào)峰生產(chǎn)對氣田整體開發(fā)效果的影響，是調(diào)峰井管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 調(diào)峰氣井生產(chǎn)制度優(yōu)化研究

2.1 目前生產(chǎn)制度

T2區(qū)塊自2008年開始規(guī)模開發(fā)以來，歷年冬季均進(jìn)行調(diào)峰生產(chǎn)，為保障調(diào)峰氣量調(diào)峰氣井選取產(chǎn)能好、壓力高、儲存滲透性較好的高產(chǎn)井，以高產(chǎn)水平井為主，平均合理配產(chǎn)在5.0×104m3/d。

生產(chǎn)制度主要是冬季保供期間以1.4～2.0倍合理配產(chǎn)加熱爐調(diào)峰生產(chǎn)，冬季保供結(jié)束后以合理配產(chǎn)投放井下節(jié)流器生產(chǎn)。

2.2 生產(chǎn)制度優(yōu)化

通過對比分析調(diào)峰氣井在不同生產(chǎn)制度下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，確定合理的生產(chǎn)制度。

2.2.1 典型加熱爐調(diào)峰井分析 T2-6-1H井:該井于2011年12月7日投產(chǎn)，試氣無阻流量45×104m3/d。于2011/2012/2013/2014年連續(xù)4年冬季進(jìn)行加熱爐調(diào)峰生產(chǎn)，期間實(shí)行冬開夏關(guān)的調(diào)峰井生產(chǎn)制度；目前，井口壓力8.04 MPa，日產(chǎn)2.32×104m3，累計產(chǎn)氣量5 897×104m3。

在“冬開夏關(guān)”這種調(diào)峰井輪休制度實(shí)施到位的情況下，該井連續(xù)4年以10×104m3/d加熱爐配產(chǎn)調(diào)峰，目前生產(chǎn)狀況良好，預(yù)測累計產(chǎn)氣量約7 506×104m3。

若T2-6-1H井不進(jìn)行加熱爐調(diào)峰生產(chǎn)，按照7× 104m3/d的合理配產(chǎn)，直接節(jié)流器生產(chǎn)，預(yù)測累計產(chǎn)氣量約8 484×104m3。

若T2-6-1H井在2011年以10×104m3/d加熱爐調(diào)峰配產(chǎn)生產(chǎn)后不進(jìn)行輪休關(guān)井恢復(fù)，而是直接下節(jié)流器后開井生產(chǎn)，預(yù)測累計產(chǎn)氣約4 967×104m3。且第二年冬季時日產(chǎn)氣量只有3.14×104m3，已再無調(diào)峰能力。

對比T2-6-1H井在合理配產(chǎn)不調(diào)峰、輪休調(diào)峰和不輪休調(diào)峰這三種制度下的生產(chǎn)預(yù)測曲線，可以看出輪休調(diào)峰制度下的累計產(chǎn)量遠(yuǎn)大于不輪休調(diào)峰，比不調(diào)峰生產(chǎn)略差（見圖1）。

2.2.2 不同生產(chǎn)制度對比分析 對比T2-6-1H井三種不同生產(chǎn)制度下的生產(chǎn)預(yù)測結(jié)果（見表1），說明冬開夏關(guān)的加熱爐調(diào)峰井輪休制度，可以很大程度上減緩加熱爐調(diào)峰生產(chǎn)對氣井采收率和產(chǎn)能遞減產(chǎn)生的負(fù)影響。

表1 T2-6-1H井不同生產(chǎn)制度下的生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)統(tǒng)計表

圖1 T2-6-1H井不同生產(chǎn)制度下的生產(chǎn)預(yù)測曲線

圖2 不同配產(chǎn)制度下調(diào)峰井的生產(chǎn)預(yù)測曲線

3 調(diào)峰配產(chǎn)優(yōu)化研究

3.1 不同配產(chǎn)制度對比分析

由表統(tǒng)計作業(yè)二區(qū)歷年加熱爐調(diào)峰井，若不調(diào)峰其節(jié)流器生產(chǎn)合理配產(chǎn)為5×104m3/d。以此為合理配產(chǎn)，分別對1.2/1.4/1.6/1.8/2倍合理配產(chǎn)下的加熱爐調(diào)峰井不輪休制度下的生產(chǎn)曲線進(jìn)行預(yù)測[2]（見圖2）。

3.2 配產(chǎn)制度優(yōu)選

對比不同配產(chǎn)制度下的加熱爐調(diào)峰井預(yù)測數(shù)據(jù)（見表2），調(diào)峰配產(chǎn)越高、累計產(chǎn)量越低、三年末的日產(chǎn)越低；若考慮開發(fā)指標(biāo)，三年內(nèi)日均產(chǎn)量不低于合理配產(chǎn)的指標(biāo)，那么加熱爐井的調(diào)峰配產(chǎn)應(yīng)不大于1.6倍合理配產(chǎn)。

表2 不同調(diào)峰配產(chǎn)制度下的生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)統(tǒng)計表

3.3 配產(chǎn)制度對氣井出砂的影響

氣田調(diào)峰氣井的產(chǎn)量都較高，通過計算氣井的臨界攜砂，對調(diào)峰配產(chǎn)進(jìn)行限定[3]。

3.3.1 氣井出砂原因 壓裂工藝:返排速度大，裂縫寬度過大，導(dǎo)致支撐劑回流。

工作制度:配產(chǎn)過大，生產(chǎn)壓差過大，導(dǎo)致氣井大量出砂。

3.3.2 氣井出砂的危害 裂縫閉合、氣層砂埋、油管砂堵、地面管線積砂，影響氣井產(chǎn)量。地面、井下設(shè)備磨蝕，引起安全及環(huán)保問題。

3.3.3 氣井臨界攜砂流量的計算 （見表3）。

式中:QSC-臨界攜砂流量，104m3/d；Ut-靜止流體中砂粒沉降速度，m/s；Z-氣藏條件下氣體壓縮系數(shù)；A-油管截面積，m2；P-井底流壓，MPa；T-井底溫度，℃。

表3 不同粒徑下臨界攜砂流量計算結(jié)果表

3.3.4 典型加熱爐調(diào)峰井出砂情況分析 T平8-27井:T2區(qū)塊2014年冬季的一口加熱爐調(diào)峰井，供氣初期以8×104m3/d配產(chǎn)生產(chǎn)34 d未見出砂，隨后配產(chǎn)調(diào)整至10×104m3/d生產(chǎn)31 d也未見出砂，因供氣需求配產(chǎn)調(diào)整至12×104m3/d生產(chǎn)當(dāng)天井口即見大量壓裂砂，出砂量約8 kg/d，見砂后隨即調(diào)低配產(chǎn)至10×104m3/d、8×104m3/d但仍然有出砂情況[4]。

通過不同配產(chǎn)制度下的預(yù)測數(shù)據(jù)及臨界攜砂流量的計算結(jié)果，蘇里格氣田調(diào)峰氣井的優(yōu)化配產(chǎn)制度為不大于1.6倍合理配產(chǎn)且配產(chǎn)不應(yīng)大于10×104m3/d。

4 結(jié)論及認(rèn)識

（1）加熱爐調(diào)峰井有必要進(jìn)行輪休關(guān)井恢復(fù)，且關(guān)井恢復(fù)周期長的氣井具備連續(xù)2年以上調(diào)峰能力。

（2）因?yàn)槿戤a(chǎn)量任務(wù)壓力重，無法實(shí)現(xiàn)加熱爐調(diào)峰井輪休制度時，必須控制調(diào)峰配產(chǎn)，應(yīng)不大于1.6倍合理配產(chǎn)。

（3）考慮氣井出砂的影響，加熱爐井調(diào)峰配產(chǎn)應(yīng)小于臨界攜砂流量，約為小于10×104m3/d。

（4）產(chǎn)水氣井在攜液生產(chǎn)時會消耗地層壓力，若還進(jìn)行調(diào)峰生產(chǎn)將會使地層壓力消耗過快使儲層水鎖，所以加熱爐選井時應(yīng)避開產(chǎn)水井。

［1］蔣方美，吳長春，李華.西氣東輸管道的短期調(diào)峰方案［J］.油氣儲運(yùn)，2004，（9）:35-37.

［2］李豐，等.氣田調(diào)峰生產(chǎn)的多目標(biāo)配產(chǎn)優(yōu)化模型及其求解［J］.天然氣工業(yè)，2012，32（11）:51-53.

［3］沈孝風(fēng).輸氣干線管網(wǎng)瞬態(tài)模擬仿真與優(yōu)化技術(shù)研究［D］.中國石油大學(xué)，2010.

［4］陸家亮.上游調(diào)峰對氣田開發(fā)的影響［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（9）:64-66.

Study on optimization of management measures for gas wells in Sulige gasfield

ZHANG Xiaodong1，XIE Yaxi2，HAN Zizi1，LI Yinghong1，SONG Ping1
（1.Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710021，China；2.Energy College of Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

After entering the winter,the north around the heating gas also entered the peak consumption period.Sulige gasfield as the main gas supply in the area.Every year in November began to enter the winter peak load production field.Belongs to a typical low permeability gasfield in a comprehensive capacity decreasing rapidly.It is at the early stage of stable yield.Winter field capacity and gas supply demand has certain difference.Need a lot of peak shaving gas well to raise production to keep supply.In this paper,the gas well production system and the load distribution on peak production are analyzed and optimization measures are put forward.

peak shaving gas well；peak shaving proration；production system；measures to optimize

TE832.2

A

1673-5285（2017）04-0044-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.012

2017－03-21

張小東，男（1970-），寧夏銀川人，助理工程師，現(xiàn)在主要從事天然氣氣井管理工作。