一種新型復(fù)合排采工藝技術(shù)

楊易駿

中國石化華北油氣分公司 石油工程技術(shù)研究院（河南 鄭州450006）

0 引言

隨著大牛地氣田不斷深入開發(fā)，氣井生產(chǎn)情況日趨變差，井筒出砂、結(jié)垢、異物堵塞及積液等均會(huì)導(dǎo)致水淹關(guān)井，對(duì)現(xiàn)有排采工藝提出更高的挑戰(zhàn)。前期對(duì)于不同原因?qū)е碌乃蜌饩?，現(xiàn)場(chǎng)已初步形成針對(duì)性的治理方法，并以各自不同的優(yōu)勢(shì)在氣田穩(wěn)產(chǎn)過程中發(fā)揮重要作用。

針對(duì)井筒出砂、結(jié)垢及異物堵塞導(dǎo)致水淹的氣井，大牛地已初步形成“速度管泡沫沖砂+氣舉”“油管注劑+站內(nèi)壓縮氣舉頂替”等復(fù)合排采工藝，累計(jì)增產(chǎn)氣量0.1×108m3，但其施工周期長(zhǎng)、成本高，規(guī)模化應(yīng)用潛力小[1-2]。

對(duì)于井筒積液導(dǎo)致水淹的不同液氣比氣井，現(xiàn)場(chǎng)采用泡排與環(huán)空激動(dòng)降壓、液氮?dú)馀e、制氮?dú)馀e、壓縮天然氣氣舉、“多井聯(lián)合氣舉+環(huán)空激動(dòng)降壓”“連續(xù)油管+液氮?dú)馀e”、“套管充壓+多井聯(lián)合氣舉”等工藝聯(lián)合進(jìn)行復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，取得一定效果[3]。但存在復(fù)產(chǎn)流程拆裝繁瑣、采氣管線放空時(shí)舉液摩阻大、常規(guī)間歇泡排不能維持氣井連續(xù)穩(wěn)定攜液、長(zhǎng)時(shí)間占用站內(nèi)放空流程而導(dǎo)致復(fù)產(chǎn)周期長(zhǎng)、穩(wěn)產(chǎn)周期短、經(jīng)濟(jì)效益差及影響其他單井正常生產(chǎn)的問題。為此，基于制氮?dú)馀e、井口排液氣舉及泡排的工藝原理，集成創(chuàng)新形成了一種“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合排采新工藝，滿足不同原因?qū)е滤偷臍饩咝е卫硪蟆?/p>

1 復(fù)合工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

該工藝是通過膜制氮車在常溫下直接從空氣中分離出高純度（＞95 %）氮?dú)?，?jīng)壓縮機(jī)車增壓后將高壓氮?dú)鈴木谧⑷胨途挠吞篆h(huán)空或油管內(nèi)，降低井筒內(nèi)液體的密度及舉升過程中的滑脫損失、提高舉升壓力，同時(shí)進(jìn)行井口放空排液減小舉液摩阻使氣井成功復(fù)產(chǎn)，之后再用連續(xù)泡排工藝維護(hù)生產(chǎn)，從而達(dá)到水淹井經(jīng)濟(jì)高效復(fù)產(chǎn)及長(zhǎng)效穩(wěn)產(chǎn)的目的。

與其他工藝相比，該新工藝結(jié)合了制氮?dú)馀e及井口排液的優(yōu)點(diǎn)，并優(yōu)化了常規(guī)泡排工藝，優(yōu)點(diǎn)如下[4-8]：①制氮車采用先進(jìn)膜分離技術(shù)，直接從空氣中分離制取氮?dú)猓Y源豐富、就地取材、成本低廉，滿足連續(xù)排液要求；②氮?dú)鉃槎栊詺怏w，作為氣舉介質(zhì)，安全系數(shù)高；③排出氮?dú)鈮毫Ω撸ǎ?5 MPa），掏空深度大（＞3 600 m），排量高且穩(wěn)定可調(diào)（900～1 200 m3/h），方便井口放空控制；④制氮及增壓裝置均采用車載撬裝移運(yùn)，結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)；⑤氣舉時(shí)采用井口排液車進(jìn)行放空排液，不僅降低井筒的舉液摩阻，而且不影響其他單井正常生產(chǎn)；⑥連續(xù)泡排采用站內(nèi)泵連續(xù)加注擴(kuò)大稀釋比例的泡排劑，改善了井筒內(nèi)的流態(tài)，利于氣井長(zhǎng)期穩(wěn)定攜液。

2 復(fù)合工藝設(shè)計(jì)

2.1 選井原則

通過理論研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)攻關(guān)，大牛地氣田“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝實(shí)施選井原則如下：①地質(zhì)復(fù)產(chǎn)潛力大；②油、套連通；③井場(chǎng)道路完好且無工農(nóng)關(guān)系；④井口采氣樹及閥門完好，利于氣舉復(fù)產(chǎn)過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制；⑤常規(guī)及前期復(fù)合工藝無法經(jīng)濟(jì)高效復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的中高液氣比水淹氣井。

2.2 工藝流程

結(jié)合不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩卫碓砑艾F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，其工藝流程包括油管疏通、油套管同時(shí)充壓、環(huán)空氣舉及井口排液等三部分。其中，油管疏通流程為：空氣→空氣壓縮機(jī)→空氣凈化恒溫裝置→氮?dú)夥蛛x膜→氮?dú)庠鰤很嚒途凸堋蓺夤芫€→放空管線→分液罐→放空排液；油套管同時(shí)充壓流程為：空氣→空氣壓縮機(jī)→空氣凈化恒溫裝置→氮?dú)夥蛛x膜→氮?dú)庠鰤很嚒途吞篆h(huán)空→水淹井油管→地層；環(huán)空氣舉及排液流程為：空氣→空氣壓縮機(jī)→空氣凈化恒溫裝置→氮?dú)夥蛛x膜→氮?dú)庠鰤很嚒途吞篆h(huán)空→水淹井油管→井口排液車→放空排液。圖1為該工藝流程示意圖。

2.3 階段劃分

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)該復(fù)合工藝流程，考慮施工進(jìn)度及壓力節(jié)點(diǎn)控制，其施工階段分為以下4個(gè)部分。

1）管線連接及試壓階段。對(duì)于非油管堵塞導(dǎo)致水淹的氣井，用2套雙公接頭及旋塞閥分別連接制氮車、增壓車與套管一側(cè)閘閥之間的管線及井口排液車與采氣樹7號(hào)閥之間的管線；或?qū)τ谟凸芏氯麑?dǎo)致水淹的氣井，用1套雙公接頭及旋塞閥連接制氮車、增壓車與采氣樹7號(hào)閥之間的管線；完畢后均進(jìn)行氣舉相關(guān)設(shè)備試壓（井口、油管及氣舉管線試壓均不低于30 MPa）。

2）油、套管同時(shí)充壓或油管單獨(dú)充壓階段。氣舉開始后，對(duì)于非油管堵塞導(dǎo)致水淹的氣井，關(guān)閉井口回壓閥、利用井口制氮車對(duì)水淹井油、套管同時(shí)進(jìn)行注氣合壓，充至油、套壓平衡，關(guān)井恢復(fù)8～12 h；或?qū)τ谟凸芏氯麑?dǎo)致水淹的氣井，先油管加注甲醇100～300 L，然后利用井口制氮車對(duì)油管進(jìn)行單獨(dú)充壓，待油壓出現(xiàn)突降后、站內(nèi)降壓帶液1 h，直至疏通油管。

3）油套環(huán)空氣舉及井口排液階段。待油、套管同時(shí)充壓完畢或油管疏通后，導(dǎo)通井口制氮車油套環(huán)空氣舉及排液車放空流程，同時(shí)開始井口制氮?dú)馀e及井口放空排液，直至水淹井復(fù)產(chǎn)成功。

圖1 “制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝流程示意圖

4）穩(wěn)定生產(chǎn)階段。氣井成功復(fù)產(chǎn)后，壓力、流量穩(wěn)定。穩(wěn)定生產(chǎn)30 min后，氣井無異常，停止氣舉、啟動(dòng)站內(nèi)注醇泵24 h連續(xù)加注已擴(kuò)大稀釋比例的泡排劑，并做好氣井穩(wěn)產(chǎn)。

3 復(fù)合工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 選井情況

根據(jù)選井要求，選取3口油套連通且不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩甃1、L2、L3開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中L1井受井筒內(nèi)積液的影響，在常規(guī)泡排工藝的維護(hù)下仍無法攜液生產(chǎn)，最終發(fā)生水淹關(guān)停；L2、L3井由于越冬生產(chǎn)期間油管頻繁堵塞造成氣井?dāng)y液不暢而導(dǎo)致水淹關(guān)停。3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩厩闆r見表1。

3.2 效果分析

對(duì)表1中選取的3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩_展了“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中各水淹井的油壓及制氮車的泵壓變化如圖2～圖5所示。試驗(yàn)前后各井綜合采氣曲線如圖6～圖8所示。

由圖2～圖8可知：L1井2014年7月21日投產(chǎn)，初期能夠自主攜液，生產(chǎn)446 d后開始采用常規(guī)泡排工藝（間歇加注，藥水比例為1:10）輔助排液。隨著生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)、氣井?dāng)y液能力逐漸變差，于2018年8月28日發(fā)生水淹關(guān)井。期間2次采用“泡排+制氮?dú)馀e”常規(guī)復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工藝，復(fù)產(chǎn)均不徹底，僅生產(chǎn)50 d再次水淹關(guān)井（平均穩(wěn)產(chǎn)周期25 d）。2018年11月13日，采用“油套管同時(shí)注氣合壓+環(huán)空氣舉+井口排液”方式對(duì)該井進(jìn)行“制氮?dú)馀e+井口排液”復(fù)合作業(yè)，注氮?dú)? 200 m3，最高泵壓22.7 MPa，經(jīng)過8 h排液后，舉出積液1.94 m3、氣井成功復(fù)產(chǎn)。之后采取大稀釋比例（藥水比例為1:20）24 h站內(nèi)連續(xù)加注泡排劑6～10 L/d維護(hù)生產(chǎn)，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)543 d，生產(chǎn)時(shí)率提高11.7 %，泡排劑用量減少4 018 kg。截至2020年5月12日，該井日增產(chǎn)氣量11 330 m3、累計(jì)增產(chǎn)量615.223 6×104m3，穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)效果顯著。

表1 3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩厩闆r

圖2 L1井“制氮?dú)馀e+井口排液”試驗(yàn)過程中油套管同時(shí)充壓壓力變化曲線

圖3 L1井“制氮?dú)馀e+井口排液”試驗(yàn)過程中油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖4 L2井“制氮?dú)馀e+井口排液”試驗(yàn)過程中油管疏通及油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖5 L3井“制氮?dú)馀e+井口排液”試驗(yàn)過程中油管疏通及油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖6 L1井“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)前后綜合采氣曲線

圖7 L2井“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)前后綜合采氣曲線

圖8 L3井“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)前后綜合采氣曲線

L2與L3井均由于越冬生產(chǎn)期間氣溫低、壓力高、產(chǎn)液量大，油管頻繁堵塞而導(dǎo)致水淹關(guān)井。期間采用“泡排+壓縮天然氣氣舉”“泡排+環(huán)空激動(dòng)”“泡排+鄰井高壓氣舉”等復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工藝，無法高效復(fù)產(chǎn)及長(zhǎng)效穩(wěn)產(chǎn)。2017—2018年，先后對(duì)兩口井采用“制氮正舉疏通油管+環(huán)空氣舉+井口排液”方式進(jìn)行“制氮?dú)馀e+井口排液”復(fù)產(chǎn)作業(yè)，之后用站內(nèi)連續(xù)加注擴(kuò)大稀釋比例的泡排劑進(jìn)行輔助排液，均達(dá)到顯著的復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果。

2017—2019年在大牛地氣田共進(jìn)行3口井的“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)，有效率100 %，共注氮?dú)?9 776 m3，氣舉15.3 h，累計(jì)排出積液7.38 m3，日增產(chǎn)氣量32 071 m3，累計(jì)增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3。各試驗(yàn)階段均取得了良好效果（表2）。

4 復(fù)合工藝經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

4.1 成本計(jì)算

通過“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)跟蹤可知，其成本主要包括相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用、藥劑費(fèi)用與人工成本等，通過計(jì)算可得：L1、L2、L3井的總成本費(fèi)為20.5萬元。

表2 3口中高液氣比水淹井“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)不同階段相關(guān)數(shù)據(jù)

4.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩_展“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝試驗(yàn)后，穩(wěn)產(chǎn)周期＞534 d，日增產(chǎn)氣量32 071 m3、累計(jì)增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3，累計(jì)創(chuàng)效2 729.675萬元，投入產(chǎn)出比為1:133，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論及建議

1）針對(duì)不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩?，形成了差異化的“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合排采工藝技術(shù)，為同類氣藏水淹井治理提供了參考依據(jù)。

2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)3口井，作業(yè)成本為20.5萬元，穩(wěn)產(chǎn)周期均大于534 d，日增產(chǎn)氣量32 071 m3，累計(jì)增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3，累計(jì)創(chuàng)效2 729.675萬元，投入產(chǎn)出比為1:133，應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3）經(jīng)濟(jì)、快速、高效排液是大牛地氣田開發(fā)中后期氣井效益開發(fā)的首要問題，建議在不同原因?qū)е滤偷某咭簹獗葰饩羞M(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)，探索“制氮?dú)馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復(fù)合工藝的應(yīng)用界限，滿足不同類型水淹氣井的經(jīng)濟(jì)高效排采需求。