油氣田開發(fā)后期中天然氣增壓開采工藝技術(shù)的應(yīng)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(fā)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(yè)區(qū)，河北 唐山 063200)

1 天然氣增壓開采工藝技術(shù)的應(yīng)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(xù)加大，油氣田的開發(fā)環(huán)境變得愈加惡劣，促使天然氣開采難度也在持續(xù)加大，具體表現(xiàn)在企業(yè)針對(duì)油氣田進(jìn)行大肆開采后，促使油氣田開發(fā)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(yè)，也會(huì)促使氣藏開采壓力變得逐漸降低，此時(shí)，想要達(dá)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(shù)來解決[1]。該技術(shù)能夠借助外部壓力改變氣井下的壓力，為持續(xù)開采創(chuàng)造良好環(huán)境，同時(shí)油氣田開發(fā)后期也需要利用增壓開采工藝技術(shù)解決積水問題。因?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)后期的開采深度會(huì)不斷增加，地下環(huán)境中的積水量也會(huì)持續(xù)加大，若未能做到及時(shí)清理，既會(huì)因含水量過高影響天然氣開采力度，降低天然氣質(zhì)量，也無法為資源探測的準(zhǔn)確性提供保證。由此可見，想要確保油氣田開發(fā)后期仍然能夠獲得充足的氣藏資源，必須重視應(yīng)用天然氣增壓開采工藝技術(shù)。

2 油氣田開發(fā)后期中天然氣增壓開采工藝技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容

2.1 科學(xué)選擇氣井區(qū)

想要確保天然氣增壓開采工藝技術(shù)能夠在油氣田開發(fā)后期得到充分運(yùn)用，科學(xué)選擇氣井區(qū)是應(yīng)當(dāng)率先重視的內(nèi)容。氣井區(qū)能夠?yàn)樘烊粴忾_采提供便利，科學(xué)選擇氣井區(qū)應(yīng)從多個(gè)角度入手，比如資源儲(chǔ)量。因油氣田開發(fā)后期很多氣井中的氣藏資源越來越少，若已經(jīng)達(dá)到極少的情況下，雖然運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)能夠開采到天然氣資源，但可獲得的總量和經(jīng)濟(jì)效益卻相對(duì)較少。而且，運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)時(shí)也需要投入相應(yīng)成本，資源儲(chǔ)量較少的情況下極易對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成影響。反之，如果區(qū)域內(nèi)包含豐富的天然氣，氣井區(qū)的作用和價(jià)值便能夠在開采過程中得以充分體現(xiàn)，也就是區(qū)域內(nèi)資源豐富時(shí)，通過氣井開采的資源總量也比較多，能夠滿足預(yù)期目標(biāo)。而且氣井區(qū)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(shí)際效果，保證在深層開采天然氣時(shí)同樣能夠擁有正常壓力，提升開采效率的同時(shí)，還能避免造成資源浪費(fèi)問題[2]。由此可見，在油氣田開發(fā)后期運(yùn)用天然氣增壓開采工藝技術(shù)前，應(yīng)當(dāng)針對(duì)氣井區(qū)資源進(jìn)行全面勘查和評(píng)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(gè)方面來考慮。從總體來看，選擇氣井區(qū)前必須要將與消費(fèi)市場間的有效距離作為影響因素，即氣井區(qū)與消費(fèi)市場間的距離合理時(shí)，能夠?yàn)樘烊粴怃N售、輸送提供充足便利，避免長距離輸氣引發(fā)嚴(yán)重資源損耗，無法滿足更多需求。從局部來看，氣井區(qū)距離合理能夠?yàn)榧泄芾須饩峁┍憷瑴p少與其他配套設(shè)施相互連接的投入。例如，合理的氣井區(qū)既能夠與其他管線、增壓設(shè)施或新建項(xiàng)目快速連接，也能為實(shí)現(xiàn)集中管理創(chuàng)造便利，大幅降低氣井區(qū)建設(shè)成本。

另外，科學(xué)選擇氣井區(qū)時(shí)，具體增壓效果也是必須關(guān)注的方面，也就是氣井經(jīng)過增壓后的實(shí)際效果。主要原因是具體增壓效果會(huì)對(duì)多方面產(chǎn)生影響，比如運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)后氣井狀態(tài)良好，井下開采時(shí)也未產(chǎn)生壓力變化，此時(shí)既完成預(yù)期開采目標(biāo)，也不會(huì)在延長開采時(shí)間過程中出現(xiàn)異常。同時(shí)，增壓后氣井狀態(tài)穩(wěn)定也能保證增壓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常，也能保持長時(shí)間運(yùn)行的狀態(tài)，確保能在開采時(shí)間內(nèi)充分發(fā)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(shù)在油氣田開發(fā)后期的運(yùn)用離不開對(duì)增壓站的依賴，合理設(shè)置增壓站能夠充分發(fā)揮增壓開采工藝技術(shù)作用的同時(shí)，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(yīng)當(dāng)從距離和位置兩個(gè)方面入手。其中距離是將增壓站設(shè)置在與氣井較近的區(qū)域，比如可設(shè)置在井口周邊，能夠避免距離太遠(yuǎn)影響增壓效果和天然氣輸送中產(chǎn)生的損耗。位置方面需要根據(jù)氣井的類型進(jìn)行設(shè)置，例如為單氣井時(shí)，增壓站位置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，能夠保證與管道等設(shè)施連接距離最優(yōu)，也能為提高增壓站管理力度打下良好基礎(chǔ)。也可將增壓站設(shè)置在氣井下，促進(jìn)天然氣高低層就地分離，避免輸送時(shí)引起進(jìn)口壓力過大，降低天然氣輸送效率的同時(shí)，提高增壓站管理壓力。如果為純氣氣井時(shí)，增壓站選址不受限制，可根據(jù)不同情況隨意設(shè)置，靈活性較強(qiáng)。一般情況下，將增壓站設(shè)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(qiáng)管理環(huán)節(jié)，還可以將增壓站設(shè)置在集氣站，形成更加全面、完善的設(shè)施管理體系。為高產(chǎn)水氣井時(shí)，因產(chǎn)生積水概率較高，積水量大，將增壓站設(shè)置于井場中是最佳選擇，能夠有效控制天然氣產(chǎn)量，也能保證增壓開采工藝技術(shù)可以充分發(fā)揮作用，保證井下作業(yè)條件良好。

與此同時(shí)，鋪設(shè)輸氣管網(wǎng)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(yuǎn)時(shí)，輸氣過程極易因管道長度、地勢坡度等產(chǎn)生積液，可以在井場距離氣井較近的區(qū)域設(shè)置增壓站，保證可以充分發(fā)揮增壓開采工藝技術(shù)作用的基礎(chǔ)上，也能減少非必要的輸氣距離，大幅降低產(chǎn)生積液的概率。即便利用上述方法可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但由于輸氣管網(wǎng)鋪設(shè)距離并非固定，實(shí)際輸氣過程中難免會(huì)產(chǎn)生積液問題，可在合理設(shè)置增壓站的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高輸氣量，便于在輸氣過程中快速處理積液，避免對(duì)氣井生產(chǎn)帶來阻礙。

2.3 運(yùn)用合適的設(shè)備

運(yùn)用合適的設(shè)備主要是通過選擇合適的增壓設(shè)備發(fā)揮增壓開采工藝技術(shù)的作用，需要從多個(gè)方面進(jìn)行思考，才能選擇更為合適的增壓設(shè)施。通常情況下，DPC系列、JG系列是應(yīng)用最多的高壓設(shè)備，也能夠滿足不同需要。然而，氣井所處環(huán)境不同，應(yīng)當(dāng)在選擇增壓設(shè)備時(shí)注重科學(xué)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(jié)合現(xiàn)場情況。每個(gè)油氣田的氣井區(qū)都存在較大差異，具體表現(xiàn)在天然氣品質(zhì)、增壓氣量、井場等方面的差異極為明顯，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇，以氣井的產(chǎn)量為例，氣井增壓后產(chǎn)量不低于5萬立方米時(shí)，增壓設(shè)備的天然氣容量可選擇10萬立方米。如果增壓后天然氣產(chǎn)量不低于10萬立方米，增壓設(shè)備天然氣容量能夠達(dá)到20萬立方米為首選對(duì)象。由此可見，想要保證氣井增壓后可以達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量，必須要先開展氣井生產(chǎn)能力評(píng)估工作，再以此為基礎(chǔ)選擇增壓設(shè)備，確保能夠以增壓開采工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，保證天然氣預(yù)期產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。或選擇增壓設(shè)備前，需要對(duì)天然氣品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，掌握是否存在腐蝕性物質(zhì)，若存在此類情況，必須先了解腐蝕性物質(zhì)類型、特性等多個(gè)方面，再針對(duì)性選擇。也可以將環(huán)境因素作為選擇增壓設(shè)備的重要條件，比如在運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)過程中，環(huán)境溫度也會(huì)帶來較大影響，即不僅增壓時(shí)溫度會(huì)升高，天然氣開采過程中也會(huì)出現(xiàn)此類情況，極易降低增壓設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。根據(jù)該方面帶來的影響，選擇增壓設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)能夠具備應(yīng)對(duì)高溫影響的能力，例如可利用含有分離器的增壓設(shè)備，主要作用為利用分離器可處理開采天然氣過程中產(chǎn)生的熱量，降低溫度產(chǎn)生的影響。同時(shí)，由于油氣田所處環(huán)境的氣候條件也存在明顯差異，也需要將氣候變化的適應(yīng)能力作為選擇增壓設(shè)備時(shí)的必要因素。

距離因素也是選擇增壓設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的因素之一，主要原因是氣井所處位置會(huì)因地理環(huán)境限制產(chǎn)生變化，增壓開采工藝技術(shù)的應(yīng)用距離也會(huì)增加。這種情況下，連接水源、電源等將會(huì)受到較大阻礙，而且開采過程中出現(xiàn)設(shè)備故障、損壞等問題時(shí)，將會(huì)因資源不足降低維護(hù)效率，甚至因開采中斷造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)。結(jié)合這些因素，應(yīng)當(dāng)先評(píng)估氣井地理位置，再選擇對(duì)電源、水源依賴度較低的增壓設(shè)備，必要時(shí)，功能相同且結(jié)構(gòu)簡單的增壓設(shè)備也是應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)象。

2.4 提高工況協(xié)調(diào)性

提高工況協(xié)調(diào)性的目的是便于更好地發(fā)揮增壓開采工藝技術(shù)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(shù)在應(yīng)用時(shí)并非固定不變，應(yīng)當(dāng)以氣井的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)過程為核心進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，也就是增壓開采工藝技術(shù)的運(yùn)用既要依照氣井的產(chǎn)量變化，也要對(duì)開采過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)變化進(jìn)行充分掌控，包括井內(nèi)和井口的壓力，輸氣時(shí)的積液情況。因?yàn)檫@些環(huán)節(jié)均存在較強(qiáng)的不確定性，一旦產(chǎn)生問題，增壓開采工藝技術(shù)的作用便會(huì)發(fā)生改變，促使氣井的天然氣產(chǎn)量不斷變化。在這種情況下，提高壓縮機(jī)工況的協(xié)調(diào)性顯得尤為重要，能夠確保根據(jù)氣井生產(chǎn)環(huán)節(jié)與壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相一致，比如，選擇壓縮機(jī)時(shí)，具體型號(hào)應(yīng)當(dāng)結(jié)合氣井的生產(chǎn)能力和實(shí)時(shí)開采量進(jìn)行調(diào)整，可確保不同型號(hào)的壓縮機(jī)能夠在天然氣開采過程中充分發(fā)揮作用，避免降低產(chǎn)量的同時(shí)，也能減少出現(xiàn)資源浪費(fèi)問題的概率。壓縮機(jī)的運(yùn)行工況也需要根據(jù)氣井生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整，例如，天然氣生產(chǎn)過程存在明顯變化時(shí)，可以調(diào)整壓縮機(jī)缸內(nèi)余隙或提升轉(zhuǎn)速。也可根據(jù)氣井類型調(diào)整壓縮機(jī)工況，即為純氣氣井時(shí)，壓縮機(jī)可長時(shí)間處于正常工況中。若是含有水汽的氣井時(shí)，因產(chǎn)生積水的概率較高，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況增加備用壓縮機(jī)組，能夠?qū)⒎e水問題產(chǎn)生的影響降到最低[4]。

與此同時(shí)，也可根據(jù)壓縮機(jī)的工作原理，合理調(diào)整組成結(jié)構(gòu)和流程，并結(jié)合先進(jìn)技術(shù)提高對(duì)壓縮機(jī)的管理能力，比如優(yōu)化壓縮機(jī)的組成結(jié)構(gòu)，加入傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，不僅能夠及時(shí)掌握壓縮機(jī)的運(yùn)行工況，也能對(duì)氣井內(nèi)的變化予以進(jìn)一步掌控，發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重振動(dòng)等情況，便于依照實(shí)際情況調(diào)動(dòng)壓縮機(jī)組運(yùn)行或減少流量來達(dá)到提升控制力度的目的。由此可見，只有壓縮機(jī)工況能夠與天然氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)相協(xié)調(diào)，才能充分發(fā)揮增壓開采工藝技術(shù)價(jià)值，持續(xù)提升天然氣開采總量，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 結(jié)合多元化方法

盡管上述內(nèi)容均能為天然氣增壓開采工藝技術(shù)在油氣田開發(fā)后期中的應(yīng)用創(chuàng)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(shù)的應(yīng)用條件也各不相同，在這種情況下，對(duì)天然氣增壓開采工藝技術(shù)進(jìn)行充分優(yōu)化顯得尤為重要，才能以提升增壓開采工藝技術(shù)水平為基礎(chǔ)，增強(qiáng)在油氣田開發(fā)后期的天然氣開采能力。想要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，可以天然氣增壓開采工藝技術(shù)為核心，結(jié)合多元化的方法進(jìn)行合理優(yōu)化。比如油氣田中含有頁巖氣時(shí)，因此類天然氣資源在我國不僅分布較廣，資源儲(chǔ)備量高，也在厚度方面具有明顯特征。然而，企業(yè)在實(shí)際開采過程中也面臨許多問題，包括因非均質(zhì)性與各項(xiàng)異性比砂巖高且藏物性較差，滲透率也偏低，進(jìn)行測試試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方面需要結(jié)合多方面技術(shù)，擁有較高的開發(fā)成本?；蜷_采頁巖氣時(shí)不僅需要大量消耗淡水資源，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重噪聲和含有化學(xué)成分的廢物、廢水和廢氣等，對(duì)自然環(huán)境和人們的生命健康安全均產(chǎn)生威脅。

因此，在運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)時(shí)，可以結(jié)合多種方法進(jìn)行多角度優(yōu)化，例如將非線性方程的數(shù)值解法與增壓開采工藝技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)包含的目標(biāo)值進(jìn)行合理計(jì)算并予以充分完善，確保能夠從結(jié)果中選取最優(yōu)值作為運(yùn)用增壓開采工藝技術(shù)開采頁巖氣的有效方案，減少企業(yè)的研發(fā)成本，提高頁巖氣的開采效率和總量。

3 結(jié)語

油氣田開發(fā)環(huán)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(duì)天然氣增壓開采工藝技術(shù)應(yīng)用條件的關(guān)注，還應(yīng)能夠?qū)茖W(xué)選擇氣井區(qū)、重視增壓站選址、運(yùn)用合適的設(shè)備、提高工況協(xié)調(diào)性、結(jié)合多元化方法等內(nèi)容擁有深刻認(rèn)知，才能確?？梢栽谟蜌馓镩_發(fā)后期將天然氣增壓開采工藝技術(shù)的價(jià)值運(yùn)用充分展現(xiàn)出來，為不斷增加能源開采總量提供更多便利。