黄家场气藏负压采气工艺技术及其应用研究.pdf

100技术应用与研究引言随着气田进入开发后期，井底能量不足，井口压力迅速下降，同时气井带液能力变差，回压进一步增大，导致井口压力偏低，气井长期处于低压低产阶段。低压低产气井主要特征主要分为三个方面：首先，生产压差降低，单井产量下降；其次，气井携液能力降低，井筒积液严重；最后，井口压力低，无法进管网。当井口压力低于管网压力时，大量可采储量得不到利用。结合上述问题，负压采气工艺开始受到广泛关注。在具体运行阶段，负压采气工艺就是针对低压低产气井特征，利用压缩机降低井口回压至常压甚至负压，增大井筒流动压差，提高气体流速，增加气井携液能力，从而有效提高气井产量和最终采收率。利用负压采气工艺实现增产的主要原理包括三点：第一，降低井口回压，增大生产压差，提高气井产能；第二，增大举升压差，提高排液能力，提高气井稳产能力；第三，提高输送能力，降低地层压力，提高气藏采收率。结合上述的分析，在进行气藏开采的过程中，对具体的开采工艺进行适应性设计就成为关系开采效果的关键。在此基础上，本文提出黄家场气藏负压采气工艺技术及其应用研究。结合实际情况，设置采气工艺具体参数，并对采气工艺设备中的压缩机和脱硫塔进行设计，通过氧化铁干法脱硫技术实现负压采气，最大限度地实现气藏的高效开采。一、气藏负压采气工艺技术研究1.采气工艺参数及设备设置首先在进行气藏负压采气期间，对于具体的采气工艺参数和设备进行合理设置是保障最终开采效果的关键。本文充分考虑了不同环境情况下，对应的气源状态也不同，在对采气工艺参数进行设置时，结合实际情况进行了差异化设置。其中，具体的采气工艺参数信息如表1所示。表1采气工艺参数设置工艺参数气源进/出站压力（MPa）关井油套压（MPa）流量（104m3/d）设计压力4.0MPa开采井来气0.402.100.50设计压力4.0MPa开采井来气0.401.500.50外输管线0.801.00然后就是对采气工艺设备的设置，本文主要对压缩机和脱硫塔进行设计。整体式V型压缩机机组是一种常用的压缩设备，适用于对气体进行高效、稳定的压缩处理。本次研究选择整体式V型压缩机机组的原因主要有以下几点。第一，空间利用效率高。整体式V型压缩机机组占地面积相对较小，适用于安装在有限空间的工程项目，能够更好地满足现场布置和安装需求。第二，运行稳定可靠。整体式V型压缩机机组采用共用一根曲轴和一套油路的设计，减少了传动部件的数量，有效降低了故障风险，提高了设备的运行稳定性和可靠性。第三，维护便捷。整体式V型压缩机机组的维修和保养相对较简单，因为整体式结构减少了连接件和接口的数量，降低了维护工作的复杂性。因此，在压缩机配置阶段，根据气井现状及负压采气要求，本文选用整体式V型压缩机机组，一边压缩，一边动力，共用一根曲轴，共用一套油路。作为移动式单井撬装压缩机，整体式V型压缩机机黄家场气藏负压采气工艺技术及其应用研究苏昶张新羽杨恂王一植江嘉沂王炫凯许鹏程彭文娴蜀南气矿自贡采气作业区【摘要】在开展气藏开采工作时，由于缺乏对开采环境客观情况的分析，导致气藏采收效率偏低，为此，提出黄家场气藏负压采气工艺技术及其应用研究。在采气工艺参数及设备设置阶段，充分考虑了不同环境情况下，对应的气源状态也不同，结合实际情况对采气工艺参数进行了差异化设置，选用整体式V型压缩机机组作为开采设备，以氧化铁干法脱硫技术为基础，按照工作硫容15%，脱硫剂更换周期为6个月的标准对脱硫塔进行适应性设计。在采气阶段，经初次回压操作处理后，利用脱硫塔对开采气藏进行脱硫处理，整体式V型压缩机机组对脱硫后的气体进行压缩后，经过最终的回压操作，输送到目标干线中。在测试结果中，不仅各个采气井的日均产气量均达到了1.30104m3以上，并且具有较高的稳定性，日均产气量增量稳定在0.80104m3以上。【关键词】气藏负压采气工艺；采气工艺参数；设备设置；气源状态；整体式V型压缩机机组；氧化铁干法脱硫技术【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.18.034101技术应用与研究组具有高压缩比（201），排温高的特点，在无需外接电源的条件下，借助其尺寸小、安装方便、维护简单的属性，能够适应不同环境的应用需求。最后就是对脱硫塔的设计，根据脱硫塔设计的高径比一般不低于34的经验值，本文最终设计脱硫塔内径为1.1m，高3.5m。以此最大限度地保障其对于开采气体的分离效果能够达到设计要求，确保开采气体的洁净。按照上述所示的方式，实现对采气工艺参数及设备的设置，为后续的开采工作提供执行基础。2.负压采气实现方式结合上文对采气工艺参数及设备的设置情况，本文设计的负压采气工艺实现流程如图1所示。P1M1P3M2分离器缓冲罐P2油管气套管气真空泵旁通真空泵抽吸压缩机增压压缩机旁通至干线计量图1负压采气工艺实现流程示意图按照图1所示的方式，在进行负压采气阶段，P1、P2和P3均为回压操作，M1和M2均为排液操作。其中，经初次回压操作处理后，利用脱硫塔对开采气藏进行预处理，该阶段主要是脱硫操作。氧化铁干法脱硫技术是一种常用的煤层气脱硫方法，适用于处理含硫气体中的硫化氢等硫化物，其主要原理是通过氧化铁吸收硫化物，将其转化为硫酸铁或硫酸盐，具有高效性、可再生性、简易性等优势。因此，本文在具体的负压采气工艺设计阶段，选用氧化铁干法脱硫技术，主要方法如下。第一，吸收反应。气体中的硫化氢和氧化铁发生反应，生成硫酸铁或硫酸盐，将硫化物从气体中吸收和去除。第二，气体固体接触。气体通过与氧化铁固体的接触，使硫化氢分子与氧化铁表面发生吸附和反应。第三，脱水。气体在进入脱硫装置之前可能含有一定量的水蒸气，脱水是为了减少水对氧化铁吸收效果的干扰。在此基础上，设计2座脱硫塔。需要注意的是，常用氧化铁脱硫剂工作硫容20%，为稳妥起见，实际工作硫容按15%计算，对应的脱硫剂更换周期设置为6个月。经过分离处理的开采气体需要进行初次液化。需要注意的是，该阶段的操作最主要的目的是为后续的负压环境构建提供良好的基础条件，同时也降低在输送过程中的难度。来气进行过滤、脱硫、调压、计量，汇集净化天然气后，利用低压往复式压缩机撬增压至1.2MPa。在真空泵的抽吸作用下，液化后的开采气体在缓冲罐内进行二次回压。需要注意的是，由于在整个开采过程中，各个环节是贯通的，因此，在缓冲罐内进行二次回压可以有效避免由于压力值异常导致的开采效率降低的问题。回压带来的最直接影响就是液化的气体可能会出现一定程度的液化，为此，在进行最终的压缩处理之前，需要对开采气体进行二次排液。其次就是对开采气体的压缩处理，在气田开采过程中，由于地下压力逐渐降低，气体在地下储层中无法自行流出。通过压缩处理，可以将气体压力提升到达足够的水平，使气体体积缩小密度增加，输送能力得以提高，减少输送管道的尺寸和成本，提高气体输送的效率。通过根据需要调整压缩比、排温等参数，达到更好的气体处理和净化效果。在具体的运行阶段，本文设置V型压缩机机组的运行参数如表2所示。表2V型压缩机机组运行参数设置编号压缩机指标参数1介质天然气2单级压缩比最大20.03排温230.04进气压力0.060.35MPa5排气压力0.353.5MPa6最大排量2.1万方/天7功率48.0hp(35.8kW)8转速8002500rpm9燃气耗量280.0方10润滑油耗量8.0升/45天11分离器处理能力15.0方/天12噪声敞开装置，100.0m，65.0dBA封闭装置，100.0m，42.0dBA结合表2所示的信息，对开采的气体进行压缩处理，并经过最终的回压操作，将其输送到目标干线中。按照上述所示的方式，实现对气藏的开采，最大限度地保障在气体存量不断下降的条件下，对应的开采效率不会受到明显的影响。二、应用测试1.测试环境概况在具体的测试过程中，本文以某采气作业区黄家场气田为基础开展了对比测试。对测试环境的基本情况进行分析，黄家场气田于1966年4月投入开发，黄家场气田探明总地质储量有75.18108m3，可采储量60.77108m3。气藏天然气主要成分是甲烷，含量为96.37%92.61，其次是乙烷，含少量凝析油，二氧化102技术应用与研究碳含量较低，不含硫化氢。经试采和开发，先后共有31口气井投产，获得5个工业气层，该气田具有多个气藏，须家河组气藏，嘉三段气藏，长兴组气藏，茅口组气藏，栖霞组气藏。由于生产制度不合理，产气量过大，造成主力气井相继出地层水，井口产气量随之下降，气藏进入快速递减阶段。其中嘉三段和茅口组为主力气藏，其储量占总储量的99.8%，截至2022年底剩余地质储量16.29108m3，剩余可采储量1.88108m3，采出程度达78.34%。黄家场气田自2014年开始几乎全气藏井处于关闭状态，主要因为气井井口压力低，输压相对较高，如家2井在2005年12月时，井口套压0.31MPa，油压0.34MPa，日均产气量0.5104m3，而当时输压为2MPa左右，一般常规采气工艺技术也难以取得经济效益。以此为基础，分别采用本文设计的气藏负压采气工艺技术以及文献五和文献六提出的气藏负压采气工艺技术实施具体的开采测试，并通过对比的方式，分析不同开采技术的应用效果。2.测试结果与分析在上述基础上，分别测试不同气藏负压采气工艺技术下，在一个月内负压采气井日均产气量，得到的数据信息如表3所示。表3不同开采工艺下采气井日均产气量对比表采气井文献五开采工艺文献六开采工艺本文设计开采工艺日均产气量/m3104增量/m3104日均产气量/m3104增量/m3104日均产气量/m3104增量/m3104家2井1.020.521.090.591.330.83家23井1.150.651.030.531.320.82家2+家23井1.030.531.020.521.350.85家30井0.860.361.080.581.390.89家22井1.200.701.050.551.350.85结合表3所示的测试结果对三种不同采气工艺技术的应用效果进行分析可以看出，其表现出了较为明显的差异。其中，在文献五开采工艺技术下，不同采气井的日均产气量差异较为明显，与原日均产气量0.5104m3相比，最大增量达到了0.70104m3，但是最小增量仅为0.36104m3。在文献六开采工艺技术下，不同采气井的日均产气量相对稳定，对应的日均产气量增量稳定在0.5104m30.6104m3区间范围内。相比之下，在文本设计开采工艺技术下，不仅各个采气井的日均产气量均达到了1.30104m3以上，并且具有较高的稳定性，日均产气量增量稳定在0.80104m3以上。综合上述测试结果可以得出结论，本文设计的气藏负压采气工艺技术具有良好的实际应用价值，在提高气藏采收效率方面作用效果明显。三、结束语要确保气藏负压采气工艺技术能够达到良好的实际应用效果，准确收集分析气田静动态资料，对生产历程现状进行总结是极为必要的，对气藏后期生产动态特征过程中存在的问题进行分析可以发现，技术与实际环境的适应性是最为主要影响气藏采收效率的因素。本文提出黄家场气藏负压采气工艺技术及其应用研究，从实际的角度出发，切实实现了提高气藏采收效率的应用效果。借助本文的设计与研究，希望能够为相关气藏开采工作的推进提供参考价值。参考文献：1吴正，江乾锋，周游，等.鄂尔多斯盆地苏里格致密砂岩气田提高采收率关键技术及攻关方向J.天然气工业，2023，43(06):66-75.2杨智，谈锦锋，庞淼，等.基于专家知识库的页岩气采气工艺智能决策系统设计与应用J.中国石油和化工标准与质量，2023，43(11):7-9.3陈依，杨冰，朱英杰，等.基于遗传算法优化的随机森林泡沫排水采气剂量预测J.化学工程与装备，2023(05):59-61+72.4张宇豪，王志彬，蒋琪，等.基于漂移理论的泡沫排水采气井井筒压降预测模型J.石油学报，2023，44(05):862-872.5任晓建，张亮，苏丹丹.双重预防机制在采气厂安全管理上的构建与应用J.化工安全与环境，2023，36(02):28-33.6唐德，尹浩，汤丁，等.相国寺储气库采气干线多相流计算模型适应性分析及优选J.天然气勘探与开发，2022，45(04):78-85.7何尚晏，文建伟.母亲河奖背后的绿色长庆油田第二采气厂打造黄河流域绿色发展示范单位综述J.国企管理，2022(24):20-21.