天然气田采气配套工艺技术的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：杨磊（1982），男，汉族，山东滨州人，本科学历，助理工程师,油气开采。-30-天然气田采气配套工艺技术的应用研究 杨 磊 胜利油田东胜公司河口采油管理区，山东 东营 257000 摘要：摘要：我国油气田的类型绝大多数为断块气田，这种气田由于其所在区域的各种自然地理环境构造比较复杂，因此达到高产、稳产所需要的技术压力很大。在这样的开发生产背景下，加强天然气田采气配套工艺技术应用研究十分必要。本文概述分析了天然气田采气配套工艺技术的评价及必要性等基本理论；从水力压裂技术、排液采气技术以及机抽排水采气技术等方面分析了采气配套工艺的技术方法；最后结合具体案例分析了天然气田采气配套工艺技术的实际应用。通过本文的研究分析，总结概括了更为完善的采气配套工艺技术，为今后天然气田采气配套工艺技术有效应用提供一些借鉴和参考。关键词：关键词：气田；采气配套技术；应用 中图分类号：中图分类号：TE375 随着我国经济持续发展，对于石油和天然气方面的需求也随之扩大，加大油气田的开发力度势在必行。目前，我国在天然气田开采相关技术工艺的研究上相较于国外发达国家还有很多欠缺，为了能够有效促进各种天然气田的建设与开发，必须结合天然气田的自然特征和地理构造，采用和设计不同的天然气田开采工艺方法1。同时制定更为完善地开采工艺和管理措施，真正延长天然气田的开采周期，有效提高天然气田资源的开发效益。本文通过文献调研并结合具体实际应用案例对天然气田开采的配套技术方法进行了研究，为后续各类天然气田资源合理、高效地开采提供了技术支持。1 采气配套工艺技术的必要性 近年来，我国勘测到的理想天然气田基本上已经全部开工建设并投入使用，尚未被勘测开发的气田少之又少，且我国油气田所处的自然环境复杂，天然气田开发利用的发展形势日益严峻2。我国已经探明但目前还需要投入大量建设和保护开发的天然气田基本上是小型或断块式的大型气田，自然地质环境复杂，合理高效地进行气田保护开发建设工作的困难大。而在气田技术开发应用过程中，我国天然气气田开采技术周期不断缩短，气田内部产层的综合产能呈现出下降趋势，达到稳产的压力也日益增加，对气田开采工艺技术提出了更高的研究要求。在这些特殊情况下，必须针对气田的不同生产条件及地质特征等相关问题进行技术分析与理论探究，设计出适合于特定气田进行自主回采开发的配套专用管理工艺技术，有效控制延长气田自主开采的持续时间，提高其自主开采和回采的生产效率，实现气田高产、稳产化。同时，针对相同的大型气田，在不同的气田开采地理阶段、地层海拔压力、出水量下，需要通过综合研究运用各种科学技术手段来进行气田资源的合理开发和综合利用。配套综合采气工艺技术恰好能使其充分满足此类情况的应用需求，通过在不同的连续开采采气阶段、地层降气压力及天然气田的平均出水量等条件下进行综合研究，应用不同配套综合采气工艺技术，从而有效解决影响我国天然气田连续开采的技术困境和发展难题，提高天然气田的最终油气采收率，保障我国大型石油和化工天然气生产企业气田生产的健康性和可持续性快速发展3。2 采气配套工艺技术应用 2.1 采气配套工艺技术应用 2.1.1 采气配套工艺技术简介 面临当前天然气利用与开发的实际严峻情况，我国不断加大了对配套采气技术研究的力度。目前的排水式采气技术主要有包括气举、化排和风机抽取等；储层式的改造技术以采用水力加砂式压裂为主；地面管网更新改造技术主要是包括井下节流、地上增温及高低压分送等。2.1.2 水力压裂技术 水力压裂技术是充分利用水力进行油气层压裂，提高油气藏石油产量的重要技术手段之一，也是目前中国科技期刊数据库 工业 A-31-在油气田改造中较为普遍的一种技术方法。一般来说油田的天然气藏储层具备两个主要的物理特征，即油田产能相对较低和油田储层低渗致密，因此需要对储层进行技术改造以便于获得更高的油气生产率，提升油田动用储量。采用储层压裂加工技术对气田改造，选用各种高强度、低密度陶粒用作支撑剂，返排则可以采用天然气举、化工返排和燃气液氮等返排技术。压裂改造后的气田储层产能和产值增加幅度很大，同时也大大改善了气田储层内部空气渗流的工作条件4。随着我国油气田开采周期不断缩短，在气顶和气田内部会出现不同程度的水淹等问题，充分综合运用新型油气排液式水力采气技术，才能有效地保证整个油田和气田的资源利用率。经过技术人员的不断探索和深入研究，形成了以石油水力化、气压式为技术基础的新型油气田开采技术。2.1.3 排液采气技术分析（1）小油管排液采气技术 研究表明，气井管道中的气体自喷力和带液流动能力与气井管道的内径成反函数或比例数的关系，这主要是根据气井动能变化因子分析理论和气井垂直方向管流动力理论研究得到的。结合我国目前大型油气田的实际钻井情况，采用管柱式与大型油管相焊接结合的新型钻井生产工艺，可以有效地恢复老旧井的原有产能。（2）化学排水采气技术 化学排水采气技术主要是运用发泡剂，有效减小空气和水的分子密度，从而使空气能够把水带到地面，达到了排水的作用。发泡剂的适应性和品质对于排水效果具有重要影响，通过将其应用于油气田，达到增加生产率的目标。（3）气举排水采气技术 油井和天然气井的气举排水采气的供气能源不足，很容易导致整个油井内部产生气举带液排水的各种困难情况，严重时还可能会直接导致油田开发被迫停产。气举排水技术主要指的是通过向一个油井内注入少量的二氧液氮或者其他化学惰性气体，提高油气的总排气量和减少排气压力来实现提高带液排水能力的一种排气技术。目前，气举排水技术已经在我国的油气田内部具备了广泛的实际应用。（4）改造集输气管 如果集输气井中原油的储量相对较小，随着开采时间的推移，井口的压力逐步减少，最终会造成临时性的停产问题；如果由于气井中原油的压力相对较高，但不能正常进行生产，这时候就要通过对集输气管道进行改造来解决这些问题。（5）井口加温 在冬季，气井的保温效果不佳、管线改变径口等问题，会严重地影响生产，对于那些由于凝析油黏度相对较高、压力相对较高、井距相对长的天然气井，为了尽量使其在冬季仍然可以正常进行生产，一般都会选择井口增设加温的工艺，主要就是在井口附近增设一个水套锅。（6）采气工艺分期配套和气井防腐 气井的腐蚀能够导致油管的断裂和脱落或者是穿孔等问题，阻碍了正常的生产，要解决这个问题，需要在其中使用缓蚀剂，有效地降低其腐蚀的速率，缓解气井的腐蚀。由于天然气田中的出水量、压力等各项指标都可以随着天然气在开采过程中和阶段的不同而发生改变，相对应的采气配套工艺技术也就相应地发生改变。2.2 其他气井排液采气配套技术应用 2.2.1 机抽排水采气技术 自上世纪 80 年代，我国就已经对机抽式深井排水采气技术展开了深入的研究，如果立式空气排水井的流动液覆盖面积比较高，且同时具有一定的原油产能，则可以考虑直接对其采用配套机抽式深井排水采气技术，配套的立式排水采气机械设备主要包括立式深井排水泵、井下污水分离器及自动脱节式空气排水机等。井下机械式抽取排水采气的主要工作基本原理是，在井下油管上连接一个通过井下深井的气泵，放至井下适当的排水深度，利用装在地面上的井式抽油机将井中油气和水的混合物带到地面。气举过程中的地下水流量和压力程度会随着井中空气进入水溶液的温度降低而逐步减小，达到某些特殊的压力程度后，可以将其与专用水气压力分离器一起进行水气分离。但是这些新一代技术配套在实际生产运用中还存在没能得到有效完善的问题，该项技术的最大主要缺点是其质量受到低压气液量的百分比和井深等因素的影响较大，只能应用于后期的大型低压水淹井及已经复产的后期水淹井等。中国科技期刊数据库 工业 A-32-2.2.2 优选管柱排水采气技术 天然气井中油管的直径相对较小，携液可靠，效率相对较高；天然气井的油管直径相对较大，其生产成本相对较高，也可能会给其带来生产持续性不佳的问题。所以，一般需要根据天然气井的实际使用情况，选取合适的直径油管，这也是我们优选管柱式排水采气技术的重点。这种技术可以把气井自身的能源利用度提升到最大，在天然气开采后期，通过调节油管的直径，改善气体携液能力的效果。想要保证所需油管的直径的合适，就要充分利用数学手段，准确地计算临界流速与流量。为了保证其排水的稳定和连续，气流的流速必须接近到临界值。当从管柱中喷射出来气流时，也需要注意保证其压力足以使天然气带入或者输送到管网。运用优选的管柱式排水采气技术主要有两个注意要点，如果进入气井的压力较小，排水效果不佳，宜考虑采用管柱式油管或直径较小的油管；如果气井的产量高、流速大，应该考虑选用一条直径比较大的油管，这样可以减少损耗，提高气井的产量。2.2.3 射流泵排水采气技术 射流泵的性质相对比较特殊，主要的工作原理是通过井内的液体在地上形成一个低压区，即把压力转换为动能，将井内的流体直接吸入到喷嘴中，最终促使其被液体排放至地上。射流泵的排水采气装置不需要任何零部件，这也正是其优点之一，所以此项技术在含砂流体和耐腐蚀气井中应用较为恰当；因为射流泵可以用来处理含有大量空气的流体，可以广泛应用于高温浅井；射流泵的结构相对较为紧凑，也可以用于水平井或者倾斜式井。初期设计和安装射流泵的费用相对较低，并且它们都具有灵活方便等特点。在井下使用新的射流阀和油泵或井下排气进行井上排水和井下采气处理工作时，应该特别注意如何防止井下腐蚀对新的射流阀和泵的性能产生的不良影响，若暂时不用或需要继续使用新的射流阀和泵，应尽快将其重新收起，不能使新的射流阀和泵在井下的连续停留时间太久。3 排液采气工艺 随着我国天然气的大量采出和当地井下地层含水压力的不断下降，井内和井外地面上的水体积液含量都会对其他气井的产能产生较大影响，因此为了能够使油井气田中后期的生产开发工作能够有效保证稳定，提高其他气井的气田排水和水回收率，就必须完全充分利用先进的油井气田现场排水和气井排污所用水的生产技术。某大型气田经过多年的科学研究和生产实践，已经基本形成以不断改善油田气井的生产工作管理方式，以排水为主要基础、气井泡沫排水采气、抽油机的气井排水等等一系列的气田排水井和自来气设备生产工艺。3.1 优化气井工作制度 在井下气井通过依靠自身的带水能量驱动进行井下带气的水动能采气管理工艺技术的深入研究以及发展应用过程中，通过对井下气井的带水动能变化因子体系进行分析计算，确定了井下气井合理的带水运行环境工作管理体系，能够有效促使井下气井通过依赖于自身的能量把井下的带水积液从井下通气带出，防止和有效减少井下气井被水淹。3.2 泡沫排水采气技术 泡沫排水采气技术原理主要是通过向井内部注入一种化学发泡剂，通过井内气流的搅拌，促使井筒内的水泡沫化，使得密度得到降低，从而有效增加了气体举液高度，达到把这种泡沫式喷剂气体带至钻井地面的一种化学污水处理应用方法，而这种技术应用效率主要还是取决于泡沫式喷剂对井内气体的化学适应性。目前，ut-1 型井和泡沫式喷剂在该两种类型的钻井气田上广泛应用，取得了比较好好的应用效果。例如，三角式气田气井中的一个 a201 井由于每年产生的水量相对比较大，连续几年该井无法正常生产，2017年 3 月开始该井引进新型泡沫式气井排水自动排气系统技术以来每年该井生产水量稳定 0.5104 m3，且该井能够连续有效生产。3.3 抽油机排气技术 对于产水量比较大的其他天然气井，停产后以其他的各种排水采气工艺处理方式都可能无法及时实现连续采气排液，不利于能够及时使其重新排水回到正常生产运行程序生产的其他天然气井，抽油机组在进行多次排水和连续采气后就已经能够比较好地解决这一排水问题。4 结语 采气配套工艺技术的应用能够有效提高气井产能，中国科技期刊数据库 工业 A-33-并通过合理的开采方式和工艺优化，使得更多的天然气被有效开采并输送到市场，从而不断地满足市场能源需求；通过科学合理的工艺技术，采气过程中的能源消耗和损失可以得到有效控制，从而提高采气效率，降低开采成本。有效的采气工艺技术的应用可以帮助预防事故的发生，减少安全隐患，确保工作人员的安全，并保护设备免受损害。我国气田整体上开发环境复杂，且随着其开发周期的推移和时间延长，有的气井已经出现了停产等情况，我们需要不断加强天然气田配套气工艺技术应用研究，从而不断提高天然气田采气效率。参考文献 1陈艳.天然气田配套采气技术工艺分析J.化学工程与装备,2022,6(8):15-16.2刘合.新时期采油采气工程科技创新发展的挑战与机遇J.石油钻采工艺,2022,3(5):45-47.3张晓亮.采气生产过程中的数字化管理J.化学工程与装备,2021,6(5):23-24.4章传国.连续油管的发展J.宝钢技术,2020,3(2):47-48.