青石峁富水气藏泡沫排水采气工艺技术研究.pdf

青石峁富水气藏泡沫排水采气工艺技术研究朱智勇，马世清，李长忠，黎国芬，李俊成，雍硕，张幸财，蔺祥，闫雨薇（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川750006）摘要：长庆气田主要开展泡沫排水、速度管柱、柱塞气举、气举复产等多项排水采气工艺措施，泡沫排水采气以其适应性强、不影响气井正常生产等特点，成为气田排水采气的主体技术。针对青石峁气田平均气井水气比较高，泡沫排水采气效果差的问题，本文对泡沫排水采气工况影响因素进行了分析与研究，通过开展矿场试验，总结了影响泡沫排水效果的主要因素，研究并制定出提高泡沫排水技术思路，使泡沫排水效果显著提升。关键词：青石峁气田；泡沫排水采气；工况因素；技术思路中图分类号：TE377文献标识码：A文章编号：1673-5285（2023）0苑-0071-03DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.20圆3.0苑.016*收稿日期：圆园23原0远-11作者简介：朱智勇（1983），2006 年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现为第三采油厂采油工艺研究所三级工程师 A，采气工艺室主任。E-mail：员区块开发基本情况青石峁气田位于鄂尔多斯盆地西缘天环坳陷北段，主力层系盒 X、山 Y、山 Z，是长庆油田增储上产的重要接替领域。区块现有生产井 n 口，其中管网生产井x 口、CNG 井 y 口，平均液气比 1.6 m3/104m3，平均单井产气量 4 000 m3/d，生产能力 11.4伊104m3/d。采用“井下节流、井口不加热、不注醇、中低压集气、带液计量、井间串接、阀组集气、常温分离”工艺。圆泡沫排水采气问题分析青石峁气田目前实施泡沫排水采气井 m 口，由于单井产气量低、压力低，井筒节流器的油嘴公称直径在0.8耀1.6 mm 内，起泡药剂加注至井下通过生产气流自然扰动形成的含采出水泡沫直径远大于油嘴直径，采出气流与起泡药剂混合形成泡沫段塞流体，该泡沫段塞流体通过节流器油嘴形成了气液混合非淹没现象。因为在节流器油嘴出现孔径突然缩小，使泡沫产生很大的形变幅度促使部分携液泡沫破裂失效，节流器油嘴对携水泡沫产生破泡效应。携液泡沫混合段塞流流动至节流器油嘴附近后，由于节流器油嘴的缩径节流、降压作用使得携液泡沫大量堆积，对携液泡沫通过节流器油嘴的流体形成较大的阻碍1-5。青石峁气田生产井由于初期压力高全部采用井下流程生产，同时地面集输工艺采用了地压集气模式，需要依靠井下节流工艺控压的同时提高生产气流流速，进一步提高生产井的携液排水能力。然而，随着生产井的底层能量逐渐降低，井下节流工艺的作用也在逐渐减弱。同时，青石峁气田生产井普遍产水，液气比高，液气比为 1.6 m3/104m3。配套采气管柱偏大，地面系统不完善，携液能力差。积液井占比达到 64.7%，造成单井产气量快速下降，缩短了气井正常的全生命周期。猿携液适应性分析以青石峁气田气井积液为研究对象，以初步建立“青石峁气井全生命周期排水采气工艺措施”为技术思路，研究井筒积液原因及规律，在此基础上采用优化井下节流工艺参数、优化泡沫排水采气制度、提升瞬时生产排量的技术思路，研究泡沫排水采气机理，在此基础上通过泡沫排水采气工艺及配套工艺参数，实现气田高效稳产的目的。调研气田中常用的气体携液模型，开展措施适用性研究6-7。石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.42 No.7July.20233.1Turner 模型Turner 模型假设液滴为圆球体，而实际液滴球形的大小是由井筒气体的惯性力和携带液滴的表面张力控制，具体由韦伯数判定（逸20耀30 球形液滴破裂）。临界携液流速 增糟则的推导计算公式：增糟则越噪泽源园滓早悦凿籽早圆籽造原籽早蓸蔀源姨式中：悦凿-曳力系数，0.44；增糟则-气井临界携液流速，m/s；籽早、籽造-气体和液体密度，m3/s；滓-气水界面张力，N/m；噪泽-安全系数，1.2。Turner 模型适用于井口压力高于 6.89 MPa 的井。q糟则越2.5伊104ApV早ZT式中：q糟则-临界携液流量，m3/d；A-油管横截面积，m2；p-压力，MPa；T-温度，K；Z-偏差因子，无量纲。3.2Coleman 模型Coleman 模型是以 Turner 模型为基础，去掉安全系数 1.2，即：增糟则越源园滓早悦凿籽早圆籽造原籽早蓸蔀源姨适用于低压井（约6.89 MPa）。3.3李闽模型李闽模型认为液滴在高速气流中运行时，液滴在前后压差的作用下，椭球体液滴的有效迎流面积更大，所以需要的气井排液流速也就较小，形成椭球形液滴更符合长庆气田实际情况，得到了广泛应用。计算推导过程为：增糟则越源滓早悦凿籽早圆籽造原籽早蓸蔀源姨式中：悦凿原曳力系数，1.00。结合青石峁气井生产参数，由于气井产量低、生产压力低，临界产气量特征与李闽模型临界产量曲线拟合情况较好。因此选取李闽模型作为生产井分类研究的标准。源泡沫排水采气技术完善对策4.1优化工况合理的节流器油嘴通径针对生产气量、生产压力、节流器油嘴大小及泡沫排水采气工艺要求的矛盾，通过矿场试验，结合节流器油嘴通径与泡沫直径关系，初步确定了节流器桥堵油嘴小于通径 1.2 mm（出现桥堵、消泡现象），节流器油嘴通径 2.0耀3.2 mm 为节流器上、下最佳泡沫排水通径（表 1）。表 1节流器油嘴在泡沫排水采气工艺适应性矿场试验4.2优选羊虎沟组泡排剂类型通过现有泡排剂携液性能测试及矿场试验（图 员），初步确定了羊虎沟组泡排剂型号为 UT-11C，9 月 24日起 Z1 井使用 UT-11C（之前使用 AWQ-O3），油压、排水量基本保持稳定，确定为羊虎沟组泡沫排水专项药剂。4.3泡排剂加注浓度优化室内实验证明任何型号泡排剂在加注药剂浓度为400耀600 mg/L 的情况下，携液能力达到最佳，但对不同型号泡排剂和流体状态，携液能力不同，通过矿场试验，在加注泡排剂后使生产井携液能力增强，液量增大后，泡排剂的浓度随之降低。结合泡沫排水采气药剂与排水量试验模型，开展泡排剂加注浓度优化，将井号套管压力/MPa油嘴/mm加药量/L加药浓度/%措施增产/（m3/5 d）加注方式Z18.41.210033-0.10套管无效Z27.71.4100330.12套管有效Z312.61.8100330.13套管有效Z48.92.0100330.65套管有效Z512.12.4100330.59套管有效图 员携液性能测试柱状图员源园员猿缘员猿园员圆缘员圆园员员缘员员园杂宰匝原韵猿悦匝云原员悦匝云原圆悦匝云原猿粤蕴原云酝原圆员孕匝原愿哉栽原员员悦匀孕孕原园员哉栽原远孕匝原怨126131135128133132138130120131石油化工应用2023 年第 42 卷72稀释比例为 1颐2 调整为 1颐4，排水效果稳定。4.4泡沫排水复合排水采气工艺取得成效由于部分气井油管选型偏大、生产气量偏低，产气量低于泡沫排水采气油管携液能力，在 Z1 井积液严重情况下，开展智能间开+泡沫排水采气措施，该井逐步恢复正常生产。4.5定型青石峁气田泡沫排水采气模板综合考虑油管通径、泡排剂、产气量，制定出青石峁气田初步泡沫排水采气指导模板（图 圆）。缘泡沫排水采气效果评价5.1效益评价实施人工泡沫排水 13 口，加注 195 井次，累计增产 31.6伊员园源皂猿，减少气举 2 井次，通过制定青石峁气田泡沫排水采气模板，规范现场操作，措施有效率由 85%提高到 90%。直接经济效益：门站价 1.39 元计算，措施投入产出比 1颐3.8，年产生经济效益 32.4 万元。间接经济效益：减少气举 3 井次，减少措施费用21 万元。5.2结论（员）建立携液流量图版，科学分析措施适用性，形成措施井分类标准。（圆）优化泡沫排水加注制度，分析节流器影响，针对单井实际制定差异化管理对策，泡沫排水有效率明显提升。（猿）泡沫排水采气效果受到产气量及生产压力影响较大，生产井的压差在泡沫排水采气机理中起到主导的作用，部分井仅在油管加注，泡沫排水采气效果不明显。（源）泡沫排水采气措施前应合理延长关井时间，建立更为明显的生产压差，以便将生产井气流的瞬时排量提高至 缘 园园园 皂猿/凿 以上，有力于提升泡沫排水效果。（缘）生产井油压恢复速率是影响泡沫排水的主要因素之一，在关井状态下，油压恢复时间短的井可以实施间歇生产配套泡沫排水采气效果较好。参考文献：1 张春，金大权，李双辉，等援苏里格气田排水采气技术进展及对策 允 援天然气勘探与开发，圆园员远，猿怨（源）：源愿原缘圆援圆 孙文凯援速度管采气工艺在大牛地气田水平井的应用 允 援中外能源，圆园员远，圆员（员员）：缘猿原缘苑援猿 沈玉林，郭英海，李壮福援鄂尔多斯盆地苏里格庙地区二叠系山西组及下石盒子组盒八段沉积相允 援 古地理学报，圆园园远，愿（员）：缘3原远2援源 李明，吴敏援泡沫排水采气原理及应用浅析 允 援中国化工贸易，圆园员缘，（猿）：员怨缘援缘 李连江援埕岛油田海上气井排水采气工艺模式 允 援油气地质与采收率，圆园员圆，员怨（圆）：愿苑原愿怨援远 宋玉龙，杨雅惠，曾川，等援临界携液流量与流速沿井筒分布规律研究 允 援断块油气田，圆园员缘，圆圆（员）：怨园原怨猿，怨苑援苑 余淑明，田建峰援苏里格气田排水采气工艺技术研究与应用 允 援钻采工艺，圆园员圆，猿缘（猿）：源园原源猿援图 圆青石峁气田初步泡沫排水采气指导模板泡沫排水采气泡沫剂加注制度加注方式连续生产井：积液轻微，逸5 000 m3/d，5 天/次，100耀150 L，加注比例 1颐4间歇生产井：积液轻度，3 000耀5 000 m3/d，5 天/次，150耀200 L，加注比例 1颐4间歇生产井：积液中度，1 000耀3 000 m3/d，3 天/次，100耀150 L，加注比例 1颐4泡沫棒加注制度加注方式有节流器无节流器油管加注油管加注有节流器无节流器套管加注油管加注套管加注间歇生产井：油管积液中度，1 000耀3 000 m3/d，4 根朱智勇等青石峁富水气藏泡沫排水采气工艺技术研究第 7 期73