靖边气田排水采气工艺试验及效果分析.pdf

第 3 4卷第 3期 天 然 气 勘 探 与 开 发 靖边气 田排水采气 工艺试验及效果分析 尚万宁 ， 李颖川 李治2 贾浩民 张耀刚 ( 1 ． 西南石油大学2 ．中IN／ i ~t 长庆油 田公司第一采气 厂) 摘要针对靖边气田低渗无边底水气藏的地质特征和产水特征， 结合靖边气田的开发工艺模式， 在总结历 年排水采气工艺试验效果的基础上 ， 优选和优化了适合靖边气田的排水采气工艺， 并提出了低压、 低水气 比气井复 合排水采气工艺技术思路， 为气田产水气井的中后期高效开发提供了技术支撑， 对类似气藏排水采气工艺的选择 和应用具有一定的借鉴意义。图4表 4参5 关键词靖边气田 低渗无边底水气藏排水采气工艺试验效果分析 靖边气田位于鄂尔多斯盆地 中部 ， 主要开发下 古奥陶系马家沟组碳 酸盐岩储层 的天然气 ， 其气藏 属低渗、 低丰度干气气藏 ， 无边 、 底水。随着气 田的 持续开发， 地层压力的逐渐降低 ， 产水井逐渐增多 ， 在气田局部区块形成相对富水 区， 导致气井 的携液 能力变差 ， 造成部分气井难以自喷带液生产 ， 甚至因 井筒积液而停产， 严重影响了气藏的均衡开发。如 何选择适合该类气藏及工艺条件的排水采气工艺和 配套技术 ， 并实施有效排水采气 已成为靖边气田产 水气井高效开发的主要课题。 1 靖边气 田地层产 水特征及开发工艺 模式 1 ． 1 地层 产水特征 靖边气 田地 层 产水 规 律 和产 水特 征研 究 表 明⋯ ， 靖边气 田下古气藏地层水在横向上呈块状或 透镜状分布， 气、 水共存 。气藏 中不存在 “ 边水 ” 或 “ 底水” ， 找不到绝对 的气 一水边界 ， 但在一些 区域 地层水又集 中产 出， 形成相对富水 区。气井出水时 间普遍较早 ， 产水井表现 出产水量小、 产能低 、 稳定 的特点。产出地层水矿化度相对较高 ， 产出的天然 气中普遍含有 H S 、 C O 等腐蚀性气体。 1 ． 2 开发 工艺模式 靖边气 田是长庆气 田最早投入开发的气 田， 主 要以 “ 三多 、 三简 、 两小 、 四集中” 的靖边地面集输工 艺模式开发 J ， 即多井高压集气、 多井注醇、 多井加 热炉加热 ； 简化井 口、 简化布站、 简化计量 ； 小型橇装 脱水、 小型发 电； 集 中净化、 集 中甲醇 回收、 集 中监 控、 集 中污水处理。 2 常规排水采气工艺应用分析 产水气井排水采气工艺技术始于 2 0世纪 5 O年 代的美国 J ， 经过近 6 O年 的发展 ， 已形成了多种成 熟的排水采气工艺。近年来在新工艺方面主要有同 心毛细管技术 、 天然气连续循环技术、 井下气液分离 同井 回注技术 、 井下排水采气工艺等 J 。我国于 2 0 世纪 8 0年代引入柱塞举升排水技术。经过近 3 0年 的发展 ， 逐步形成了优选管柱、 泡沫排水 、 气举 、 机 抽、 电潜泵、 射流泵等工艺技术， 在现场应用中取得 了很好 的效果 。 但这些工艺在靖边气田的推广应用需要进行优 选和优化配套 。主要表现为 ： ①靖边气 田地处沙漠、 高原地带， 外部环境恶劣 ， “ 多井高压集气 ” 工艺模 式决定 了单井场无人值守 ， 大型设备和常电作为动 力源的工艺实施成本高 ； ②集气站采用橇装三甘醇 脱水 ， 产出的地层水矿化度高 ， 泡排工艺实施过程 中， 易造成脱水装置盐结晶堵塞 ； ③产出的天然气中 酸性气体含量高， 井下管柱、 工具易腐蚀 ； ④气井深 度一般都大于 3 5 0 0 m， 且气井产量低 ， 连续油管、 电 潜泵等排水采气工艺成本较高。 作者简介尚万宁， 男， 1 9 7 2年 出生 ， 1 9 9 3年毕业于西南石油学院， 高级工程师， 博士研 究生； 主要从事气田开发 工艺研 究和管理 工作。地 址 ： ( 7 1 8 5 0 0 ) 陕西省靖边县 第一采气厂。电话 ： ( 0 2 9 ) 8 6 5 0 5 3 1 6 ， 1 3 8 9 2 2 9 3 5 2 8 。E— ma i l ： s h a n g w n 2 0 0 2 @y a h o o ． c o l n , c n 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年 7月出版 3 技术对策及气井精细管理 3 ． 1 技术对策 靖边气 田下古气藏富水 区有限封闭， 水体不活 跃 ， 如果处理不当， 会对气 田的开发带来较大影响。 基于对 富水 区的研究 和认识 ， 制定 了以 “ 内排 外 控” 、 “ 以排为主” 的开发技术对策 ， 即富水区边缘气 井合理控制产量 ， 严格控制水体外侵 ； 富水区内部气 井加强排水采气和精细管理 ， 确保产水气井连续稳 定生产 。 3 ． 2 气井精细管理 对于携液能力强的高产气量产水气井， 采取合 理的工作制度保持连续平稳生产 ； 对于携液能力不 足的低产气井 ， 采取配套的排水采气工艺措施保持 稳定携液生产。 4 排水采气工艺选择及 配套 靖边气 田从 2 0 0 0年开始开展排水采气工艺试 验和研究 ， 在借鉴 国内外排水采气工艺的基础上， 结 合气 田开发实际， 不断优选、 改进和集成配套排水采 气工艺 。 4 ． 1 柱塞气举排水采气工艺试验 柱塞气举排水采气工艺是将柱塞面作为气液之 问的机械接面， 利用气井 自身能量推动柱塞在油管 内进行周期性地举液 ， 阻止气体上窜和液体 回落， 减 少滑脱效应 ， 增加问歇举升效率。在工艺试验中， 结 合靖边气田产水气井井况， 优化气举工艺参数， 同时 对井 口装置流程进行了改造。G 2— 9井等 3口气井 的现场试验表明， 该工艺对问歇生产的产水气井能 够有效降低油套压差， 提高携液能力。 4 ． 2 泡沫排水采气工艺优化及应用 由于所产地层水矿化度高 ， 在泡排工艺实施过 程中， 易形成脱水撬盐结晶堵塞 ， 因此对起、 消泡剂 和分离装置要求高。同时由于气井分散 ， 需要确定 经济合理的加注工艺方式。为此 ， 在泡排试验过程 中， 对药剂优选 、 参数优化 、 工艺流程配套、 加注方式 等方面进行了优化和完善。 ( 1 ) 药剂优选及参数优化 分析认 为， 矿化度和气水 比是影响泡排效果 的 重要参数。通过室内起泡剂、 消泡剂 的综合性能评 价实验， 优选适合靖边气 田不同类型产水气井的起 泡剂 、 消泡剂 ； 同时根据气井水气 比变化和现场试 验 ， 确定合理的加注参数 ， 实验参数见表 1和表 2 。 46 表 1 靖边气 田排水起泡剂综合 实验评价 表 2 现场试验泡排药剂加注浓度参数表 气液比( 1 11 ／ m ) 3 0 0 0 0 30 0 0 3 ( ) 0 0o 产水量( I n ) > 5 > 5 1 ～ 5 0 ． 3 0 ． 2～ 0 ． 3 0 ． 1～ 0 ． 2 < O ． 1 0 ．2 8～ O．1 2～ 消泡剂加注浓度 ( ％ )) ’ 0 3 6 0 ． 4 2 0． 28 ‘O1 2 ( 2 )加注方式 结合地面_ L 艺特点 ， 确定靖边气 田泡排药剂的 加注方式。在夏季 ， 起泡齐 0 采用集气站注剂泵通过 注醇管线连续加注 ； 在冬季 ， 采用加药车从井 口问歇 加注 ， 对于低产水气 井采取井 口投加固体排液棒。 消泡剂在集气站内连续泵注。在消泡剂注入处增加 雾化装置 ， 以提高消泡效果。在分离流程中增加二 二 级分离 ， 应用 立式气液聚结等精细分离器， 有效提 高 r 气液分离效果 ， 减轻脱水橇盐结晶堵塞。 ( 3 ) 现场应用效果 现场试验表 明， 泡沫排水采气工艺对提高气井 气体携液能力 ， 缩小气井生产油套压差 ， 保证产水气 井连续稳定生产具有较好的效果。靖边气田目前 已 实施泡沫排水采气 3 0余 口井， 年增产气量约 0 ． 5 6 X1 0 m ， 见表 3 。 表 3 靖边气 田泡沫排水采气增产气量统计表 4 ． 3 高压气源井气举排水采气工艺试验 高压气源井气举排水采气工艺是结合靖边气 田 因滚动开发而 高低 压气 井并存 的现状 ， 考 虑气 田 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 3期 天 然 气 勘 探 与 开 发 “ 多井高压集中集气、 多井集中注醇” 的地面工艺模 式 ， 而提出的一项因地制宜的排水采气工艺措施 。 ( 1 ) 工艺原理 将接入同一集气站的高压气井的天然气通过已 有的地面注醇管线连续注入被气举的低压产水气井 的油套环空 ， 使被气举气井 的井筒积液从油管连续 举 出， 并通过被气举气井的采气管线输送至集气站 ， 实现连续气举助排排水采气 。工艺 流程 图见 图 1 。 靖边气 田同一集气站有高压气井 ， 且生产比较稳定 ， 生产过程中不产水或产水量很小 ， 压降速率小， 能够 满足连续气举 的要求 。采用 已有的注醇管线作为注 高压气管线 ， 流程改造简单。 图 1 高压气源井气举助排排水采气流程示意图 蛊2 0 三 R1 0 幽 0 昌 一 棚 ， 、 宣 一 ■ * ( 2 ) 现场试验及实施效果 通过井筒节点分析， 以及注气管线的摩阻、 压力 损失 ， 确定合理 的注气运行参数和工艺制度后 ， c 6 — 2井 2 0 0 8年 8月开始试验高压气源井气举生产， 生产情况见图 2和表 4 。 试验结果表明： 高压气源井气举助排排水采气 工艺流程简单 ， 运行设备少， 投资低， 适用于产水相 对稳定的低水气比井 ， 增产效果明显。 4 ． 4 小型撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺 试验及效果 ( 1 ) 工艺原理 将本井产出气或者被气举井所在集气站外输气 作为工艺气进行压缩 ， 然后注入被气举井 的油套环 空或者油管 ， 提供助排驱动能量， 同时向被气举井 的 油套环空或者油管 中注人适量的起泡剂 ， 实现连续 的排水采气过程( 图 3 ) 。 ( 2 )工艺设计特点 以撬装压缩机组气举为核心 ， 将提供高压天然 气源的压缩机组撬装化 ， 便于移动和管理。通过合 理控制注气压力、 流量 、 起消泡剂加 注量等关键参 数 ， 对产水气井实施连续助排。 ( 3 )现场试验及效果 陕9 3 井是靖边气田一口产水气井， 开井初期日 产水2 5 m 左右。随着气井生产时间的延长， 压力降 低， 产气、 产水量下降， 井筒 出现积液现象。2 0 0 6年 开始进行泡排生产， 2 0 0 9年底泡排效果变差 ， 2 0 1 0年 0 8- 7—1 ： L 0 8— 7 — 1 08 —8 —1 5 0 8— 9— 2 9 0 8—1 1 —1 5 0 8一I 2 —2 8 0 9—2 —1 1 09 —3 —2 8 0 9—5 —1 2 09 ～6 —2 6 气举 复产 0 8 —8—1 5 0 8 - - 9 —2 9 0 8 —1 1～l 6 0 8 —1 2— 28 0 9 —2— 1l 0 9— 3— 2 8 0 9 —5 —1 2 0 9— 6— 2 6 日 期 图 2 C ． 6—2井生产 曲线图 表 4 试验期间生产情况统计表 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年 7月出版 去 黧釜 压缩 机 图3 小型撬装压缩机气举 助排排水采气 工艺流程示意图 6月开展 了小型撬装压缩机气举辅助泡排排水连续 助排工艺试验， 生产情况见图4 。 从图4可知， 陕 9 3井气举辅助泡排助排生产期 间气井生产较为稳定 ， 排液效果较好， 日产水量由采 取单一泡排 时的 1 2 m。提高到 2 0 m ， 日增 产气量 1 ． 1 71 0 m ， 增产效果明显。 5 结论与认识 ( 1 ) 靖边气 田属典型的低渗无边底水气藏 ， 受 气井产 出气气质、 水质和地面集输工艺模式的影响， 常规排水采气工艺在靖边气 推广应用需要结合现 场实际进行优化和配套完善。 ( 2 ) 经过现场试验和优化完善， 泡沫排水采气 l丁艺在靖边气田取得 了较好的实施效果， 是 目前靖 边气田产水气井主要采取的助排措施。 ( 3 ) 高压气源井气举助排排水采气工艺试验效 果较好 ， 对于辖有高压气井 的集气站的产水气井可 实施该工艺。 ( 4 ) 建议进 步开展小型撬装压缩机气举辅助 泡排排水采气工艺试验和应用， 以及常规工艺 的复 合应用 ， 促进气 田产水气井的有效开发 。 图 4 陕 9 3井撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺试验曲线图 参考 文献 1 李建奇， 李安琪， 张振文， 等 ． 靖边气田马五 + ： 气藏相对 富水区成 因及开发 [ J ] ．天然气 工业 ， 2 0 0 5 ， 5 ( 9 ) ： 8 9— 91 ． 2 徐勇， 穆谦益， 杨亚聪， 等 ．长庆气 田开发模式及地面配 套工艺技术 [ J ] ； 天然气工业 ， 2 0 1 0 ， 3 0 ( 2 ) ： 1 0 2— 1 0 5 ． 3 ( 美) 詹姆斯 利著 ．何顺利， 顾岱鸿， 田树宝， 等译 ．国 4 8 一 2 0 E ● 兰 曼 一 栅 ● l 【 】 一 州 { L 皿 外油气勘探开发新进 展丛 书( 六 )气井排 水采气 I M]． 北京 ： 石油_ L 业 出版社 ， 2 0 0 9 ． 4 周际永， 伊向艺， 卢渊 ．国内外排水采气工艺综述[ J ] ． 太原理工大学学报 ， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 增刊 ) ： 4 4— 4 6 ． 5 张书平 ， 吴革生 ， 白晓弘 ， 等 ．撬装 式小直径管排 水采气 工 艺技术[ J ] ．天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 ( 8 ) ： 9 2— 9 4 ． ( 修改 回稿 日期2 0 1 0—1 2— 0 6 编辑景岷 雪) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m