排水采气工艺的研究与讨论
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作者: 李同川
摘 要 排水采气工艺是当前众多气田采气工艺中的一种，主要应用于有水气田的后期开采。随着气田的不断开采，气井内液体逐渐积累，需采取有效排水采气工艺，以免造成气田产效的下降。近年来，随着国际能源的日趋紧张，科学应对气田产水现象已成为国内外气田开采的重要课题。因此，对排水采气工艺进行研究，为有水气田提供决策依据具有重大现实意义。
关键词 有水气田；排水采气工艺；研究
中图分类号：TE375 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0043-01
在天然气的开发过程中，气井积液的发生主要有两大原因：一方面，随着地下气层压强的变小，气井中气流的速度减小，气体中的凝析液或既有水分因气流携带能力不足而被滞留在井筒中；另一方面，由于井内边、底水的推进以及压裂、酸化等作业措施，造成井筒内水体累积[1]。如果气井积水情况得不到有效缓解，将导致井内形成液柱，对气井的自喷能力造成消极影响，甚至导致气井因水柱压迫而停产。排水采气工艺可处理气井内因各种原因出现的积水情况，起到彻底清除或者缓解作用，在世界范围内得到广泛应用。笔者结合自身多年相关工作经验，对当前该领域内常见的几种排水采气工艺及其原理展开分析，以期对我国有水气田的采气工作提供有益的决策依据和实践引导。
1 常见排水采气工艺技术研究
1.1 泡沫排水采气工艺
泡沫排水采气，即向气井内投放某种表面活性剂（起泡剂），活性剂遇到井内积液后，随着井内气流的不断搅动，会形成大量质量较轻的稳定水泡沫。气泡界面生成后，气井内的液体被不断举升，由于井内压力环境的变化，气井底部的积液会会向气泡弱压区填充，整个反应过程至气井内水体排除干净为止。起泡剂的分散、减阻、洗涤等作用，使气井积存液体泡沫化，且泡沫能够包裹井筒内部分污垢如泥沙，使其随泡沫在气流作用下排出井外，进而达成疏导气井通道、稳定和增加产量的作用。排水采气工艺成本较低、作业方便、见效明显等优点，广泛适用于存在自喷能力不足，气流速度低于临界流速情况的气井。
1.2 优选管柱排水采气工艺
在通常情况下，油管内径与气井产量成正相关联系，内径越大，产量越高。但是，在部分气井开采的中后期，气藏含量的较少引起气层压强的降低，较大内径油管的喷发力就会不足，井内气流滑脱情况严重，引发气井积液情况发生。而缩小油管内径，则有利于天然气流速的提升，举升液体的能力也随之提高，有利于解决井内积液问题。所以，有水气井开采后期，为提高气流速度、改善气井连续、稳定携液，可考虑将原有油管更换为较小内径的油管，该方法即为优选管柱排水采气工艺。优选管柱排水采气工艺具有操作容易、免修期长、便于管理等优点；但存在气井排液量不宜过大，油管强度限制下入油管深度等不足之处，还有可能造成因压井后复产启动困难现象发生。
1.3 气举排水采气工艺
气举排水采气即利用高压气体将气井内存液抬升出井的排水方式。在具体操作中，从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中汇合，井内气体因高压而产生膨胀，进而引起井筒中混合液密度的下降，利于液体抬举，直至排除出地面，该工艺的主要原理为U形管顶替井液的流动原理[2]。气举排水采气工艺受气井斜度、气井深度以及硫化氢等因素制约较小，对单井产效提升作用明显，且可循环启动，减少井内作业频率；但因为考虑到气井底部回压因素，注入气体压力须严格控制，井内积液较难彻底清除，此外，该工艺对井内压力的增强作用，导致井内施工装置的可靠性要求提升。
1.4 机抽排水采气工艺
气田开采的中后期，气藏内部环境发生变化，对有水气井的积液处理问题，机抽排水采气工艺是常见的一种措施，该工艺的工作原理为：在有水气井中，1）采用有杆深井泵，将其和油管两者连接，然后下降到气井的合适深度。2）把深井泵的柱塞和抽油杆二者连接，利用抽油杆的持续动能产生运动循环。在上冲运动和下冲运动循环中，泵的吸入液体，通过油管动力携带液体向井外地面运动。如此往复，抽油机持续的把地层和井筒中的液体吸出地面，进而降低井筒中液柱对井底的回压，进而达到从套管分离出天然气的目的。
1.5 电潜泵排水采气工艺
电潜泵是采用多级离心泵下入井底，将气井中的积液从油管中排除，通过降低井内液面高度进而降低回压，使因水淹而停产的气井迅速恢复的一种排水采气工艺技术。该工艺排量大、扬程高、见效快，对井内水量巨大，地层压力较低的气井效果最佳。但是该工艺开展需要的电潜泵机组成本巨大，且由于运行中的高温环境极易导致配套电缆的破坏，这就对机组的下井深度产生制约；此外，气井中的腐蚀等作用，对电潜泵井下机组的使用寿命产生不利影响。
1.6 射流泵排水采气工艺
射流泵在有水气井排水用泵中相对比较特殊，它的工作原理为：动力液和地层流体的能量转换来运作的，工作时自身并不存在动力件。其工作原理是：地面泵提供的高压流体经喷嘴转换成高速动能；进而周围井液被吸入喉道充分混合，并接受动力液动量，在喉道末端，混合的高流速流体进入扩散管，空间环境的变化时流体速度短时间内发生巨大变化，引起部分动能转换为压能，而流体恰好借该压强返出地面[3]。该工艺因不含动力件，所以对出砂等恶劣工况适应良好，下井深度和排量范围大，耐磨损和腐蚀；但其地面设备庞大，维护成本高。
2 排水采气工艺发展方向
目前，排水采气工艺技术众多，且各有优劣。总体来看，未来排水采气工艺可朝以下几个方向发展：分析整合排水采气工艺，存优势去弊端、根据具体情况加强组合工艺优势，提升排水效率，扩大适用范围。随着科技的不断进步，业内对有水气藏相关排水原理的探讨不断深化，工艺及技术水平的提高，可适当加强排水采气工艺与计算机技术的结合，使排水采气工艺朝自动化、智能化方向迈进。
3 结论与建议
首先，有水气田排水工艺众多，但优点与局限性并存，具体作业时，需根据实际条件针对性选择。其次，当前排水采气市场空间广阔，在有水气田的中后期开采中效果明显。然而，仅凭既有工艺无法全面满足实际需要，尚需改进和创新。再有，排水采气工艺是一个有机的科学系统和技术工程，应根据各具体条件采用针对性开发方式，而优选排水采气工艺尚需业界同仁的进一步探究。
参考文献
[1]何庆鹰.试论排水采气工艺研究现状及发展趋势[J].中国新技术新产品，2013（05）：137.
[2]贾浩民，等.气举排水采气工艺技术研究及应用[J].石油化工应用[J].2010（06）：145.
[3]黄焕兵.排水采气工艺方法优选[D].中国石油大学，2010：11-12.
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