排水采气工艺的研究与讨论
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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