朱 慶 張俊杰 謝 飛 曾 誠

（中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦，四川 瀘州 646001）

0 引言

隨著采出程度的提高，有水氣田的剩余儲量逐步減少，氣藏能量逐漸衰減，氣體不能有效地攜帶地層產(chǎn)出的全部液體，造成井筒及井底附近逐步積液［1］。井筒液面升高，使井底壓力增加，產(chǎn)氣量進一步降低。如果不能有效排出積液，大量的積液最終會使氣井水淹停產(chǎn)［2］。天然氣井井底積液是氣水同產(chǎn)井開發(fā)過程中普遍存在的問題，選擇有效的排水采氣工藝技術(shù)，是延長氣井生產(chǎn)周期、提高采收率的關鍵。因此，研究并試驗新型排水采氣技術(shù)對有水氣田后期開發(fā)具有重要意義［3］。

1 渦流排水采氣技術(shù)原理

井下渦流排水采氣技術(shù)是通過井下渦流工具，把井筒中流體的紊流流態(tài)調(diào)整為呈渦旋上升的環(huán)膜流流態(tài)，利用渦旋上升的特性，提高氣體的攜水率，降低最小臨界攜液流量［4］，減小井筒摩阻損失，可充分利用氣井自身能量有效排出井底積液，提高排水采氣效果［5］。在螺旋狀的流向中，向上的分速度將攜液的氣體向上垂直輸送一定的距離，并利用動能克服介質(zhì)向下的重力，將流體傳送出井口；其沿著中心旋轉(zhuǎn)的分速度對介質(zhì)產(chǎn)生一定的離心力，將密度較大的介質(zhì)在靠近管壁的位置傳輸，密度較小的介質(zhì)在中心部位傳輸；管壁附近的液體層主要依靠軸向上升速度帶動，同時也依靠管壁間的毛細力向上傳輸，在井筒中形成了兩個通道，中間部分是氣體通道，靠近管壁為液體環(huán)形通道，形成一個氣態(tài)、液態(tài)各自是有相對獨立通道的力學模型［6］。將兩相流的紊流輸送流態(tài)，變成了在各自對應通道的單相流態(tài)［7］，大幅度提高了總體攜液能力。

2 現(xiàn)場應用分析

蜀南地區(qū)老氣田多為有水裂縫性氣藏，生產(chǎn)中氣藏普遍出水，成為挖潛生產(chǎn)的重點和難點，研究試驗井下渦流排水采氣技術(shù)具有重要意義。蜀南氣礦H11井井底及井筒積液嚴重，采用氣舉排液生產(chǎn)一段時間后，2012年1月再次水淹，被迫停產(chǎn)，關井前產(chǎn)氣量為0.6×104m3／d，產(chǎn)水量為8 m3／d。2012年5月17日，在該井下入二級井下渦流工具，開展渦流排水采氣試驗。其中一級工具下入井深2 105 m處安裝，二級工具下入井深1 356 m處安裝，同時開始氣舉排水生產(chǎn)，于2012年5月29日成功復活該井，復產(chǎn)初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以看出，下入井下渦流工具后，氣井產(chǎn)氣量逐步上升，產(chǎn)水量逐步下降，生產(chǎn)狀態(tài)趨于穩(wěn)定。

試驗前后氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比（在同等條件下比較，試驗前生產(chǎn)數(shù)據(jù)按歷史數(shù)據(jù)中相近參數(shù)對比）如表2、圖1所示。

從表2、圖1可以看出，應用渦流排水采氣技術(shù)工藝，逐步建立井筒渦流流態(tài)，改變了原來油管內(nèi)的多相流態(tài)，產(chǎn)氣量大于最小臨界攜液流量，有效地排出了井筒液體，使井筒不再積液。在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)為井口油套壓差、產(chǎn)氣、產(chǎn)水相對穩(wěn)定，實現(xiàn)了氣井連續(xù)排液生產(chǎn)，取得了顯著的增產(chǎn)效果。

表1 蜀南氣礦H11井生產(chǎn)數(shù)據(jù)表

表2 蜀南氣礦H11井試驗前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比情況表

3 結(jié)論及建議

1）井下渦流排水采氣技術(shù)能夠?qū)⒕仓辛黧w的紊流流態(tài)調(diào)整為呈渦旋上升的環(huán)膜流流態(tài)，從而提高攜液能力，減小井筒摩阻損失，可充分利用氣井自身能量有效排出井底積液，提高排水采氣的效果。

2）蜀南氣礦H11井通過現(xiàn)場試驗成功復產(chǎn)，證明井下渦流排水采氣技術(shù)具有可行性。該技術(shù)可降低氣井最小臨界攜液流量，提高氣井攜水率，增大井底生產(chǎn)壓差，顯著提高氣井產(chǎn)氣量，并實現(xiàn)氣井平穩(wěn)生產(chǎn)。

3）渦流排水采氣技術(shù)適用條件為：① 由于井筒及井底積液導致的產(chǎn)量下降或水淹停產(chǎn)等生產(chǎn)問題；② 氣井具有一定的自噴能力，若停噴，需輔以其他復產(chǎn)工藝恢復自噴生產(chǎn)；③ 氣井為油管生產(chǎn)，且井筒液面以上油管必須完好。

4）建議根據(jù)具體井況合理設計井下渦流工具，采用系統(tǒng)并且優(yōu)化的方案，擴大現(xiàn)場應用規(guī)模，使渦流排水采氣技術(shù)更廣泛地應用于有水氣田的高效開發(fā)。

圖1 蜀南氣礦H11井試驗前后采氣曲線圖

［1］李士倫.天然氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

［2］金忠臣，楊川東，張守良，等.采氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［3］樂宏，唐建榮，葛有琰，等.排水采氣工藝技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2011.

［4］劉廣峰，何順利，顧岱鴻.氣井連續(xù)攜液臨界產(chǎn)量的計算方法［J］. 天然氣工業(yè)，2006，26（10）：114-116.

［5］Mingaleeva G R.On the mechanism of a helical motion of fluids in regions of sharp path bending［J］.Technical Physics Letters，2002，28（8）：657-659.

［6］Ali A J， Scott S L， Fehn B J.Investigation of New Tool to Unload Liquids from Stripper-Gas Wells［C］.pa?per 84136-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，5-8 October 2003，Denver，Colorado：SPE，2003.

［7］Dougherty Sr G A，F(xiàn)ehn B J，Smith T B.Apparatus and method for creating a vortex flow:US Patent 4，7，160，024［P］.2007-01-09.