李文彬　劉浩　李旭光　黃濤　趙虹宇

（1.中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南鄭州　450000；2.常州大學石油工程學院，江蘇常州　213016）

渦流排水采氣工藝在大牛地氣田的應用

李文彬1劉浩1李旭光1黃濤1趙虹宇2

（1.中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南鄭州450000；2.常州大學石油工程學院，江蘇常州213016）

針對大牛地氣田氣井產量低，超過80%的井都需要借助排水措施輔助生產，氣田于2013年引入了渦流排水工藝，在具有代表性的D1-1-186直井與DPH-14低產水平井進行應用，都取得了較好的應用效果。采用兩級井下渦流排水工藝，D1-1-186直井產氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d；DPH-14低產水平井能有效遏制氣井的積液減產，使產氣量穩(wěn)定在14 000 m3／d。分析了渦流排水工藝原理，以及該工藝在大牛地氣田直井、水平井上的應用及所取得的顯著應用效益，為渦流排水工藝在氣田的進一步推廣應用提供了參考依據(jù)。

大牛地氣田渦流排水采氣直井水平井應用

0　引言

大牛地氣田位于陜西省榆林市與內蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗、烏審旗交界地區(qū)，面積為2 003 km2，位于鄂爾多斯盆地北東部、伊陜斜坡北部，氣田為孔隙型低滲—特低滲氣驅氣藏，地質特征表現(xiàn)為“一大、一多、一強、四低”，即儲量規(guī)模大，含氣層位多，儲層非均質性強，壓力系數(shù)低，儲層滲透率低，儲量豐度低，單井產量低；單井產量從幾百立方米到幾萬立方米不等，直井平均日產氣量只有0.7×104m3，水平井平均日產氣量不到2×104m3。超過80%的井都需要借助排水措施輔助生產。為了解決氣田低壓低產井排水采氣工藝，引入了渦流排水采氣工藝。

1　渦流排水工藝原理

井下渦流排水工藝是基于改變氣液兩項流體的流動方式，主要通過以下兩個方面提高氣井的排液能力：一是兩項混合紊流變成兩項分層、單項渦流層流，降低流動摩阻和滑脫損失［1］。二是徑向離心作用產生的額外附加壓力和液體與油管壁的毛細吸附力疊加，防止液體滑脫倒流［2］。

圖1　渦流排水工具組成圖

渦流排水工具的核心組成是一個圓柱形的內實體和外面的螺旋葉片，如圖1所示。其主要作用是將進入內實體和井筒之間由螺旋葉片分割的螺旋形空腔的介質流體沿著螺旋面進行加速，實現(xiàn)改變流體運動方向和提高流速的功能［3］。當氣液兩相混合流體進入渦流工具時，流體的過流面積減小，使流體加速，并沿著螺旋導流帶向上做渦流運動，將液相流體甩向管壁，在管壁上形成液膜，中間形成氣柱。相當于在油管中形成了兩個通道，中間部分是氣體通道、靠近管壁的環(huán)形通道是液體通道，形成一個綜合作用的氣態(tài)、液態(tài)各自相對獨立的向上傳輸通道［4］。將兩相流的紊流流態(tài)、變成類環(huán)狀流動，中心以連續(xù)氣柱向上運動，管壁附近液膜螺旋上升運動［5］。越靠近管壁流體的密度越大，含液量越高，形成一個密度梯度，使介質在傳輸中相互之間的摩擦力減??；同時離心作用產生的額外附加壓力以及液體與管壁的毛細吸附力減少了液體的滑脫損失［6］。

2　應用情況

2.1應用目的

驗證井下渦流排水工藝在大牛地氣田的適用性能否維持絕大多數(shù)直井正常排液生產；能否維持絕大多數(shù)水平井正常排液生產，防止低產水平井積液減產、水淹；確定渦流排水采氣工藝的適用條件；驗證單級渦流的有效作用距離。

2.2在直井的應用

在直井中選取了具有代表性的D1-1-186井作為直井應用井，該井于2010年12月2日投產，2013年10月19日工藝安裝，日均產氣量為7 500 m3，日均產水量為0.49 m3，與大牛地氣田直井的平均水平相近。氣井的相關基礎數(shù)據(jù)如表1所示。

該井渦流工藝安裝前后的生產情況如圖2所示。從圖2可看出，該井安裝渦流工具后，氣井的生產得到明顯改善：①產氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d，增產2 700 m3／d，增產率達到36%。②降壓帶液情況得到明顯改善，從安裝之前的1～2次／d降壓帶液下降到基本不需要降壓帶液。③氣井生產時率從94.29%上升到98.92%。

2.3在水平井的應用

在低產水平井中選擇了DPH-14井作為應用井，該井于2012年8月18日投產，日產氣25 000 m3、產液5.5 m3。到2013年6月19日安裝工具時日均產氣14 100 m3、產水8.55 m3，為大牛地氣田典型的低產水平井（表2）。

表1　D1-1-186井井下渦流工藝相關參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖2　D1-1-186井采氣曲線圖

該井井下渦流工藝安裝前后的生產情況如圖3所示。從圖3可以看出該井安裝渦流工具后生產情況得到明顯改善：①降壓帶液得到明顯改善，從安裝之前的2～3次／d下降到基本不進行降壓帶液。生產時率從89.7%上升到98.9%。②遏制住了氣井的進一步減產，避免了氣井積液水淹。安裝工藝前期產量下降速率達到380 m3／d，安裝后產量在14 000 m3／d上下波動，產量未繼續(xù)下降。③生產更加穩(wěn)定。工藝運行穩(wěn)定后產氣量維持在13 500～14 000 m3／d，產水量維持在4 m3／d左右。

表2　DPH-14井井下渦流工藝相關參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖3　DPH-14井采用井下渦流工藝前后采氣曲線圖

3　結論

1）驗證了井下渦流排水工藝在大牛地氣田是可行的。在兩口具有代表性的D1-1-186直井與DPH-14低產水平井進行應用，都取得了較好的應用效果。

2）D1-1-186直井采用兩級井下渦流排水工藝實現(xiàn)了正常排液，產氣量從安裝前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d。

3）DPH-14低產水平井采用兩級井下渦流排水工藝有效遏制積液減產，使產量穩(wěn)定在14 000 m3／d以上。

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（編輯：李臻）

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2095-1132（2015）06-0030-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2015.06.008

修訂回稿日期：2015－10－08

國家科技重大專項（2011ZX05045）。

李文彬（1988－），助理工程師，從事天然氣開發(fā)相關工作。E-mail：907761386@qq.com。