楊易駿

中國石化華北油氣分公司 石油工程技術研究院（河南 鄭州450006）

0 引言

隨著大牛地氣田不斷深入開發(fā)，氣井生產(chǎn)情況日趨變差，井筒出砂、結(jié)垢、異物堵塞及積液等均會導致水淹關井，對現(xiàn)有排采工藝提出更高的挑戰(zhàn)。前期對于不同原因?qū)е碌乃蜌饩?，現(xiàn)場已初步形成針對性的治理方法，并以各自不同的優(yōu)勢在氣田穩(wěn)產(chǎn)過程中發(fā)揮重要作用。

針對井筒出砂、結(jié)垢及異物堵塞導致水淹的氣井，大牛地已初步形成“速度管泡沫沖砂+氣舉”“油管注劑+站內(nèi)壓縮氣舉頂替”等復合排采工藝，累計增產(chǎn)氣量0.1×108m3，但其施工周期長、成本高，規(guī)模化應用潛力小[1-2]。

對于井筒積液導致水淹的不同液氣比氣井，現(xiàn)場采用泡排與環(huán)空激動降壓、液氮氣舉、制氮氣舉、壓縮天然氣氣舉、“多井聯(lián)合氣舉+環(huán)空激動降壓”“連續(xù)油管+液氮氣舉”、“套管充壓+多井聯(lián)合氣舉”等工藝聯(lián)合進行復產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，取得一定效果[3]。但存在復產(chǎn)流程拆裝繁瑣、采氣管線放空時舉液摩阻大、常規(guī)間歇泡排不能維持氣井連續(xù)穩(wěn)定攜液、長時間占用站內(nèi)放空流程而導致復產(chǎn)周期長、穩(wěn)產(chǎn)周期短、經(jīng)濟效益差及影響其他單井正常生產(chǎn)的問題。為此，基于制氮氣舉、井口排液氣舉及泡排的工藝原理，集成創(chuàng)新形成了一種“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合排采新工藝，滿足不同原因?qū)е滤偷臍饩咝е卫硪蟆?/p>

1 復合工藝原理及優(yōu)點

該工藝是通過膜制氮車在常溫下直接從空氣中分離出高純度（＞95 %）氮氣，經(jīng)壓縮機車增壓后將高壓氮氣從井口注入水淹井的油套環(huán)空或油管內(nèi)，降低井筒內(nèi)液體的密度及舉升過程中的滑脫損失、提高舉升壓力，同時進行井口放空排液減小舉液摩阻使氣井成功復產(chǎn)，之后再用連續(xù)泡排工藝維護生產(chǎn)，從而達到水淹井經(jīng)濟高效復產(chǎn)及長效穩(wěn)產(chǎn)的目的。

與其他工藝相比，該新工藝結(jié)合了制氮氣舉及井口排液的優(yōu)點，并優(yōu)化了常規(guī)泡排工藝，優(yōu)點如下[4-8]：①制氮車采用先進膜分離技術，直接從空氣中分離制取氮氣，資源豐富、就地取材、成本低廉，滿足連續(xù)排液要求；②氮氣為惰性氣體，作為氣舉介質(zhì)，安全系數(shù)高；③排出氮氣壓力高（＞35 MPa），掏空深度大（＞3 600 m），排量高且穩(wěn)定可調(diào)（900～1 200 m3/h），方便井口放空控制；④制氮及增壓裝置均采用車載撬裝移運，結(jié)構(gòu)緊湊、機動靈活、適應性強；⑤氣舉時采用井口排液車進行放空排液，不僅降低井筒的舉液摩阻，而且不影響其他單井正常生產(chǎn)；⑥連續(xù)泡排采用站內(nèi)泵連續(xù)加注擴大稀釋比例的泡排劑，改善了井筒內(nèi)的流態(tài)，利于氣井長期穩(wěn)定攜液。

2 復合工藝設計

2.1 選井原則

通過理論研究與現(xiàn)場試驗攻關，大牛地氣田“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝實施選井原則如下：①地質(zhì)復產(chǎn)潛力大；②油、套連通；③井場道路完好且無工農(nóng)關系；④井口采氣樹及閥門完好，利于氣舉復產(chǎn)過程中關鍵節(jié)點控制；⑤常規(guī)及前期復合工藝無法經(jīng)濟高效復產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的中高液氣比水淹氣井。

2.2 工藝流程

結(jié)合不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩卫碓砑艾F(xiàn)場實際情況，其工藝流程包括油管疏通、油套管同時充壓、環(huán)空氣舉及井口排液等三部分。其中，油管疏通流程為：空氣→空氣壓縮機→空氣凈化恒溫裝置→氮氣分離膜→氮氣增壓車→水淹井油管→采氣管線→放空管線→分液罐→放空排液；油套管同時充壓流程為：空氣→空氣壓縮機→空氣凈化恒溫裝置→氮氣分離膜→氮氣增壓車→水淹井油套環(huán)空→水淹井油管→地層；環(huán)空氣舉及排液流程為：空氣→空氣壓縮機→空氣凈化恒溫裝置→氮氣分離膜→氮氣增壓車→水淹井油套環(huán)空→水淹井油管→井口排液車→放空排液。圖1為該工藝流程示意圖。

2.3 階段劃分

根據(jù)現(xiàn)場該復合工藝流程，考慮施工進度及壓力節(jié)點控制，其施工階段分為以下4個部分。

1）管線連接及試壓階段。對于非油管堵塞導致水淹的氣井，用2套雙公接頭及旋塞閥分別連接制氮車、增壓車與套管一側(cè)閘閥之間的管線及井口排液車與采氣樹7號閥之間的管線；或?qū)τ谟凸芏氯麑е滤偷臍饩?，?套雙公接頭及旋塞閥連接制氮車、增壓車與采氣樹7號閥之間的管線；完畢后均進行氣舉相關設備試壓（井口、油管及氣舉管線試壓均不低于30 MPa）。

2）油、套管同時充壓或油管單獨充壓階段。氣舉開始后，對于非油管堵塞導致水淹的氣井，關閉井口回壓閥、利用井口制氮車對水淹井油、套管同時進行注氣合壓，充至油、套壓平衡，關井恢復8～12 h；或?qū)τ谟凸芏氯麑е滤偷臍饩?，先油管加注甲?00～300 L，然后利用井口制氮車對油管進行單獨充壓，待油壓出現(xiàn)突降后、站內(nèi)降壓帶液1 h，直至疏通油管。

3）油套環(huán)空氣舉及井口排液階段。待油、套管同時充壓完畢或油管疏通后，導通井口制氮車油套環(huán)空氣舉及排液車放空流程，同時開始井口制氮氣舉及井口放空排液，直至水淹井復產(chǎn)成功。

圖1 “制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝流程示意圖

4）穩(wěn)定生產(chǎn)階段。氣井成功復產(chǎn)后，壓力、流量穩(wěn)定。穩(wěn)定生產(chǎn)30 min后，氣井無異常，停止氣舉、啟動站內(nèi)注醇泵24 h連續(xù)加注已擴大稀釋比例的泡排劑，并做好氣井穩(wěn)產(chǎn)。

3 復合工藝現(xiàn)場試驗

3.1 選井情況

根據(jù)選井要求，選取3口油套連通且不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩甃1、L2、L3開展現(xiàn)場試驗。其中L1井受井筒內(nèi)積液的影響，在常規(guī)泡排工藝的維護下仍無法攜液生產(chǎn)，最終發(fā)生水淹關停；L2、L3井由于越冬生產(chǎn)期間油管頻繁堵塞造成氣井攜液不暢而導致水淹關停。3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩厩闆r見表1。

3.2 效果分析

對表1中選取的3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩_展了“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗，試驗過程中各水淹井的油壓及制氮車的泵壓變化如圖2～圖5所示。試驗前后各井綜合采氣曲線如圖6～圖8所示。

由圖2～圖8可知：L1井2014年7月21日投產(chǎn)，初期能夠自主攜液，生產(chǎn)446 d后開始采用常規(guī)泡排工藝（間歇加注，藥水比例為1:10）輔助排液。隨著生產(chǎn)時間延長、氣井攜液能力逐漸變差，于2018年8月28日發(fā)生水淹關井。期間2次采用“泡排+制氮氣舉”常規(guī)復產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工藝，復產(chǎn)均不徹底，僅生產(chǎn)50 d再次水淹關井（平均穩(wěn)產(chǎn)周期25 d）。2018年11月13日，采用“油套管同時注氣合壓+環(huán)空氣舉+井口排液”方式對該井進行“制氮氣舉+井口排液”復合作業(yè)，注氮氣8 200 m3，最高泵壓22.7 MPa，經(jīng)過8 h排液后，舉出積液1.94 m3、氣井成功復產(chǎn)。之后采取大稀釋比例（藥水比例為1:20）24 h站內(nèi)連續(xù)加注泡排劑6～10 L/d維護生產(chǎn)，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)543 d，生產(chǎn)時率提高11.7 %，泡排劑用量減少4 018 kg。截至2020年5月12日，該井日增產(chǎn)氣量11 330 m3、累計增產(chǎn)量615.223 6×104m3，穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)效果顯著。

表1 3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩厩闆r

圖2 L1井“制氮氣舉+井口排液”試驗過程中油套管同時充壓壓力變化曲線

圖3 L1井“制氮氣舉+井口排液”試驗過程中油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖4 L2井“制氮氣舉+井口排液”試驗過程中油管疏通及油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖5 L3井“制氮氣舉+井口排液”試驗過程中油管疏通及油套環(huán)空氣舉壓力變化曲線

圖6 L1井“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗前后綜合采氣曲線

圖7 L2井“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗前后綜合采氣曲線

圖8 L3井“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗前后綜合采氣曲線

L2與L3井均由于越冬生產(chǎn)期間氣溫低、壓力高、產(chǎn)液量大，油管頻繁堵塞而導致水淹關井。期間采用“泡排+壓縮天然氣氣舉”“泡排+環(huán)空激動”“泡排+鄰井高壓氣舉”等復產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工藝，無法高效復產(chǎn)及長效穩(wěn)產(chǎn)。2017—2018年，先后對兩口井采用“制氮正舉疏通油管+環(huán)空氣舉+井口排液”方式進行“制氮氣舉+井口排液”復產(chǎn)作業(yè)，之后用站內(nèi)連續(xù)加注擴大稀釋比例的泡排劑進行輔助排液，均達到顯著的復產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果。

2017—2019年在大牛地氣田共進行3口井的“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗，有效率100 %，共注氮氣19 776 m3，氣舉15.3 h，累計排出積液7.38 m3，日增產(chǎn)氣量32 071 m3，累計增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3。各試驗階段均取得了良好效果（表2）。

4 復合工藝經(jīng)濟評價

4.1 成本計算

通過“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗跟蹤可知，其成本主要包括相關設備的運行費用、藥劑費用與人工成本等，通過計算可得：L1、L2、L3井的總成本費為20.5萬元。

表2 3口中高液氣比水淹井“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗不同階段相關數(shù)據(jù)

4.2 經(jīng)濟評價

3口不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩_展“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝試驗后，穩(wěn)產(chǎn)周期＞534 d，日增產(chǎn)氣量32 071 m3、累計增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3，累計創(chuàng)效2 729.675萬元，投入產(chǎn)出比為1:133，具有顯著的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論及建議

1）針對不同原因?qū)е滤偷闹懈咭簹獗葰饩纬闪瞬町惢摹爸频獨馀e+井口排液+連續(xù)泡排”復合排采工藝技術，為同類氣藏水淹井治理提供了參考依據(jù)。

2）現(xiàn)場試驗3口井，作業(yè)成本為20.5萬元，穩(wěn)產(chǎn)周期均大于534 d，日增產(chǎn)氣量32 071 m3，累計增產(chǎn)氣量2 353.168 1×104m3，累計創(chuàng)效2 729.675萬元，投入產(chǎn)出比為1:133，應用效果及經(jīng)濟效益顯著。

3）經(jīng)濟、快速、高效排液是大牛地氣田開發(fā)中后期氣井效益開發(fā)的首要問題，建議在不同原因?qū)е滤偷某咭簹獗葰饩羞M行擴大試驗，探索“制氮氣舉+井口排液+連續(xù)泡排”復合工藝的應用界限，滿足不同類型水淹氣井的經(jīng)濟高效排采需求。