中石化华北油气分公司采气二厂
摘要：研究气田是典型的低压、低渗、低丰度“三低”气田，单井产量低，压力递减快；随着气井开采时间的延长，地层能量逐渐下降，气井携液能力降低，气井产出的水和天然气凝析液不能及时采至地面，井筒逐渐产生积液，严重影响气井产量，甚至出现水淹停产井。应该及时更换节流器嘴，保证气井能力在一个良好的环境中得以稳定生产，尽可能地减少关闭气井次数，同时采取有效排水增产工艺技术对提高气田区块产气量的意义重大。
关键词：气田；井筒积液；井下节流；排水增产工艺
在气井开发过程中，随着地层产能的下降，气体携液能力变差，严重影响了含水气井的有效开发。文章提出采用一种新型的安装在单井井口的同步回转一体化排水增压装置，对油管进行抽吸，降低井口油压，增大油管与地层、套管的压差，通过套气喷发，带出大量积液，达到增产目的。气田的现场试验表明：该技术可大幅度提高气体流速，打破井下原液位平衡，气体携液能力大大增强，大幅度增加气井产气量和延长稳时间。
1井下节流器实验及工艺应用
选取卡瓦式节流器作为实验工具，按照设计方案在深度1900~2850m埋藏节流器，并为4个气井分别设置了相应投放深度，根据实际情况配置气嘴直径合适的装置。观察发现卡瓦式节流器在1900~2850m深度的应用效果较好，为其配备合适的气嘴直径，运行一段时间以后能够投入生产，为企业创造较大效益。目前部分气井存在一下问题：①气井实施泡排处理以后，可以辅助气井排液。实施井下节流工艺以后，气井油管中的流体流动至临界流状态，虽然开采期间节流器下游压力有所下降，但是不会对流体造成太大影响。所以，泡排处理时，无法有效激动井底，并且辅助带液目标也无法实现。②当气井加注起泡剂量累计高1000L时，无法继续向其加注起泡剂，即便是加大泵压也无法加注。当节流气井开始实施泡排时，受桥堵影响，进入气井的起泡剂比较多，而流出的不是很多，运行一段时间以后，油套环空已经被起泡剂填充满，无法继续向其中加注起泡剂。通常情况下，神木气井西部区域节流器的气嘴直径1.3~2mm。在井底添加泡排药剂，利用天然气流搅拌，最终得到的携液泡沫直径远超出该值。通过观察室内实验结果可知，起泡剂带液在流经气流气嘴时受到了阻碍，产生这种现象的主要原因在于管道流通能量有限，当泡沫破损以后，在气嘴处重新形成小泡沫，这些泡沫经过气嘴以后，从起初的连续泡沫变为间断泡沫段，最终导致携液能力大幅降低。③在实验期间，部分没有下井的节流器的气井井筒出现积液情况，产生这一现象的主要原因在于液体在气井中加大了井底回压，主要表现为井口套压值增加、油压值减小，形成一个较大压差，气井瞬间产生大波动。卡瓦式节流器的预密封作用的实现主要依靠弹簧力，想要充分发挥二次密封作用，在开启井口后必须形成上游与下游压差。当前使用的节流器密封效果比较差，经常出现失效情况，对弹簧强度进行改进处理。口径大小为27/8”的卡瓦式井下节流器使用弹簧直径大小为Φ3.2，该弹簧使用的材料为钢丝，外直径小大为Φ26.5，弹簧总体长度为115，总圈数为13。由于弹簧在安装过程中，尺寸受到一定限制，想要提高弹簧强度可以从两种途径入手进行改进，其中一种途径为增加钢丝直径，另外一种途径为减少弹簧圈数。在复产过程中，总游梁式抽油机比较适合放置到井深2400mm处；射流泵、电潜泵比较适用于水淹井复产、大水量气井排液，而射流泵、电潜泵、游梁式抽油机的设计比较复杂，需要大量投资。
2降油压套气排水增产技术
该技术是将同步回转排水增压装置安装在气井井口，通过降低井口油压P2，增大地层压力P0、套管压力P1与P2的压差，从而大幅度提高气体流速；随着P2的持续降低，假设P1不变，P1与P2的差值不断增大，油管液位上升，套管液位下降，当套管液位下降至油管底部而失去液封作用时，大量套管气与井底产气涌入油管，将油管内大量股状水托举至地面气井实现了排液，油管液位大幅度降低，同时气体通过油管液层的流动阻力也大大降低，气井出现了产气量大幅度提升的“爆发”现象此时大量的气液经装置内部的旁通流程进入管网，装置可处于低频运转或者停机状态充分利用气井的地层产能；“爆发”后的气井产量逐渐趋于稳定，为“爆发”前产量的数倍，携液能力明显增强，可以在较长时间内持续稳产排液。“爆发”前后状况示意见图1。
3同步回转多相混输泵
同步回转排水增压装置的核心设备为同步回转多相混输泵，该泵具有压缩机、混输泵和真空泵的多种功能。混输泵在设计理念上实现了原创性突破，独创气缸与转子同步回转的新颖运动形式，具有360°旋转式吸、排孔口。同步回转多相混输泵主要由圆柱体的转子、气缸和滑板构成，转子与气缸偏心布置，二者通过嵌入式滑板相连接；转子内圆始终与气缸外圆相切，二者之间形成的月牙形工作腔，通过滑板分割为周期性变化的吸入腔与排出腔，在气缸和转子处分别开设吸入孔口和排出孔口，实现介质的不断吸入与增压排出；混输泵在运转时，主轴驱动转子，转子通过滑板驱动气缸，二者分别绕自身轴心做回转运动，形成了气缸与转子之间同步回转的运动形式。
4同步回转排水一体化增压装置
装置采用集装箱结构，核心设备为同步回转多相混输泵，附加进气过滤器、变频电机、排气缓冲罐、储液罐温控回液机构、自动旁通流程、风机、冷却器、可燃气体检测仪、阀门和管路等。装置主要技术参数见表1。同步回转排水增压装置可以实现如下功能：（1）任意比例气液增压混输，进气端无分离设备，无就地排放。（2）抗泥沙、段塞流能力强，无固定压缩比，可适应气井复杂多变的生产状况。（3）具有自动旁通流程，气井“爆发”后，大量气液经旁通流程混输至管网，实现自动保护。（4）自动控制变频调速，适合产气量不同的气井。（5）具有温控回液机构。（6）监测可燃气体浓度，超高限时风机自动开启，保持橇内通风。（7）外输压力为管网压力，不改变原生产系统。
5应用实例
选取气田4口明显存在积液的气井，开展了同步降油压套气排水增产现场试验。装置采取间歇运行、激活为主的运行策略。试验选取的4口井均有比较明显的增产情况，初始套压在一定程度上反映出了地层产能，所以初始套压较高的气井增产效果更为明显，排液量可达40m3/d左右。
参考文献
[1]水平井排水采气措施时机及工艺优化设计[J].党晓峰,刘洋,李柏鹏,宁梅,吕玉海.石油化工应用.2017(03).
[2]油气井井筒完整性系统风险评估方法[J].何汉平.石油钻探技术.2017(03).