撬装压缩机气举辅助泡排工艺试验与效果评价
摘要
靖边气田气井普遍表现为低渗、低压、低产的“三低”特点，气井生产到一定程度后不同程度地产出地层水，随着气井的压力和产气量逐渐降低，导致气井携液能力下降，无法实现自喷带液生产，气井生产后期泡沫排水采气效果逐渐变差。靖边气田气井普遍含有H2S、CO2等腐蚀性气体，机械气举排水采气工艺无法长期有效实施。为此根据靖边气田泡沫排水采气工艺应用和气井生产实际，在靖边气田开展了撬装压缩机气举辅助泡沫排水采气工艺试验。试验结果表明，该项排水采气工艺对于水淹气井复产和产水气井连续助排效果明显，为低压、低产的水淹井、弱喷产水气井排水采气探索出了新的排水采气工艺措施。
气井的携液能力一般是随着气井产气量和携液流速的增加而增大，对于实施泡沫排水采气措施的气井，当气井压力降低，产气量递减到泡沫排水有效携液流速下限时，泡沫排水效果变差，甚至无法携液生产[2]。目前靖边气田已有泡沫排水气井因能量低，无法携液而积液停产。为了增强泡沫排水气井的携液能力，需要辅助一定的举升能力。为此，本文根据靖边气井泡沫排水采气工艺实施情况，经过分析论证，开展了撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺试验。
1 撬装压缩机气举辅助泡排工艺原理
1.1 工艺原理
泡沫排水是向井筒注入的起泡剂与井筒积液混合，在天然气流的搅动下，会产生大量低密度含水泡沫，从而使井筒液体的密度和表面张力等发生改变，降低井筒液体密度和最小携液流速，减少液体沿油管壁上行时的“滑脱”损失，能够有效提高气体的卸载和举升能力。当气井产量递减到一定程度后，这种工艺措施就会受到限制。采用撬装小型压缩机对本井产出气进行压缩后，通过油套环空注入井筒，为泡沫排水提供辅助气举能量，克服泡沫液在井筒中的流动阻力，提高举升效果，工艺流程图（见图1）。
1.2 工艺特点
撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺是在分析泡沫排水采气工艺合理应用条件的基础上，优化气举排水采气压缩机使用的技术参数，以起泡剂起泡降低液体的密度、提高举升能力为主导，小型压缩机提供小气量辅助举升能力为依托提出的一项排水采气工艺[3][4，5]。该工艺是将本井产出气或者被气举井所在集气站外输气作为工艺气进行压缩，在控制合理的注气参数下将天然气小排量的注入被气举井的油套环空，同时向被气举井的油套环空或者油管中注入适量的起泡剂，实现泡沫排水和气举双重功效的温和、连续的排水采气过程。
复产初期采用适当的大排量注气，同时加注起泡剂，加速排出井内积液；气井复活后减小排量，诱导和激活井底能量，避免注气自循环，减少井底积液，保持稳定生产。
该工艺旨在实现低压、低产的积液气井复产和维持长时间连续助排生产，避免大功率压缩机气举强举、强排对气井产层的伤害，力求提高“三低”气井的排液效果，为低渗气田的产水气井排水采气提供技术支撑。
2 装置运行参数确定
2.1 基本情况
靖边气田主力气藏深度3200～3700m，气体成份以甲烷为主，平均含量93.89%，属干气。下古气层天然气组分中普遍含有H2S、CO2等腐蚀性气体。气井有不同程度的产水，水型以CaCl2为主，部分气井产出水中的Cl－含量较高，总矿化度最高达388g/L。气藏非均
质性强，各区块气井产能差别大，低产井日产气量1×104m3左右，单井日产水量最高达40m3，部分产水气井的井口压力已接近集输系统压力。
2.2 工艺参数
根据靖边气田气井生产特点，对气举辅助泡排连续排水采气携液能力进行了计算分析。
2.2.1 起泡剂用量
在气举辅助泡排工艺实施过程中起泡剂的使用量和加注浓度必须满足气液比与合理携
液量之间的关系[2]，保证最佳携液量。
2.2.2 气举压力 气举复产过程中气举压力大于20MPa，连续辅助泡排过程中气举压力略大于气井生
产套压。
2.2.3 气举气量根据气举效率和稳定排液压力计算，压缩机二级排气气举气量应满足大气量的复产排
液需要，同时满足小气量辅助泡排生产，气井气举气量达到0.5~1.6×104m3/d，即可满足气举辅助泡排排水采气工艺要求。
2.2.4 压缩机组压缩机进气压力3~5MPa，二级排气压力上限25MPa，天然气发动机功率100~120kW，压缩机供气量0.5~1.6×104m3/d。
小型撬装压缩机机组按照结构简单、投资低、自动控制为思路进行设计[5]。工艺设备主要由撬装注气压缩机组、泡排设施、消泡、分离处理装置等组成。将压缩机组和起、消泡剂加注设备撬装化，一口井气举辅助泡排生产稳定后可以转移到另外一口积液井，便于移动、安装和管理。
2.3 药剂选型及加注参数
根据靖边气田气、水质特点，通过起泡剂的起泡和携液能力、稳定性及配伍性实验研究，筛选了抗高矿化度地层水的高效起泡剂和相对应的消泡剂，结合气井生产参数，优化了药剂的用量和加注参数，起泡剂用量与地层产出水的比例为1:1000~3:1000，起泡剂与消泡剂用量比例为1:1.2。
3 现场试验及效果评价
2011年，在靖边气田的GX-1井开展了复产及连续助排工艺试验。
3.1 气井基本情况
GX-1井是靖边气田一口产水气井，日产水25m3，日产气2×104m3，井口油压5.6MPa，此前长期采取泡沫排水措施生产。从2009年8月开始无法正常生产，积液停产。
3.2 小型撬装压缩机气举辅助泡排复产工艺试验
试验环境期间环境温度为-14~-20℃。复产前向井内加注50L起泡剂，后启动机组试压至25MPa后，转入注气流程注气气举复产，注气压力22.5MPa，注气量为600m3/h，井内起泡剂开始发泡导致管内流动阻力增大，注气压力快速上升。后调整注气量调整至150~230m3/h，注气压力在14.3~20.4MPa之间波动，持续稳压小气量气举，2h后井筒积液缓慢举出。当井筒积液流动稳定后，注气量稳定至430m3/h，注气压力与套压基本持平并稳定在12.4~12.9MPa之间。此时，GX-1井瞬时流量由开井前的0.37×104m3/d上升至2.11×104m3/d，气井开始排液，初期排液量小，并带有大量泡沫。气井出水后调整注气量在500~600m3/h之间，套压在11.5~13.2MPa之间波动，此阶段GX-1井瞬时流量在2.5~6.5×104m3/d之间波动，气井排液增多，气井复活。气举复产过程曲线（见图2）。撬装压缩机气举辅助泡排复产工艺试验在GX-1井取得了成功。撬装压缩机的注气压力可达到25MPa，注气量可根据实际情况调整（130～630m3/h）。
3.3 小型撬装压缩机气举辅助泡排连续助排工艺试验
2011年6月，在GX-1井开展了小型撬装压缩机气举辅助泡排排水连续助排工艺试验，试验情况（见图3）。
从图3和表1试验数据分析可知，撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺试验效果较为明显，气举辅助泡排助排生产期间气井生产稳定，排液效果好，日产水量由采取单一泡排时的7.6m3提高到20m3，日增产气量1.29×104m3，增产效果明显。
4 结论及认识
通过研究和试验，撬装压缩机辅助泡排排水采气工艺在GX-1井的现场应用取得了较好的效果，得到了以下几方面的认识：
（1）撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺是在泡沫排水采气后期依靠压缩机辅助能量实现连续助排。小型压缩机小排量连续助排能够实现一个低伤害、温和的排水采气过程，特别对于低压、低产气井较为适用，能够有效地排出井筒积液，同时达到增产的目的。
（2）撬装压缩机气举辅助泡排排水采气工艺可应用于低产积液停产气井的有效复产，也可用于产水气井连续稳定助排生产，可提高排水采气效率，排水效果优于单一的泡沫排水采气和压缩机气举排水采气。
（3）该工艺使用的设备机组功率小，采用撬装化设计，可实现移动作业，安装、操作方便。
参考文献：
［1］李建奇，等.靖边气田马五1＋2气藏相对富水区成因及开发［J］.天然气工业，2005，25（9）:89-91.
［2］胡世强，等.气井泡沫排水采气动态试验分析［J］.天然气工业，2008，28（12）：83-85.
［3］张书平，等.撬装式小直径管排水采气工艺技术［J］.天然气工业，2008，28（8）：92-94.
［4］黄艳，等.气举—泡排组合排水采气工艺技术的研究与应用［J］.钻采工艺，2001，24（5）：49-63.
［5］刘虎，等.天然气压缩机在排水采气中的应用［J］.压缩机技术，2006，49（4）：43-48.
文章摘自《石油化工应用》2012年9月
中图分类号：TE375文献标识码：A文章编号：1673-5285（2012）09-0011-04
作者：任涛，尚万宁，贾浩民，牛斌，李治，许飞，郝小云，吕玉海，宁梅
（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）