机抽排水采气工艺在高产液气井上的应用及生产制度优化分析

发表时间:2020/10/10   来源:《工程管理前沿》2020年18期   作者:崔梦迪
[导读] 大牛地气田北部地区高产液气井井数较多
       崔梦迪
        (中国石化华北油气分公司采气一厂, 河南省 郑州市 450000)

        摘要:
大牛地气田北部地区高产液气井井数较多,此类气井配产远低于临界携液流量,通过常规的泡沫排水工艺无法实现连续生产,气井频繁水淹。X1井为典型的高产液气井,投产后即无法连续生产,通过引进机抽排水采气工艺,通过油管排液、套管采气的生产方式,并通过优化生产制度,实现了气井压力上涨后周期性稳定生产的目的,也为今后高产液气井的治理提供新的思路。
关键词:高产液井  水淹  机抽排水  制度优化
        
1  前言
1.1 研究背景
        大牛地气田北部区块为高含水区域,单井日产气0.65×104m3,产水4.4 m3,平均水气比高达6.7,整体生产特征表现为低产能、高产液,气井携液能力差,大部分气井需要泡排辅助排液保证正常生产,但对于部分更高产液气井而言,现有的泡沫排水工艺、速度管工艺以及气举复产工艺等现有手段无法满足其持续生产,水淹频繁,稳产期短,为保证气井产能得到释放,此类高产液、易频繁水淹气井后续生产需引入新的工艺来满足其排水稳产的目的。
1.2 研究内容
        (1)机抽排采工艺介绍以及现场开展的适用条件;
        (2)现场工艺选井依据、条件;
        (3)工艺应用情况及生产制度优化研究。
1.3 取得的主要成果
        2017年12月选择X1井安装井口机抽设备,2018年1月开始试运行机抽排水效果,通过采用 “井底气液高效分离+油管采液+套管采气+井口防喷”的抽油机排液采气技术,可有效解决井筒积液气井不能正常产气的问题,该井在试抽初期,抽油机每运行30小时左右,油管排液30方左右,可套管采气0.5×104m3左右,通过后期的生产制度的不断摸索和优化,同时从经济效益评价,目前该井正常运行阶段,机抽26小时可产气0.42×104m3左右,生产较为平稳,作为大牛地第一口运用机抽排水工艺气井,在现场引用和制度优化方面,可为今后其他机抽排水试验井提供参考和借鉴,具有一定的指导意义。
2  机抽排采工艺介绍以及现场开展的适用条件
2.1 工艺原理
        相对于其他排水采气工艺,机抽工艺能够通过机抽泵,持续将井底液体带出井筒。前期生产模式以油管抽液、套管采气为主,井底积液减少、压力上涨后,开井生产贡献产量。机抽排水采气工艺对于产液量大、产气量高的气井,实施效果相对明显。
2.2 工艺适用条件
        (1)气井具备一定产能。
        (2)泵挂深度<2000m时,排量<80方/天;泵挂>2000m时,排量为25-35方/天。
        (3)工艺需要电网或发电机等稳定的电力来源。
2.3 工艺优缺点
优点:
(1)直接将泵置于井下,只要有足够泵挂深度,就能满足低回压排水采气;                 (2)装置简单,工作可靠,可用天然气和电作动力,易实现自动控制;                     
        (3)不受采出程度影响,能把气采至枯竭。
        缺点:
        (1)气体对泵效影响大,易气锁无法排液;    
        (2)井口井喷失控风险较高;
        (3)需要人员定期对机抽设备巡检保养,增加人工成本;                   
        (4)需长期连续供电,对分散较远井,需有单井连续发电能力,增加了推
        广难度。

3  现场工艺选井依据、条件
3.1 试验井生产概况
        X1井投产于2014年,无阻流量2.338×104m3/d,88.9mm油管生产,投产初期油压10MPa,套压10MPa,配产1.0×104m3/d,投产后生产17天即由于高产液导致水淹关井。随后通过气举充压复产、关井恢复压力均无法有效稳产,后期水淹关井。
        2017年4月井筒静压测试结果显示:1583米处存在变密度界面,下部梯度0.866 MPa/100m(2700米)实测静压15.428MPa,积液严重。
3.2 选井依据
根据机抽排水工艺适用条件,X1井满足工艺试验条件:
(1)产能条件:X1无阻流量2.338×104m3/d,至试验前地层中部流压为14.118MPa,气井具备一定产能。
(2)产液条件:试采日均产液23.8 m3/d,试采末期日均产液5.6m3/d,在泵挂深度大于2000m条件下,排量满足排液要求。
(3)地理条件:X1井管线长度0.36km,冬季排液管线无冻堵问题,且集输气站较近,便于现场巡检管理。
3.3 地面工艺与集输方式
通过采用 “井底气液高效分离+油管采液+套管采气+井口防喷”的抽油机排液采气技术,可有效解决井筒积液气井不能正常产气的问题;X1井2017年11月井口进行改造安装抽油机,采用套管产气,油管排液后气液混输至集气站的地面集输工艺, 2017年12月30日开起机抽排水采气生产制度。
4  X1井机抽排采生产制度分析与优化
4.1生产制度分析
X1井在2018年1月-2月以及2018年11月15日-12月18日两个时间段内,试验了在不同的:机抽排采制度参数调整下的生产情况,排采制度参数包括:
(1)抽吸时间:抽油机启动进行排水作业的时间长度,h;
(2)抽涨压差:机抽排水结束套压与初始套压的差值,MPa;
(3)生产压降:气井生产结束套压与初始套压的差值,MPa。
根据X1井在不同制度参数下的生产情况,分析得出以下两个结论:
4.1.1 抽涨压差与抽吸时长的相关性
第一阶段(2018年1-3月)试验中,其抽涨压差与抽吸时长的相关性如图1所示。根据散点图的趋势分布线可以明显得出:抽涨压差与抽吸时长成线性正相关关系,即随着抽吸时间的增加,抽涨压差均匀增长。
第二阶段(2018年11月-12月)试验中,其抽涨压差与抽吸时长的相关性如图2所示。根据散点图的趋势分布线可以得出:抽涨压差与抽吸时长在大体上仍呈线性相关关系,但其相关性与阶段一相比变差,推测可能是受设备损耗和井底积液变化影响。



图4-2 抽涨压差与抽吸时长相关性散点图(阶段二)
4.1.2 在相同生产压降范围下,产气量与生产时间的相关性
根据第一阶段生产数据中生产压降平均在6MPa左右的几组生产周期,可以看出在生产压降相差不大时,产气量与生产时间成正相关关系,即在相同的生产压降下,随着流量的控制、生产时间的增长,产气量有一定的增长。

        
        
图4-3 生产时长与产气量相关性散点图(阶段一)
4.2 生产制度优化
    由生产制度分析得出的两个结论,我们可以根据现有的生产情况对X1井进行生产制度优化,具体的优化内容如下:
        1)结合第一阶段排采制度表现出的相关性规律,根据第二阶段到目前的实际排采情况,在停止生产机抽排水阶段,以2.5MPa的初始抽吸压力为基准,抽油机以4次/min的冲次条件下,机抽时间达到30h左右,抽吸出液量达到17方左右,套压值可以达到7.5MPa左右;
2)在机抽排水结束后,以7.5MPa的初始压力,470m3/h的流量生产13个小时压力降至2.5MPa的管网压力,产气量可以达到6110m3。
5 结论
一、机抽排水的抽涨压差与抽吸时长呈线性正相关关系,但第二阶段中,两项的线性相关关系明显差与第一阶段,下一步可对导致相关性变差的影响因素进行分析,并对生产制度进行相应更改。
二、根据第一阶段的生产情况,在生产压降相差不大情况下,产气量与生产时间成正相关关系。在后期生产过程中,可根据实际生产需要,控制流量,适当延长生产时间,增加总产气量。
三、在目前的生产状况下,优化出的生产制度为:抽油机以4次/min的冲次条件下,机抽30h左右,抽吸出液量约17方,套压值可以达到7.5MPa;生产阶段,以7.5MPa的初始压力,470m3/h的流量,生产至2.5MPa的管网压力,产气量可以达到6000m3以上。
        
参考文献
[1]黄艳,石映. 深井机抽排水采气工艺技术的研究与应用[J].钻采工艺,1999.22(2):24-27
[2]卢富国.机抽是一项有效的排水采气后续工艺[J].钻采工艺,1999.22(4):27-29
[3]杨志,栾国华,梁政.机抽排水采气配套新技术的研究与应用[J].天然气工业,2009(05):85-88
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