泡沫排水采气工艺在大牛地气田的运用分析

2022-09-10

大牛地气田位于陕蒙交界地区、属于鄂尔多斯盆地, 是中国石油化工股份有限公司华北分公司开发地区之一, 是我国天然气能源最重要的生产基地。开发初期的大牛地气田, 存在部分气井, 这些气井产生的水会严重影响天然气正常生产。为完善气田开发, 提高能源生产效率, 大牛地气田引入了泡沫排水采气工艺, 并获得了显著成效。

1 大牛地气田气井对排采工艺的要求

大牛地气田属特低渗致密砂岩气藏, 在十几年的开采过程中, 相继建造了37口气井、6个气藏, 但就开采工作质量、效率而言, 气井却使得大牛地气田面临着相当严峻的工作考验。一方面, 天然气遇水会产生凝析油, 传统工艺不能将多余液体消耗, 致使开采工作的行动压力过大, 产量降低。另一方面, 传统工艺下入深度很浅, 气井大多会无法满足连续携液需求, 致使井口处的油套压逐渐增大, 失去开采能力。经多年实践验证, 开采人员发现泡沫排水采气工艺, 可控制水举升至地面的气流速度, 进而影响、改变举升泡沫的气流速度。这一工艺优势, 使大牛地气田的开采障碍问题得以有效解决, 但排采工艺要想有效落实, 仍需解决下列几点问题:气井的产水量无法精确估计, 因此需针对性的计算气液比和积液量, 使水举、泡沫气流速度在正常值范围内;为保证排水采气能够抓准时机, 需完善相关措施, 对比实验数据和资料, 联系现场开采现状。上述工艺要求缺一不可, 它直接影响了泡沫排水采气工艺的技术质量和水平。

2 泡沫排水采气工艺原理

天然气的开采工艺与其他矿藏开采工艺差不多, 基本原理是相通的, 主要分三个步骤, 内容有:首先, 从开采层到气井底层存在多孔介质流动, 这些介质会干扰开采工作, 因此向井内注入一定数量的起泡剂, 可以有效降低这些介质的表面活性, 使其与气井底部的积水有机的融合在一起, 借助天然气搅动。其次, 积水与起泡剂搅动充分后, 会变成含水泡沫, 这些泡沫会随着气流从井底举升到地面, 由地面上的工作人员集中处理, 以避免泡沫流入开采设备给生产工作带来不必要的麻烦。最后, 在管线加入设备前, 向管线内注入消泡剂, 将气井底部、管线内的多余泡沫去除。从泡沫排水采气原理上看, 起泡剂和消泡剂是泡沫排水采气工艺制胜的关键, 它能够高效的消除气井底部的积水, 并将其携带到地面上来, 还能控制好开采过程中的相关设备不受起泡剂、消泡剂等干扰物质影响, 完善各工艺流程, 使开采质量、效率大幅度增加。

3 泡沫排水采气在气田的运用情况

泡沫排水采气工艺在实际操作的过程中, 会出现诸多问题, 如:流动介质从垂直管道中流出, 无法与起泡剂相融合, 工艺在高、中、低气井中的应用效果各不相同, 在实际操作中很难协调、处理完善;气井中的气流能量不足, 会导致变成含水泡沫的井底积水, 形成顽固性积液, 致使气井被水淹甚至停止井喷。因此, 为消除这些工艺障碍影响, 需在不同位置气井开采工作中, 使用相应的处理措施, 方可有效完成开采任务。

3.1 在高产井上的应用

对于高产气井而言, 井底流动介质相对较多, 垂直管道下潜深度过大, 则天然气流的上升流速要求便会提高。此外, 在不同位置, 井道中的温度也会不同, 会干扰起泡剂与积水的融合效果。因此, 工作人员需制作长度达的井筒, 直抵产水层, 顺着井筒投放起泡剂, 如此, 可保护起泡剂反应效果稳定, 弥补高产井气流能量不足问题。

3.2 在中产井上的应用

中产井可选择连续排泡工艺, 启动气源诱喷, 待井底积液排除后, 再行开采。从产层到井底, 从井口到下游用户, 中度地层水会进入预先设置好的井筒, 相对于高产井而言, 其气流能量相对充足, 但要想达到连续生产效果、完成开采任务, 还需加大起泡剂含量, 在井口使用鼓风机, 扩大起泡剂与积水的接触面积, 让二者能够完全融合, 形成含水泡沫。如产层出现井筒积液、油压降低等问题, 则为了不影响气井本身的能量优势, 需利用中产井的气流能量优势, 疏导气水通道, 提高起泡剂的纯度, 以改善或恢复气井生产能力的助采措施。

3.3 在低产井上的应用

低产井的地层潜力最大, 井底积液的产生原因众多, 这时引入泡沫排水采气工艺, 稳定生产, 需对低产井进行全方位的监测和试验。一方面, 定期进行加注起泡剂, 根据起泡剂容量和含水泡沫的生成量, 确定井底积液随着温度、时间变化的特征情况, 拟定初级工艺计划和方案。在实践开采中, 实时监控套压、气流能量、井底积水含量等指标数据, 并按照预先设计继续排泡生产。由于低产井的开采工艺操作起来相对简单, 所以开采人员对其开采质量、效率要求很高。

4 结论建议

上文提到, 泡沫排水采气工艺的应用效果显著、携水能力强, 适用范围广。未来几年, 该工艺的研究价值会进一步提升, 成为天然气开采的核心技术支柱, 为稳固工艺质量和效果, 让泡沫排水采气工艺的技术影响更加独立、更加完善, 笔者结合多年工作经验, 提出以下几方面建议, 来提升工艺应用效果和质量。

大牛地气田使用的起泡剂大多为UT11、PD-PT、XH-6三种药剂, 工艺形成之前, 需进行多次、反复的泡沫排水试验, 方能确定工艺流程和具体操作步骤。因此, 无论是井筒积液判断, 还是加药量确定, 亦或是加注工艺选择, 都需小心谨慎。

4.1 井筒积液判断

要想将间歇生产井真正转变成连续生产井, 需准确定义不同深度的气井连续排液的临界流量, 以此为指标, 评估、分析井筒是否存有积液, 积液的容量大概是多少, 进而精准确定起泡剂的含量, 使泡沫排水效果更加好。一方面, 掌握井筒积液的程度, 选择加药量和加药时间, 计算公式为:

井筒积液量

实践证明, 大牛地气田可适用于多层合采, 气井中的积液量较大, 大多都在1000kg以上, 为尽可能提高起泡剂的起泡能力, 使井底积水与起泡剂融合速度加快, 可选用浓度在12-15%左右浓度的起泡剂, 并适当增减容量, 使其携液能力逐步增强, 不致干扰开采工程。

4.2 合理加药量的确定

众所周知, 起泡剂的水溶液界面张力很大, 如起泡剂在注入气井之后, 会被周围环境所同化, 其界面张力会随着起泡剂浓度的降低而降低, 致使起泡剂融合效果大幅度减弱。为此, 在引入泡沫排水采气工艺时, 需根据气井界面张力的浓度变化, 随机加用药量, 使起泡剂在气井底部的浓度不受环境所影响, 始终保持在规定的浓度范围之内。考虑到大牛地气田多半是高矿化度地层, 其吸附水的能力很强, 所以需依靠现代化学技术, 有目的、有针对性的提高起泡剂的浓度和功能影响。使其在通过化学药剂的加入, 解除气水流动通道堵塞, 减少“滑脱”损失, 提高气流的垂直举液能力。

摘要：通过对大牛地气田气井基本情况的分析, 提出对排采工艺的基本要求。根据泡沫排水工艺的机理、适用范围进行泡沫排水工艺在大牛地气田适用性的理论分析, 再结合泡排工艺在高、中、低产井上的实际应用效果, 验证了泡沫排水工艺在大牛地气田的适用性及运用边界条件。基于此, 本文将结合泡沫排水采气工艺, 深度解析其在大牛地气田的运用方式。

关键词：泡沫排水采气工艺,大牛地气田,运用分析,研究与应用