超深高温高压气井排水采气技术的运用价值

超深高温高压气井排水采气技术的运用价值

张磊,赵凡,梁小涛

（长庆油田长北作业分公司，陕西 榆林 719000）

摘要：通常情况下，井深超过六千米的井为深井，且深气井具有高温高压特点。为降低气藏水侵带来的影响，提升气藏采收效率，一般使用排水采气技术治理。而超深高温高压气井仍旧存在技术欠缺，因此，本文对超深高温高压气井排水采气技术的运用进行探讨，以望借鉴。

关键词：超深高温高压气井；泡沫排水；排水采气技术

引言：合理气藏治水，是确保气田稳定生产，实现均衡开发的前提。目前，主流的气藏治水手段为排水采气技术，主要包括泡沫排水、电潜泵排水等多种手段。而由于部分气田受条件限制，所采取的工艺与普通气井存在差异，因此，为助力超深高温高压气井稳定生产，对排水采气技术进行研究，具有十分重要的意义。

1泡沫排水技术的研究与应用

1.1泡沫排水技术

    泡沫排水技术的实际技术原理是在油气井处于能量不足，无法将井筒中的液体携带至地表的情况中时，由操作人员向井筒内投入泡排棒，待泡排棒在筒内积水的作用下溶解后，通过天然气流对其进行搅动，让其变为大量低密度的含水泡沫。以此来改变井筒内部气体与液体的汽水流态，从一定程度上降低液体滑脱。从而实现在保持地底层能量不发生改变的前提下，提高气流垂直举升能力与携带液体的能力，实现将井筒积液排出的目的。

1.2泡沫排水实验井况

    为达成研究目的，本次实验在位于某盆地处的裂缝性致密砂岩气田中选取一井深约为7350m的评价井进行实验。该井的完井方式为套管射孔完井，初始地层压力约为123MPa，初始地层温度约为176℃。该井至今为止投入生产约为8年，油压约为90MPa，日均产气量约为60×104m3，在其投入使用五年后，经由地面计量核水，证实该井存在出水情况，并且在这之后，该井的油压产量明显下降，产水量则持续上升。产出水的类型为氯化钙水型，其密度约为1.1g/cm3，水中的氯根浓度约为11.5x104mg/L，且其矿化度较高。

    另一口实验井的钻井深约为8040m，完井方式为套管射孔完井，初始地层压力约为128MPa，初始地层温度约为183℃，于五年前投入生产。其投入生产之初，生产较为稳定，但于投入生产半年后，其产气量突然出现大幅度下降，并于两年后出现产水量与氯根浓度升高等现象，最终经检测核实，确定该井存在出地层水的现象。

1.3泡排剂的选取

    将上述两口实验井分别设置为1水样与2水样。根据两口实验井的实际生产情况，以及其内部温度和流体性质等因素，对其进行起泡剂性能评价与选取。根据评价结果，最终选用泡排剂为UT-8X型泡排棒。结合实际应用单井集输工艺，在使用过程中不考虑在井中加注消泡剂。

1.4泡排剂加注量设计

    起泡剂的加注量使用设计应根据实际的井筒积液量的大小以及加注浓度确定，其计算公式为：

    首次加注量=（气井积液量*加注浓度）*2

    正常加注量=气井积液量*加注浓度

    出于对两口实验井皆为首次投入泡排棒考虑，本次实验中的投入计量按首次加注量公式计算。在设计泡排棒的消耗量时，应结合射孔层位及以上的地层水质量进行计算，其剂量约为地层水质量的0.3%～0.5%左右。由于实验井内部不存在压力梯度监测数据，因此本次实验中，1号实验井地层水积液按4900m进行计算，2号实验井按照5050m进行计算。经过相关公式计算后，得出结论为1号实验井应投入剂量为泡排棒184根，2号实验井中投入泡排棒剂量为196根，其中，所有泡排棒的规格均为1kg/根[1]。

1.5泡排棒加注工艺

    在进行实际操作时，应将泡排棒投放装置在采气树上安装好，并且打开采气装置的上下部阀门。随后，向其装置中注入清水直至注满，并关闭上部阀门，将试压泵连接到投放装置压力表处的针型阀上，将数据设置为进口压力的1.5倍进行试压工作。在进行试压时，需要注意的是应使用分级打压的方式验证其密封性，当打压至目标数值时，关闭试压阀门，并观察其数据变化，若五分钟后其数值降至小于0.5MPa即为测试通过。随后关闭压力表处针型阀，将试压泵与压力表连接处泄压至0MPa后拆除，回装压力表。打开针型阀，将投放装置整体压力泄压至0MPa，并关闭下部阀门与针型阀，检查清蜡阀门与采油树主阀是否处于打开状态，采油树双翼阀门是否处于关闭状态。最后投入泡排棒，将装置上部阀门打开，放入泡排棒，关闭上部阀门，打开下部阀门，让泡排棒在重力的作用下自行下落至井筒内，完成投棒操作。关闭下部阀门，打开针型阀，将投放装置泄压至0MPa后，关闭针型阀。重复上述操作，直至泡排棒全部投入至井筒中。

1.6泡排棒使用情况

    在完成投棒操作后，对两口实验井分别进行闷井操作，在闷井时长达24h后开井，在有关数据检测后发现，两口实验井的产水量、油压以及产气量等数据虽有变化但不明显，未达到实验预期的效果。

    在实验原因调查时发现，该气田属于超深高温高压气田，其气井油压较高，产气量也较高，但见水速度较快，且其气井在见水后迅速水淹，导致其产能急速下降，且携带液体能力较差。实验前，一号实验井处于即将停喷的状态，而二号实验井则处于已停喷的状态，产能极低甚至无产能。因此，在投入泡排棒后，发泡剂虽然已经溶解，但因无产能的原因，无法搅动液体形成泡沫，从而导致实验失败。且由于气井属超深井，泡沫在排出时沿程损失更大，地层能量不足，导致气泡无法排出。因此，综上所述，泡沫排水采气技术不能够满足超深高温高压气井的采气排水需求

[2]。

2气举排水技术的研究与应用

2.1气举排水技术

    气举排水技术的技术原理是通过在现有的油管中，增设一根小口径管柱，并利用压缩机或是高压气源经该管柱注入井中，让注入气体与井筒内部的流体混合均匀，降低流体密度，从而形成高速流体，再经过小口径管柱与油管之间的环空，将气液混合体排出，达到最终排水的目的。

2.2技术优势

    气举排水采气技术是通过现有油管中下入小孔径管柱的方式实现的，因此，在实际的操作过程中无需人员井下作业，也不需要其他井下运动部件的协助，工艺以及操作流程相对简单，且其适用性较广，在竖井、定向井与水平井中都表现出了一定的技术优势。该技术的适用情况也较为广泛，其具体操作不受气井深度、气井温度以及气液比等数据的影响，且在其操作过程中，利用压缩机对其进行增压操作后，能够通过循环注入气体实现连续排液的目的，生产制度调整较为灵活，也可以根据实际应用情况对其进行改进。

2.3流程设计

    经过出于多项影响因素以及实际情况的考虑，本次实验中选取Pipesim软件对不同影响因素下的实验情景进行模拟计算。最终选定外径为38mm、壁厚3.2mm的连续油管作为气田的排水管柱。进口注入氮气气体压力为28MPa，连续油管内部全部为气体，下深5200m。出于对长期使用的需求，本次试验中选用管材为2205材质的连续油管。

2.4实验结果

    利用气举排水技术，在1号实验井与2号实验井分别进行了现场排水实验，油管下深皆为2000m左右。其中，1号实验井中注气量约为2000m3/d，油压2MPa，排水量240m3/d。2号实验井注气量约为3000m3/d，油压2MPa，排水量约为405m3/d.两口实验井均在此次实验中达到了预想中的排水效果，降低了地层水对气田的影响以及其推进的速度，从而达到了良好的保护效果。

    在后续的实际应用中，操作人员对其有关参数进行优化，通过对注气量大小的调整达到了提升排水量的效果[3]。

结论：综上所述，在超深高温高压气井的排水采气技术研究中，气举排水技术因其良好的技术优势，在排水采气工作中体现出优秀的使用价值。且因其技术特点，可以对其进行一定的优化改进，达到更加良好的使用效果。气举排水技术的成功应用对超深高温高压气井排水技术领域的研究有着十分重要的意义。

参考文献：

[1]马群,徐鹏海,蒋国军，等.超深高温高压气井排水采气技术研究及应用[J].天然气与石油,2023,41(02):112-120.

[2]孟遥,赵一心,刘仲伟，等.天然气排水采气技术的若干问题研究[J].石化技术,2022,29(12):225-227.

[3]张伟,刘智锋.排水采气工艺技术研究[J].辽宁化工,2021,50(05):747-749.