河南油田安棚板块排液采气工艺的研究及应用

牛　磊　李建奎　董　庆　段秋红　吴福武

[摘 要]针对河南油田安棚板块的气井在采气的过程中,地层水和反凝析油积液严重,造成采气量减少的现状,通过对安棚板块深层系凝析气藏的特点深入细致的分析。通过采用液氮气举排液,常规泵排液采气、防气泵深抽采液采气等试验,形成了安棚深层系防气泵深抽采液采气的技术体系,为安棚深层系凝析气藏的进一步开发动奠定了基础。

[关键词]井底积液 采气工艺 排液

作者简介:牛磊(1980-),男,助理工程师,2004年毕业于河南工业大学专业,现任采油厂双河油矿注水主办。

随着河南油田在安棚板块开发的深入,地层压力降低,气井筒积度增加,近井地带地层积液严重,造成气井压力低,产能低,不能连续生产。针对上述问题,我们通过对深层低渗凝析气藏采取排液采气措施的工艺研究,取得排液采气的效果,解决了多年以来安棚凝析气藏排液难的问题。提高了安棚凝析气藏的开发水平,对今后类似气井的生产具有重要的指导意义。

一、安棚凝析气藏基本情况分析

(一)地质概况

安棚凝析气藏天然气地质储量5.67 × 10⁸m³,凝析油地质储量11.7 × 10⁴t,属中低凝析油含量66-170g/m³,中低储量丰度(2.93×10⁸m³/km²)的小型凝析气藏。气层主要分布于核桃园组核三段Ⅶ13-14、Ⅷ、Ⅸ油组及大仓房,埋深3000-3500m,含气井段长达400m 。Ⅶ13~Ⅷ4、Ⅷ11~Ⅸ2、Ⅸ14-21三个层组气分布集中,气储量占总储量的80.42%,凝析油储量占总储量的81.20%。气层以中～厚层为主,厚度2～6m的层数占62.2%,厚度占67.2%,横向分布比较稳定,平面叠合较好。储层平均孔隙度和渗透率分别为5.37%和1.29×10-3µm²,具有特低孔隙度和特低渗透率特征,随埋深增加,储层物性变差。

(二)开发现状

安棚凝析气藏采用一套不规则井网、600m井距衰竭式开采。主要生产层Ⅸ14-21层段天然气储量为2.58×10⁸m³,凝析油储量4.20×10⁴m³,有安3002、安3003、安3006、泌213四口气井,层段累计产气0.3275×10⁸m³,累计产油1515.5t, 累计产水3416.6m³,目前气采出程度12.69%,油采出程度4.87%; 生产层Ⅶ13-Ⅷ4层段天然气储量为0.99×10⁸m³,凝析油储量2.6×10⁴m³,有安84、安2019、安89三口油井生产,其中安2019、安89井在气油过渡带上,累计产气0.0975×10⁸m³,累计产油4625t,累计产水12382.6m³,目前气采出程度9.85%,油采出程度7.56%。

二、目前开发中存在的问题

安棚气藏属特低孔特低渗的特殊气藏,具有以下特点:

(一)气藏自然产能低、压裂初期产量较高但递减快、供气范围小。

(二)气井井口压力下降快,递减大,藏气井目前已进入了低压低产的生产阶段,对气藏的开发十分不利。

(三)部分井生产压差已低于合理生产压差,易导致井底积液以及井底附近反凝析现象。

(四)气井含水,开采难度增加。

气藏产水给气井开采造成严重威胁,气藏含水后,增加了压力损失,造成井底积液。已成为气藏提前废弃的主要原因,并导致最终采收率偏低。

三、开发潜力评价

安棚气藏Ⅶ13、14、Ⅷ、Ⅸ1-21层(不包括Ⅸ22大仓房,安棚板块深层系Ⅸ22大仓房需进行地质研究)天然气储量为5.67×10⁸m³,凝析油储量11.7×10⁴t,共包括3个油组39个小层。目前动用了第三个层段的Ⅸ14、16、17、19小层,动用的储量占气藏总储量的36.7%,还有63.3%储量未动用。从未动储量所占的比例看,气藏还有一定的开发潜力。

四、排液采气技术研究与应用

(一)排液采气工艺技术现状

目前气井普遍采用排液采气工艺可分为:⑴ 机械法。即优选管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽排水采气工艺;⑵ 物理化学法。即泡沫排水采气工艺。这两类排水采气工艺都是技术成熟的,也是现场使用较多的工艺方法。

因安棚凝析油气藏气井普遍存在井筒积液严重的情况,我们综合考虑安棚板块气藏的地质特点、气井生产动态特点和环境条件来合理选择,以及流体性质、出砂和结垢的情况、经济投入和产出的影响等重要因素,主要从液氮气举排液采气、机抽排液采气、抽油泵综合防气措施以下三方面进行工艺研究和改进。

(二)排液采气技术原理及适用性

1.液氮气举排液采气技术原理。

多级气举排液技术原理是按U型管顶替井液的流动机理,以密度小的气体顶替井筒的液体,降低井筒内液柱密度,达到放大生产压差、快速排出井筒积液目的。气举阀的工作原理是这样的:将气体注进油套环空,第一级气举阀在额定的压力下打开,油管内液体被气体举升到地面,同时作用在气举阀波纹管上的压差减少,当第一级阀以上的液体排出后,气举阀关闭;同样道理,第二级阀打开、排液、关闭,第三级阀打开、排液、关闭直至把最后一级气举阀以上的液体排出。

选井原则:

A、对于气井进入压力较低的中后期阶段,应依靠外部能量的补充排出井筒积液,保持气井正常生产,并最大程度的延长气井的生命期。

B、根据单井的不同生产情况,对各层系凝析油含量大小和不同压力范围的气井要制定不同的排液周期。

2.深抽排液采气工艺技术

机抽排水采气工艺,泛指泵挂深度超过2000m机抽排液采气工艺,它以加深泵挂排出井筒积液,合理增大生产压差来恢复或提高气井单井产量。从整体上讲,泵挂深度加大,意味着抽油杆柱、油管柱加长,泵径减小,排液量减少;因而,对所实施工艺井,必须是地层出液量小的气井,限制了应用范围。这对实施该工艺进行评层选井提出了更严格的要求;对深抽系统装备带来不利影响,从而对系统装置配备及工艺设计提出更高要求。主要表现在:

A、机抽意味着加深泵挂,抽油杆柱、油管柱自重加大,造成抽油机负荷增加;同时,杆柱系统承载率增加,抽油杆断脱频繁;因而,对设备及抽油杆自身强度与材质提出更高要求。

B、随着泵挂深度加大,杆柱、油管柱自重加大;要保证杆柱在强度允许条件下工作,必须减小液柱载荷。为此,只能采用较小泵径工况匹配,使排液量受到限制。

C、深抽时,抽油杆柱工况条件变差,杆柱系统可靠性降低,如在高循环冲次下工作,对抽油杆使用寿命不利;只有采用较低或低冲次下工作,才能有效确保抽油杆预期使用寿命。对气井实施深抽排水时,必须根据深抽排水的工艺特点进行工艺优化设计,对系统装置进行合理配置。优选泵挂深度深抽工艺技术的关键,首先是优选泵挂深度,如果泵深选择不当,则会影响整个深抽的效果。其准则是根据气井状况和设备能力,选择最佳的泵挂深度和抽汲参数,以保证深井泵有合理的沉没压力,使泵的充满系数尽可能接近,同时充分注意冲程损失造成的不利影响,以获得尽可能多的排液量。

(三)现场应用情况及效果

1.液氮气举排液采气现场应用

对安3006,泌265,安3003进行液氮气举,泌265井经过液氮气举下8级气举阀管柱。其气举管柱设计:启动压力13 MPa;工作压力12 MPa ;设计注气量:15000m³/d;设计举深:3500m ;井口回压:2.2 Mpa。

现场试验发现气举阀(顶阀)设计关闭压力偏低(7.1 MPa),气举回压高(2-3 MPa),导致气举阀无法关闭。调高气举阀(顶阀)关闭压力压力(10.14 MPa)后,并采取措施,降低气举回压(1 MPa)。经过现场反复试验,取得成功,在套压6.5MPa、油压2MPa下,日产气9250 m³/d;自喷生产177天后关井,累计生产天然气65.8×10⁴m³,同期进行液氮气举的安3006井、安3003井,因产水量大,压力低,液氮气举后很快就不出关井没有取得开发效果。分析原因为泌265井口压力递减较缓,生产压差较大,有一定的携液能力,气举后能达到诱喷效果。而安3006和安3003井井口压力递减较大,生产压差小,无携液能力,容易造成井筒积液,从而无法生产。

2.机抽排液采气技术现场应用情况

根据机抽排液采气技术的特点,结合安3003井的生产现状,在安3003井采用机抽排液采气技术,下56mm泵,泵深1500m,冲程4.2米,冲次4次/分,油管生产,日采液7方,产油0.4吨,产气1580m³。综合分析认为是抽油泵没有采取防气措施,造成抽油泵气蚀,无法排出井筒积液。然后又在安3003井采用机抽排液采气技术的基础上采取综合防气措施,抽油泵改为38mm防气泵,泵深2500m,泵下加装KZQ-48/89防气罩,冲程4.2米,冲次4次/分,采用油管排液,套管产气的方式生产,最大限度的减少气体对抽油泵的影响,日产液20.5t,产油1.4吨,含水92.5%,日产气5261m³/d,年累计产油368吨,产气139.6×10⁴m³,取得排液采气的效果。

五、结论及建议

(一)根据气井不同生产阶段的压力变化和积液规律,在气井生产不同的压力状况下采取相应排液采气技术,以适应不同生产阶段排液需要。(二)多级气举阀的合理使用,降低启动压力,增加排液深度。(三)对压力低,产水严重的气井采取机抽排液采气技术,并对抽油泵采取防气措施,减少气体影响,保证泵工作正常,达到排液采气的目的。(四)玻璃钢抽油杆应用为机抽排水采气开辟了一条新的途径,由于其重量轻、耐腐蚀、节能的特性,采用玻钢混合抽油杆柱系统可实现大泵径匹配,增加排液能力,增加泵挂深度,有利于机抽排水采气工艺技术的提高。

参考文献

[1]罗英俊,万仁博。采油技术手册(上、下册)2006

[2]王鸿勋,张琪。采油工艺原理。北京:石油工业出版社,1989