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摘要：油田天然气开采业起步较晚，天然气储层地质状况复杂，在天然气的开采过程中，自喷持续时间短，需要应用排水采气技术助采。本文分析了排水采气配套工艺及特点，并给出了优选方式，对天然气开采技术的发展有一定借鉴价值。
关键词：排水；采气；工艺优选；应用
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-425-01
1 前 言
随着勘探开发天然气的能力和技术水平的不断提高，对天然气的经济目标的要求也在不断增长，力求以较少的投入来获得较多的经济油气产量、经济储量和经济采收率，我国已发现的天然气气藏的地质特点和储层物性的特殊性，给采气施工带来了很大的困难。边水或底水驱气藏在开采过程中，尤其是当进入生产中后期后，往往均程度不同地存在气水同产。气井出水后，如果气流量较大、水量较小，将呈环雾流流态，水以水滴形式由气体携带至地面，此时气体呈连续相而液体呈非连续相；当气相流量、流速降低或产水量增加，气体不能再提供足够的能量使井筒内的水连续流出井口时，部分液体必然沉降、聚集在井底，出现“井底积液”。排水采气是解决“气井积液”的有效方法，也是水驱气田生产中常见的采气工艺。
2 排水采气工艺类型及特点
2.1柱塞气举排水采气法
利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。柱塞气举的能量主要来源于地层，但当地层能量不足时，也向井内注气；下柱塞时先降低井筒内的液柱高度，恢复一定的油压提高井的举升能量。柱塞气举还可以由于易结蜡，结垢的油气井，沿油管上下来回的柱塞可以干扰破坏结蜡结垢的过程。柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体“滑脱”效应，增加间歇气举效率。 将整个生产周期划分为首尾相接的三个阶段：柱塞上升，柱塞下降，压力恢复。1）柱塞上升：控制器打开，柱塞及液体段塞开始向上运动时： ①空气体下降：柱塞、柱塞上部的液体段塞及油管内的液体向上运动，环空内的液体和气体向下流动，直到气液界面到达油管管鞋处为止。 ②气体上升：柱塞、柱塞上部的液体段塞及柱塞下面的液体在上行的泰勒泡的气体膨胀作用下向上运动。 ③液体段塞充满油管：柱塞、柱塞上部的液体段塞继续向上运动。漏失特性由柱塞和液体段塞的相对速度来控制。 ④液体段塞产出：部分液体段塞进入生产管线，余下的液体和柱塞加速上行2）柱塞下降。只要柱塞进入捕捉器前，控制器关闭，即宣布这一阶段开始。柱塞迅速加速下落直到达到一个恒定的下降速度。若井底流压小于油藏压力，油藏流体可流入井筒。在第一阶段中漏失的液体在井底聚集起来成为下一循环液体段塞的一部分。3）压力恢复。柱塞到达井底的缓冲弹簧。流体（气体和液体）从油藏流入井筒。液体在井底聚集以增加液体段塞的体积；气体使环空增压，直到达到设定的最大压力。这时控制器打开，新的举升周期宣告开始。
2.2泡沫排水采气
原理是通过套管（用油管生产的气井，占多数）或油管（用套管生产的气井）注入表面活性剂，在天然气流的搅动下，气液充分混合，形成泡沫。随着气泡界面的生成，液体被连续举升，泡沫柱底部的液体不断补充进来，直到井底水替净。起泡剂通过分散、减阻、洗涤等作用，使井筒积液形成泡沫，并使不溶性污垢如泥沙和淤渣等包裹在泡沫中随气流排出起到疏导气水通道增产稳产的作用。该技术适用于低压、水产量不大的气井，尤其适用于弱喷或间歇自喷气水井，日排液量在120m3/d以下，井深一般不受限制。此种工艺管理、操作极为方便，且投资少效益高，易推广，是一种非常经济、有效的排水采气技术。
2.3气举排水采气。
依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中汇合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，以将其排出地面的一种举升方式。气举排水采气工艺适用于弱喷、间歇自喷和水淹气井。排量大，日排液量可高达300m3，适宜于气藏强排液；适应性广、不受井深、井斜及地层水化学成分的限制；适用于中、低含硫气井。该工艺设计、安装比较简单，易于管理，是一种少投入、多产出的先进工艺技术。
2.4优选管柱排水采气。
指是在有水气井开采的中后期，重新调整自喷管柱，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式气举排水采气方法。该技术适用于开采中后期具有一定能量的间喷井、弱喷井，能延长气水井的自喷期，适用于井深<3000m，产水量<100m3/d。对采用油管公称直径<60mm进行小油管排水采气的工艺井，最大排水量50m3/d，油管强度制约油管下深。工艺实施后需要配合诱喷工艺使施工井恢复生产。
2.5电潜泵排水采气技术。
这是一种高效的举升方式。其工作原理为：变速电潜泵随油管下入井中，将水淹气井的基液从油管中迅速排出，降低井底的回压，形成一定的“复产压差”，使水淹气井重新复产。电潜泵排水采气适用于水淹井复产或气藏强排水。最大排量可达500m3/d。目前最大泵深2700m；参数可调性高；但经济投入相对较高。对于气水比较高的气井，井下气液分离器的分离效率的要求较高。同时对含硫气井受限。
3 排水采气优选工艺原则
3.1技术因素
排水采气技术综合评价的技术因素包括的内容，主要有：开采条件适应性、设备使用状况、预计增产气量、排液量和最大井深等。其中，开采条件适应性是指某一排水采气技术对气井的地质、开采及环境因素的敏感性。具体地说，有高气液比适应程度、含砂量适应程度、地层水结垢适应程度、腐蚀性适应程度四个方面；设备使用状况是指处前述从纯技术讨论实施某一排水采气技术可行性外，配套设施的情况，包括设备维修管理难度、设备调整灵活性和设备运转效率；预计增产气量是指气井通过成功实施排水采气技术后，可以增加的天然气产量；排液量是指各种排水采气技术的排液能力；适应的最大井深是指各种排水采气技术能够在气井中正常作业的深度极大值，每一种排水采氣技术都有自己的排液量和井深的限值。
3.2经济因素
选择工艺方案时应遵循如下原则：（1）对于尚具有一定自喷生产能力，但带水不畅的小产水量井，优先选择泡沫排水工艺。（2）对于尚具一定自喷生产能力，但带水不畅的小产水井，若因含油量过高等其他原因不适合采用泡排工艺，或因地理位置偏远难于保证定时、定量加入泡沫剂的井，应选择优选管柱工艺。（3）对于具有自喷生产能力，采取工艺措施仅起诱喷复活手段的井，选择气举工艺。（4）对于完全丧失自喷带水生产能力，且井深不超过1500m，排水量低于1000m3/d的低压井，采用机抽工艺。（5）对于井深，井底压力低，且要求排液量大的井采用电潜泵工艺。
参考文献：
[1]芦逍遥，刘芳，刘文莉.国内外气藏排水采气最近技术[J].内蒙古石油化工，2010.
关键词：排水；采气；工艺优选；应用
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-425-01
1 前 言
随着勘探开发天然气的能力和技术水平的不断提高，对天然气的经济目标的要求也在不断增长，力求以较少的投入来获得较多的经济油气产量、经济储量和经济采收率，我国已发现的天然气气藏的地质特点和储层物性的特殊性，给采气施工带来了很大的困难。边水或底水驱气藏在开采过程中，尤其是当进入生产中后期后，往往均程度不同地存在气水同产。气井出水后，如果气流量较大、水量较小，将呈环雾流流态，水以水滴形式由气体携带至地面，此时气体呈连续相而液体呈非连续相；当气相流量、流速降低或产水量增加，气体不能再提供足够的能量使井筒内的水连续流出井口时，部分液体必然沉降、聚集在井底，出现“井底积液”。排水采气是解决“气井积液”的有效方法，也是水驱气田生产中常见的采气工艺。
2 排水采气工艺类型及特点
2.1柱塞气举排水采气法
利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。柱塞气举的能量主要来源于地层，但当地层能量不足时，也向井内注气；下柱塞时先降低井筒内的液柱高度，恢复一定的油压提高井的举升能量。柱塞气举还可以由于易结蜡，结垢的油气井，沿油管上下来回的柱塞可以干扰破坏结蜡结垢的过程。柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体“滑脱”效应，增加间歇气举效率。 将整个生产周期划分为首尾相接的三个阶段：柱塞上升，柱塞下降，压力恢复。1）柱塞上升：控制器打开，柱塞及液体段塞开始向上运动时： ①空气体下降：柱塞、柱塞上部的液体段塞及油管内的液体向上运动，环空内的液体和气体向下流动，直到气液界面到达油管管鞋处为止。 ②气体上升：柱塞、柱塞上部的液体段塞及柱塞下面的液体在上行的泰勒泡的气体膨胀作用下向上运动。 ③液体段塞充满油管：柱塞、柱塞上部的液体段塞继续向上运动。漏失特性由柱塞和液体段塞的相对速度来控制。 ④液体段塞产出：部分液体段塞进入生产管线，余下的液体和柱塞加速上行2）柱塞下降。只要柱塞进入捕捉器前，控制器关闭，即宣布这一阶段开始。柱塞迅速加速下落直到达到一个恒定的下降速度。若井底流压小于油藏压力，油藏流体可流入井筒。在第一阶段中漏失的液体在井底聚集起来成为下一循环液体段塞的一部分。3）压力恢复。柱塞到达井底的缓冲弹簧。流体（气体和液体）从油藏流入井筒。液体在井底聚集以增加液体段塞的体积；气体使环空增压，直到达到设定的最大压力。这时控制器打开，新的举升周期宣告开始。
2.2泡沫排水采气
原理是通过套管（用油管生产的气井，占多数）或油管（用套管生产的气井）注入表面活性剂，在天然气流的搅动下，气液充分混合，形成泡沫。随着气泡界面的生成，液体被连续举升，泡沫柱底部的液体不断补充进来，直到井底水替净。起泡剂通过分散、减阻、洗涤等作用，使井筒积液形成泡沫，并使不溶性污垢如泥沙和淤渣等包裹在泡沫中随气流排出起到疏导气水通道增产稳产的作用。该技术适用于低压、水产量不大的气井，尤其适用于弱喷或间歇自喷气水井，日排液量在120m3/d以下，井深一般不受限制。此种工艺管理、操作极为方便，且投资少效益高，易推广，是一种非常经济、有效的排水采气技术。
2.3气举排水采气。
依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中汇合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，以将其排出地面的一种举升方式。气举排水采气工艺适用于弱喷、间歇自喷和水淹气井。排量大，日排液量可高达300m3，适宜于气藏强排液；适应性广、不受井深、井斜及地层水化学成分的限制；适用于中、低含硫气井。该工艺设计、安装比较简单，易于管理，是一种少投入、多产出的先进工艺技术。
2.4优选管柱排水采气。
指是在有水气井开采的中后期，重新调整自喷管柱，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式气举排水采气方法。该技术适用于开采中后期具有一定能量的间喷井、弱喷井，能延长气水井的自喷期，适用于井深<3000m，产水量<100m3/d。对采用油管公称直径<60mm进行小油管排水采气的工艺井，最大排水量50m3/d，油管强度制约油管下深。工艺实施后需要配合诱喷工艺使施工井恢复生产。
2.5电潜泵排水采气技术。
这是一种高效的举升方式。其工作原理为：变速电潜泵随油管下入井中，将水淹气井的基液从油管中迅速排出，降低井底的回压，形成一定的“复产压差”，使水淹气井重新复产。电潜泵排水采气适用于水淹井复产或气藏强排水。最大排量可达500m3/d。目前最大泵深2700m；参数可调性高；但经济投入相对较高。对于气水比较高的气井，井下气液分离器的分离效率的要求较高。同时对含硫气井受限。
3 排水采气优选工艺原则
3.1技术因素
排水采气技术综合评价的技术因素包括的内容，主要有：开采条件适应性、设备使用状况、预计增产气量、排液量和最大井深等。其中，开采条件适应性是指某一排水采气技术对气井的地质、开采及环境因素的敏感性。具体地说，有高气液比适应程度、含砂量适应程度、地层水结垢适应程度、腐蚀性适应程度四个方面；设备使用状况是指处前述从纯技术讨论实施某一排水采气技术可行性外，配套设施的情况，包括设备维修管理难度、设备调整灵活性和设备运转效率；预计增产气量是指气井通过成功实施排水采气技术后，可以增加的天然气产量；排液量是指各种排水采气技术的排液能力；适应的最大井深是指各种排水采气技术能够在气井中正常作业的深度极大值，每一种排水采氣技术都有自己的排液量和井深的限值。
3.2经济因素
选择工艺方案时应遵循如下原则：（1）对于尚具有一定自喷生产能力，但带水不畅的小产水量井，优先选择泡沫排水工艺。（2）对于尚具一定自喷生产能力，但带水不畅的小产水井，若因含油量过高等其他原因不适合采用泡排工艺，或因地理位置偏远难于保证定时、定量加入泡沫剂的井，应选择优选管柱工艺。（3）对于具有自喷生产能力，采取工艺措施仅起诱喷复活手段的井，选择气举工艺。（4）对于完全丧失自喷带水生产能力，且井深不超过1500m，排水量低于1000m3/d的低压井，采用机抽工艺。（5）对于井深，井底压力低，且要求排液量大的井采用电潜泵工艺。
参考文献：
[1]芦逍遥，刘芳，刘文莉.国内外气藏排水采气最近技术[J].内蒙古石油化工，2010.