论文部分内容阅读
【摘 要】本文针对低渗气田在开发过程中常出现的问题和采气效果不佳，调研分析了泡沫排水采气的工艺过程和实施方法，结合气田实际进行了应用，并对采用泡沫排水采气的效果进行了评价，并通过对低渗气田某气井进行了泡沫排水采气试验，气井带液较多，生产平稳，施工效果明显。
【关键词】泡沫排水采气 低渗气田 效果评价
低渗气藏通常储层非均质性强，气井投产后产量、压力下降快，气藏气水关系复杂，产出水主要为凝析水，部分区域产地层水。气田进入生产中后期，部分气井处于低压、低产生产阶段，随着生产年限的延长，产量递减更加明显。因产量下降携液能力不足造成井筒积液气井逐年增多，依靠气井自身能量排除井底积液非常困难，给气井正常生产带来严峻挑战，部分气井逐渐出现积液现象，甚至水淹停产。因此，开展积液井排水采气和水淹井复产新工艺研究与应用十分必要。
一、泡沫排水采气工艺分析
泡排工艺具有工艺简单、投资小、管理施工方便，不影响日常生产等优点，国外大量采用该工艺来改造低产气井，其成功率可高达90%。泡排现场工艺试验于1980年10月开始，1982年前，试验主要在非含硫气井上进行，以后逐步在含硫气田上展开，十几年来，该技术在试验和推广中逐步完善，施工井例日益增多，药剂由单一品种的起泡剂发展到8001、8002、8004、CT5-2、CZP、CG、FG系列等液体发泡剂，泡棒、酸棒、滑棒等固体发泡剂。
该工艺是利用注入的表面活性剂产生大量泡沫来降低自喷井管壁内的液柱的表面张力、密度和摩阻损失，以便用比水柱低得多的压力就能将泡沫液柱排到地面。因此，该工艺只是一种人工助采工艺，工艺本身并不给举升液体补充机械能量，而仍是靠地层自身能力进行排水采气，对于生产能力较弱的井，工艺的应用则受到一定限制。
在气井开采的早中期，当自喷井自喷能力减弱，带液能力不好，但仍有一定生产能力的时候，可采用该工艺，使间歇生产转为连续生产以提高气井产量。随着气井开采到了中后期，后井的水量上升，地层压力下降，气水比降到一定程度时，气井丧失升泡沫液的能力，此时采用这种方法就不合适了，即使投入再多的起泡剂，由于气井本身举升能量不够，无法通过气流将产层水带出井口，达不到排水采气的目的。同时，该工艺主要是通过气流能量将地层水带出井外，如果水气比过大（超过760m3/104m3），气井举水所要求的能量也大，可能就会使带水失败，一般情况下该工艺的日排水量要求小于100m3。泡排工艺能适宜在较高气液比条件下工作，此时气流携带能力更强，并且在适宜范围内，气液比的变化对工艺无明显影响。地层供液的连续性对该工艺也影响不大，因为当地层供液不连续时，气流需携带水量减小，气流速度增大，生产仍会正常进行。
因此，泡排工艺适用于气井产水早、中期，自喷井出现自喷能力不足，转为弱喷或间喷，同时产水量不大时。当产水量增大而地层压力又进一步降低后，就必须改用其他人工升举工艺措施接替排水采气工艺。该工艺还有其他一些局限条件，适合于井深小于3500m，井底温度小于等于120℃，空管气流速度不小于0.1m/s；液态烃含量≤30%；产层水总矿化度≤10g/L；硫化氢含量≤86g/m3等，对于不同气井或同一井的不同生产时期，各类发泡剂的加药浓度和药量不同，应根据井深、压力、气水产量等进行摸索，使不同的气井发挥出各自最佳期的生产能力。
二、泡沫排水实施方法
泵注法是先将泡沫排水剂按设计要求稀释，用高压泵从油套环空注入的方法。其泵注设备一般为柱塞泵或试压泵，注入方式为连续注入或间歇注入。泵注法适用于周期性泡沫排水或一两次泡沫助排便可恢复正常生产且井下无封隔器的井，间喷井和生产井均可。
泡沫是许多气泡被液体分隔开的分散体系，气体是分散相（不连续相），液体是分散介质。由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物，即通常所说的泡沫。
表面活性剂的水溶液之所以容易起泡，是由于表面活性剂分子具有两亲结构易吸附于气-液界面上，当达到一定浓度后，在界面上就形成了一层坚固的膜，同时使气—液表面张力下降，气泡不易破裂合并，从而形成比较坚固的泡沫。
三、现场应用
2010年7月6日～2010年8月19日在所辖区块气井进行了泡沫排水现场试验。试验时油压为1.15MPa，套压5.01MPa，配产0.3×104m3/d，产量0.2295×104m3/d，产水0.2m3，油套压差达3.86MPa，表明井筒内有一定的积液。
7月6日～7月7日分二次共配起泡剂65L（起泡剂与清水配比为1：6）向井内注入，注入后7月7日该井油压由1.39升至1.54 MPa，套压由4.46下降到2.11 MPa，瞬产由0.2823升至0.89×104m3/d，后因配产需要将产量调至0.3×104m3/d左右。
7月7日又配起泡剂30L（起泡剂与清水配比为1：6）向井内注入，当天开始大量出泡沫，由于影响分离器计量16：30开始从分离器加注消泡剂50L至24：00井口泡沫量减少。
7月16日，该井由于井筒积液造成不能生产，关井复压。试35井关井28天后于8月14日配起泡剂30L（起泡剂与清水配比为1：10）分别从油套管向井内注入。8月15日开井生产，油套压逐步正常下降，至8月18日该井油压6.40MPa，套压6.72 MPa，产水1.2m3，生产正常。
截止2010年8月12日该井累计泡排施工4次，加注起泡剂125L，加注消泡剂50L。（见图一）
从该井4次泡排施工前后情况来看，加注起泡剂后，产水量明显增加，由原来的0.2m3/d左右上升至0.4～2.0m3/d左右；油套压差近一步减小，压差由原来的最大3.86MPa左右缩小至0.3MPa左右；在配产不变的情况下，油压上涨较大，由原来的1.20上升至2.64MPa左右；表明泡沫排水采气效果明显。通过加注起泡剂排出井底积液后，该井实现连续平稳生产（约6天左右），6天后由于气井地层能量逐步释放，地层局部含水富集区水位向井区附近推进，造成井筒积液，井区附近地层能量不足完全将井筒积液带出井口，生产流量不能达到临界携液流量，导致井筒积液严重，油套压差较大，最后造成气井“死井”，只有通过关井复压将井底能量增强后再进行试产。关井一个月后，考虑到开井时近井地带的地层水进入井筒容易造成积液，在开井前又进行了泡排施工，通过开井后的情况来看，该井带液较多，生产平稳，生产油套压差在0.3MPa左右，说明泡沫施工效果明显。
四、结论
气井加注起泡剂后，产水量明显增加，由原来的0.2m3/d左右上升至0.4～2.0m3/d左右，油套压差近一步减小，压差由原来的最大3.86MPa左右缩小至0.3MPa左右，在配产不变的情况下，油压上涨较大，由原来的1.20上升至2.64MPa左右，泡沫排水采气效果明显。
参考文献：
[1]马国华，刘三军，王升.低产气井泡沫排水采气技术应用分析[J].石油化工应用，2009，28（2）：52-55.
[2]郭平，徐荣，李洪建，等.一种适用于高温高矿化度井化排采气的起泡剂[J].钻采工艺，1999，22（5）：75-77.
【关键词】泡沫排水采气 低渗气田 效果评价
低渗气藏通常储层非均质性强，气井投产后产量、压力下降快，气藏气水关系复杂，产出水主要为凝析水，部分区域产地层水。气田进入生产中后期，部分气井处于低压、低产生产阶段，随着生产年限的延长，产量递减更加明显。因产量下降携液能力不足造成井筒积液气井逐年增多，依靠气井自身能量排除井底积液非常困难，给气井正常生产带来严峻挑战，部分气井逐渐出现积液现象，甚至水淹停产。因此，开展积液井排水采气和水淹井复产新工艺研究与应用十分必要。
一、泡沫排水采气工艺分析
泡排工艺具有工艺简单、投资小、管理施工方便，不影响日常生产等优点，国外大量采用该工艺来改造低产气井，其成功率可高达90%。泡排现场工艺试验于1980年10月开始，1982年前，试验主要在非含硫气井上进行，以后逐步在含硫气田上展开，十几年来，该技术在试验和推广中逐步完善，施工井例日益增多，药剂由单一品种的起泡剂发展到8001、8002、8004、CT5-2、CZP、CG、FG系列等液体发泡剂，泡棒、酸棒、滑棒等固体发泡剂。
该工艺是利用注入的表面活性剂产生大量泡沫来降低自喷井管壁内的液柱的表面张力、密度和摩阻损失，以便用比水柱低得多的压力就能将泡沫液柱排到地面。因此，该工艺只是一种人工助采工艺，工艺本身并不给举升液体补充机械能量，而仍是靠地层自身能力进行排水采气，对于生产能力较弱的井，工艺的应用则受到一定限制。
在气井开采的早中期，当自喷井自喷能力减弱，带液能力不好，但仍有一定生产能力的时候，可采用该工艺，使间歇生产转为连续生产以提高气井产量。随着气井开采到了中后期，后井的水量上升，地层压力下降，气水比降到一定程度时，气井丧失升泡沫液的能力，此时采用这种方法就不合适了，即使投入再多的起泡剂，由于气井本身举升能量不够，无法通过气流将产层水带出井口，达不到排水采气的目的。同时，该工艺主要是通过气流能量将地层水带出井外，如果水气比过大（超过760m3/104m3），气井举水所要求的能量也大，可能就会使带水失败，一般情况下该工艺的日排水量要求小于100m3。泡排工艺能适宜在较高气液比条件下工作，此时气流携带能力更强，并且在适宜范围内，气液比的变化对工艺无明显影响。地层供液的连续性对该工艺也影响不大，因为当地层供液不连续时，气流需携带水量减小，气流速度增大，生产仍会正常进行。
因此，泡排工艺适用于气井产水早、中期，自喷井出现自喷能力不足，转为弱喷或间喷，同时产水量不大时。当产水量增大而地层压力又进一步降低后，就必须改用其他人工升举工艺措施接替排水采气工艺。该工艺还有其他一些局限条件，适合于井深小于3500m，井底温度小于等于120℃，空管气流速度不小于0.1m/s；液态烃含量≤30%；产层水总矿化度≤10g/L；硫化氢含量≤86g/m3等，对于不同气井或同一井的不同生产时期，各类发泡剂的加药浓度和药量不同，应根据井深、压力、气水产量等进行摸索，使不同的气井发挥出各自最佳期的生产能力。
二、泡沫排水实施方法
泵注法是先将泡沫排水剂按设计要求稀释，用高压泵从油套环空注入的方法。其泵注设备一般为柱塞泵或试压泵，注入方式为连续注入或间歇注入。泵注法适用于周期性泡沫排水或一两次泡沫助排便可恢复正常生产且井下无封隔器的井，间喷井和生产井均可。
泡沫是许多气泡被液体分隔开的分散体系，气体是分散相（不连续相），液体是分散介质。由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物，即通常所说的泡沫。
表面活性剂的水溶液之所以容易起泡，是由于表面活性剂分子具有两亲结构易吸附于气-液界面上，当达到一定浓度后，在界面上就形成了一层坚固的膜，同时使气—液表面张力下降，气泡不易破裂合并，从而形成比较坚固的泡沫。
三、现场应用
2010年7月6日～2010年8月19日在所辖区块气井进行了泡沫排水现场试验。试验时油压为1.15MPa，套压5.01MPa，配产0.3×104m3/d，产量0.2295×104m3/d，产水0.2m3，油套压差达3.86MPa，表明井筒内有一定的积液。
7月6日～7月7日分二次共配起泡剂65L（起泡剂与清水配比为1：6）向井内注入，注入后7月7日该井油压由1.39升至1.54 MPa，套压由4.46下降到2.11 MPa，瞬产由0.2823升至0.89×104m3/d，后因配产需要将产量调至0.3×104m3/d左右。
7月7日又配起泡剂30L（起泡剂与清水配比为1：6）向井内注入，当天开始大量出泡沫，由于影响分离器计量16：30开始从分离器加注消泡剂50L至24：00井口泡沫量减少。
7月16日，该井由于井筒积液造成不能生产，关井复压。试35井关井28天后于8月14日配起泡剂30L（起泡剂与清水配比为1：10）分别从油套管向井内注入。8月15日开井生产，油套压逐步正常下降，至8月18日该井油压6.40MPa，套压6.72 MPa，产水1.2m3，生产正常。
截止2010年8月12日该井累计泡排施工4次，加注起泡剂125L，加注消泡剂50L。（见图一）
从该井4次泡排施工前后情况来看，加注起泡剂后，产水量明显增加，由原来的0.2m3/d左右上升至0.4～2.0m3/d左右；油套压差近一步减小，压差由原来的最大3.86MPa左右缩小至0.3MPa左右；在配产不变的情况下，油压上涨较大，由原来的1.20上升至2.64MPa左右；表明泡沫排水采气效果明显。通过加注起泡剂排出井底积液后，该井实现连续平稳生产（约6天左右），6天后由于气井地层能量逐步释放，地层局部含水富集区水位向井区附近推进，造成井筒积液，井区附近地层能量不足完全将井筒积液带出井口，生产流量不能达到临界携液流量，导致井筒积液严重，油套压差较大，最后造成气井“死井”，只有通过关井复压将井底能量增强后再进行试产。关井一个月后，考虑到开井时近井地带的地层水进入井筒容易造成积液，在开井前又进行了泡排施工，通过开井后的情况来看，该井带液较多，生产平稳，生产油套压差在0.3MPa左右，说明泡沫施工效果明显。
四、结论
气井加注起泡剂后，产水量明显增加，由原来的0.2m3/d左右上升至0.4～2.0m3/d左右，油套压差近一步减小，压差由原来的最大3.86MPa左右缩小至0.3MPa左右，在配产不变的情况下，油压上涨较大，由原来的1.20上升至2.64MPa左右，泡沫排水采气效果明显。
参考文献：
[1]马国华，刘三军，王升.低产气井泡沫排水采气技术应用分析[J].石油化工应用，2009，28（2）：52-55.
[2]郭平，徐荣，李洪建，等.一种适用于高温高矿化度井化排采气的起泡剂[J].钻采工艺，1999，22（5）：75-77.