CN109736757B - 利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气田开放技术领域，尤其是涉及一种利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配套施工改造；(2)观察记录；(3)干线供气，调整分离器出口压力；(4)油套管关闭，增压注入，压制液面；(5)正举推送泡排剂为下步放喷排采降低井筒密度；(6)调整排量，保持高于临界携液流量，连续排液，自喷生产；(7)排液结束、油压升高后，结束气举施工；(8)气举助排井连续生产后，观察瞬时流量及压力变化。本发明通过助排流程上增设可分别采取正举、反举、合举降液、放喷等方式实现常规压缩机连续举升停产、低产井积液，实现在天然气压缩机最大排气压力条件下，井筒液柱复产要求。

Description

利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法

技术领域

本发明属于气田开放技术领域，尤其是涉及一种利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法。

背景技术

气井生产过程中，雾状流形式的水和凝析油伴随天然气溢出，目前国内开发中后期气田气井由于地层能量衰竭，气井生产能力下降，携水能力也随之下降，当气体流速降到一定程度，达不到临界携液流速时，气体状态会由雾状流转向环状流直至段塞流，最后沉积井底积累，井筒内积液量积聚增加井底压力，导致地层气体溢出能力下降，循环往始，最终导致气井停产。

目前国内发展了小油管、泡沫、气举、机械抽油、电动潜油离心泵、柱塞气举、射流泵和螺杆泵等多种常规气井排水措施。{李士伦，等.《气田与凝析气田开发》[M]，石油工业出版社，2004.P5}

当前气田使用的压缩机主要在集气站内和干线上使用，主要目的是通过降低生产井口输气压力，实现气井阶段生产措施增产效果，尤其对低产水量气井效果明显。气井携水生产时，井底流动压力由气柱和液柱两部分组成，井筒积液严重时，相比井口回压的降低幅度，井底流压主要取决于液柱所施加的附加压力。压缩机抽吸在前端降低了气柱回压，在后断增加了集输压力，但井底回压不一定得到降低，反而可能会跟随回压下降幅度上升，当与地层压力平衡时，气井水淹停产。虽然气井仍有较高压力，但控制范围内的剩余储量靠自然能量无法采出，从而影响了气藏的废弃压力和最终采收率，因此该工艺对于气井排采“治标不治本”。

文献有过利用压缩机单井排水采气的相关报道。如《中国石油和化工标准与质量》2018年第6期，“伏龙泉气田稳产技术研究”(赵志刚)，介绍了压缩机反举气井环形空间，实现排液目的。

但是，关于利用非常规方式单井连接压缩机，实现对于积液量大，液柱超过2500m以上停产、低产气井复产未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中压缩机排气压力≤25MPa，对于积液液柱超过2500m气井无法反举排液问题，提供一种通过现场配套压缩机、分离器等设备连接单井方式，降低气井井内压力损失的增产方法，通过压缩机正举、反举、合举降液、放喷等方式实现常规压缩机连续有效排采停产、低产气井井筒及地层积液，实现恢复气井产能，增加气井产量，提高气井最终采收率。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)配套施工改造；

(2)观察记录气井油压、套压、流量计底数及回压；

(3)气井供气采取干线供气，开启干线助排阀门为压缩机供气，干线气阶段性含水量大，调整分离器出口压力，观察压缩机、发电机等设备运转情况，要求稳定供气，机械运转正常；

(4)油套管关闭，增压注入，压制液面，增加弹性势能，制造启动压力：

a.压缩机运转正常后，开启气井套管注入阀门，关闭生产阀门以及测试阀门，开始环空注入，观察纪录压力变化，油套压将同步上升；当油压≥3MPa时，开启生产阀门，进站生产；期间注意观察出液情况、压力及流量计温度变化；据历史经验，气井干线压力维持在1.0MPa左右，当气井返液中期，油压小于干线压力，为保持连续性排水，关闭生产阀门，开启测试阀门，令气井敞空平压进罐排水；

b.当气井敞空排水持续不上时，关井恢复一定时间，重复周期性进行套管助排过程，直至关井恢复后油套压平衡阶段；

(5)正举推送泡排剂为下步放喷排采降低井筒密度：油套压平衡后，关闭套管注入阀门，开启油管注入阀门；关闭放空阀门，进行油管助排，此时油套压共同上升，同时通过套管向井内注入300L泡沫剂，当油套压上升都为9MPa时，停止助排，等待10分钟；

(6)调整排量，保持高于临界携液流量，连续排液，自喷生产：关闭油管注入阀门，开启套管注入阀门；开启进站阀门排液，观察排液中泡沫存在情况；

(7)排液结束、油压升高后，关闭供气阀门，停运天然气压缩机，结束气举施工；

(8)气举助排井连续生产后，观察瞬时流量及压力变化，根据压力调整阀门开度，控制瞬时流量，以套压平稳为标准，其间回压控制在2.5MPa以下，防止紧急关断阀关闭，平稳运行。

所述的配套施工改造包括干线流程改造、井口流程改造和其余流程安装。

所述的干线流程改造包括干线供气管线改造：首先拆除气井进站干线旁通外保温棉，在干线流程上安装改造一个立柱支管，要求立柱高度高于旁通200mm，立柱顶端通过直角弯头横向接出短接，再通过直角弯头、短接导向相连落地与分离器连接，作为干线供气管线。

所述的井口流程改造包括井口放空管线改造、助排油管管线改造和助排套管环空管线改造，

井口放空管线：阀门关死，从井口最上段处连接朝南北向三通，其北端短接导向竖直连接，距离地面安全距离处导向横向连接形成井口放空管线，延伸到分离器排污管线处，通过三通汇合成主排污管线，

助排油管管线：井口最上段处朝南北向三通I的南端，短接导向竖直连接，距离地面安全距离处连接朝东西向三通II，其东端连接短接，直角弯头导向南端连接压缩机，形成从压缩机到油管的助排油管管线，

助排套管环空管线：在三通II西端，横向短接接出，连接三通III，其西端连接放空阀，北端通过直接弯头，短接与套管相连，形成压缩机到套管的助排套管环空管线，两条助排管线分别加上一个闸门控制助排方式。

本发明的优点：

(1)本发明的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，实现了严重积液气井治理措施由“间歇气举”向“连续气举”方式的转变；安全节能环保，运行易于管理，大大减少了前期操作成本和后续运行费用；相较于常规低压气井氮气气举排液技术，采用本发明提供的技术方案，在完成排除井筒积液的同时，具有温和性、连续性、经济性、环保性等特点；

(2)本发明的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，不同于常规低压气井压缩机气举排液技术主要采用的反举工艺技术，而是对不同液柱高度，积液量不同的停产气井通过助排流程上增设可分别采取正举、反举、合举降液、放喷等方式实现常规压缩机连续举升停产、低产井积液，实现在天然气压缩机最大排气压力25MPa条件下，井筒液柱大于2500m气井的复产要求；

(3)本发明的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，可通过流程与泡沫排水、柱塞排水等工艺相结合，达到迅速排液的目的，流程中的压缩机还可以起到快速推送储层解水锁药剂、高压闷井的作用，可以实现多种工艺措施联合治理。

附图说明

图1为气井原有流程示意图。

图2为本发明的流程示意图。

图3为本发明实施例中工艺施工效果图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

图1为气井原有流程示意图。

如图2所示，为本发明的流程示意图。本发明的一种利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)配套施工改造；

(2)观察记录气井油压、套压、流量计底数及回压；

(3)气井供气采取干线供气，开启干线助排阀门(13#)为压缩机供气，干线气阶段性含水量大，调整分离器出口压力，观察压缩机、发电机等设备运转情况，要求稳定供气，机械运转正常；

(4)油套管关闭，增压注入，压制液面，增加弹性势能，制造启动压力：

a.压缩机运转正常后，开启气井套管注入阀门(11#)，关闭生产阀门(6#)以及测试(5#)阀门，开始环空注入，观察纪录压力变化，油套压将同步上升；当油压≥3MPa时，开启生产阀门(6#)，进站生产；期间注意观察出液情况、压力及流量计温度变化；据历史经验，气井干线压力维持在1.0MPa左右，当气井返液中期，油压小于干线压力，为保持连续性排水，关闭生产阀门(6#)，开启测试阀门(5#)，令气井敞空平压进罐排水；

b.当气井敞空排水持续不上时，关井恢复一定时间，重复周期性进行套管助排过程，直至关井恢复后油套压平衡阶段；

(5)正举推送泡排剂为下步放喷排采降低井筒密度：油套压平衡后，关闭套管注入阀门(11#)，开启油管注入阀门(10#)；关闭放空阀门(12#)，进行油管助排，此时油套压共同上升，同时通过套管向井内注入300L泡沫剂，当油套压上升都为9MPa时，停止助排，等待10分钟；

(6)调整排量，保持高于临界携液流量，连续排液，自喷生产：关闭油管注入阀门(10#)，开启套管注入阀门(11#)；开启进站阀门(6#)排液，观察排液中泡沫存在情况；

(7)排液结束、油压升高后，关闭供气阀门，停运天然气压缩机，结束气举施工；

(8)气举助排井连续生产后，观察瞬时流量及压力变化，根据压力调整阀门开度，控制瞬时流量，以套压平稳为标准，其间回压控制在2.5MPa以下，防止紧急关断阀关闭，平稳运行。

所述的配套施工改造包括干线流程改造、井口流程改造和其余流程安装。

所述的干线流程改造包括干线供气管线改造：首先拆除气井进站干线旁通外保温棉，在干线流程上安装改造一个立柱支管，要求立柱高度高于旁通200mm，立柱顶端通过直角弯头横向接出短接，再通过直角弯头、短接导向相连落地与分离器连接，作为干线供气管线。

所述的井口流程改造包括井口放空管线改造、助排油管管线改造和助排套管环空管线改造，

井口放空管线：4#阀门关死，从井口最上段处连接朝南北向三通，其北端短接导向竖直连接，距离地面安全距离处导向横向连接形成井口放空管线，延伸到分离器排污管线处，通过三通汇合成主排污管线，

助排油管管线：井口最上段处朝南北向三通I的南端，短接导向竖直连接，距离地面安全距离处连接朝东西向三通II，其东端连接短接，直角弯头导向南端连接压缩机，形成从压缩机到油管的助排油管管线，

助排套管环空管线：在三通II西端，横向短接接出，连接三通III，其西端连接放空阀，北端通过直接弯头，短接与套管相连，形成压缩机到套管的助排套管环空管线，两条助排管线分别加上一个闸门(11#、10#)控制助排方式。

本发明现场利用的设备包括多功能三相分离器、天然气压缩机、天然气发电机、放空罐等。

本发明的基本工艺原理为：当地层能量降低，无法达到临界携液流量时，造成井筒积液；通过地面将高压气体注入油套环空(反举)或油管(正举)，使之与井筒流体混合，降低举升管中的流压梯度(气液混合物密度)和对井底的回压，排采积液，疏通近井地带储层孔吼通道，减少“水锁”、“水包气”的影响，压制底水锥进的界面，降低气层的渗流阻力以及气井井筒举升天然气造成的压力损失，从而恢复气井产能、提高气井产量，其主要包含原理包括以下几个方面：

1、增加井筒气液比，降低流体密度。通过天然气压缩机增压，该环节主要基于“U”型管原理，将高压气体注入，使之与井筒流体混合，降低生产管柱中的气液混合物密度，气液混合物在井筒上升，压力下降油气水分离，气体膨胀溢散，弹性高，利于自喷举升，避免传统氮气刚性气举影响；

2、通过地面压缩机连续高压注入天然气，增加井下气体弹性势能，在原有地层压力基础上辅助加载压缩机举升能量，减少地层压力损失；

3、连续性不间断排采积液，逐步带出减少地层以及井筒周围近井地带积液，消除储层孔道因积液产生“水包气”现象；

水包气：受流动阻力影响，大孔道或高渗层是水窜通道，水很难进入低渗高压孔隙。一般来说，低渗透岩石孔隙中的天然气是通过高渗透层孔道产出，由于储层的非均质性，当地层气液两相渗流时，气体呈断续流、液体呈连续流，会造成选择性水侵现象发生，水以连续性方式进入高渗透孔道，水侵后储层渗透率会发生变化，原本高渗带可能变成低渗带，阻碍了低渗部分气层的正常渗流，加剧了储层的非均质性。地层水“绕流”进入井底，堵塞了孔隙中天然气产出的通道，使天然气被封隔在低渗透岩块和孔隙层中，地层产生“水包气”现象；

4、经过地面分离器脱水分离出的干气，通过压缩机高压注入突破水锁渗流屏障，疏通恢复气体流动通道，与地层气相形成连续相。同时干气由于有良好的可压缩性和膨张性，能量释放时具有良好的解堵、助排、驱替和气举等作用，有助于克服毛管力的束缚，从而降低水锁效应；

水锁：储层可以看作多个岩石孔隙的集合体，当相对高渗透孔道发生选择性水侵后，低孔隙、低渗透砂体中的天然气被封隔包围，在毛细管效应作用下，水全方位的向被包围的砂体孔隙侵入，由于大部分岩石的亲水特性，在孔隙喉道介质表面形成水膜，喉道内气、水两相接触面处的毛细管阻力增大，孔隙中的气被水封隔，国外称“毛细管捕集”，国内称之为“水锁”；

5、对于底水驱动气层气井，降低井下生产压差，减小储层压力损失，抑制底水锥进速度。该环节主要基于重力分异原理，当环空注入高压气体到达管鞋(或气举阀)时，在进入上部管柱的同时，会对下部产生一定回压，这种辅助压力使井底流动压力增加，井下生产压差减小，在气层能量充足情况下，由于密度差异，产生重力分异现象，锥进部位界面被压制回落(或趋于稳定)，从而达到控水消锥的目的。

本发明的施工工艺原理为：该工艺在气井原有工艺流程上，加装助排流程，利用气井(或干线管网、邻井天然气)自产天然气做为启动气源，经过分离器加热、净化、节流后产出的干气，通过天然气压缩机增压注入积液气井油管(正举)或油套环形空间(反举)，一方面增加地层流压，另一方面降低油管气液混合密度，举升气液混合物经油管产出后，直接进入生产管汇或自身循环做为气源使用。当初期举升液量较大时，可利用井口放空管线排入排污罐中，待气井恢复自喷(或间喷)能力后，利用气井气(或系统气)作为压缩气源，连续性不间断举升排水。

本发明的工艺手段包括：油管正注(正举)、套管反注(反举)、油套关井同注(合举降液)、井口放喷。

本发明的施工工艺环节：该工艺现场施工主要包括四个环节：一是油套管关闭，增压注入，压制液面，增加弹性势能，制造启动压力；二是正举推送泡排剂为下步放喷排采降低井筒密度；二是套管大排量注入，举升积液，激活气井自喷；四是调整排量，保持高于临界携液流量，连续排液，自喷生产。

本发明的施工流程连接方式：根据不同助排方式，需要对原井口工艺流程进行部分改造，新增系统供气流程、油管助排流程、套管助排流程、井口放喷流程。其中流程均为硬管线活动连接，以确保流程改造施工安全。

为保证施工安全，在施工前确保气井生产阀门关死，干线进站阀门关死，流程内气通过放空阀排空。

1、干线流程改造

干线供气管线：首先拆除气井进站干线旁通外保温棉，在干线流程上安装改造一个立柱支管，要求立柱高度高于旁通200mm，立柱顶端通过直角弯头横向接出短接，再通过直角弯头、短接导向相连落地与分离器连接，作为干线供气管线；

2、井口流程改造

(1)井口放空管线：4#阀门关死，从井口最上段处连接朝南北向三通，其北端短接导向竖直连接，距离地面安全距离处导向横向连接形成井口放空管线，延伸到分离器排污管线处，通过三通汇合成主排污管线；

(2)助排油管管线：井口最上段处朝南北向三通I的南端，短接导向竖直连接，距离地面安全距离处连接朝东西向三通II，其东端连接短接，直角弯头导向南端连接压缩机，形成从压缩机到油管的助排油管管线；

(3)助排套管环空管线：在三通II西端，横向短接接出，连接三通III，其西端连接放空阀，北端通过直接弯头，短接与套管相连，形成压缩机到套管的助排套管环空管线，两条助排管线分别加上一个闸门(11#、10#)控制助排方式；

3、其余流程安装

(1)高压三相分离器出水口闸门与污染罐连接，出气闸门连接天然气压缩机入口(高压硬管线)；

(2)设备安装距离：分离器距采气井口25m、分离器距天然气压缩机25m、天然气压缩机距采气井口15m、值班房距采气井口30m。

实施例

苏XX井，水平井，水平段1200m，井底垂深3700m，该井正常生产时，日产水平7万方/天，2015年10月19日，受系统检修影响，停产12小时，开井后无法自喷生产；采取环空氮气气举措施，自喷生产7小时后停喷，先后采取泡沫棒、泡排剂排水措施，无法恢复生产。2015年11月18日，采取连续油管气举措施，仍无法自喷生产。2015年11月27日测试液面，液面深度1400米。

自2016年2月23日至3月9日本发明工艺生产共16天，施工前油管压力：0.87MPa，套管压力：3.83MPa，系统回压：0.9MPa。先后采用反举、正举方式均未举通，后采用油套管同时关井注气，合举降液气举方式，辅助井口放喷排液，随着井筒积液不断排出，日产气量逐步上升，从2月24日助排开始日产气量由1830方/天增产至3月9日日产26481方/天，累计生产19.7421万方；累计返水进罐56.5方，进站水量约420方。3月10日至3月15日，停止压缩助排，恢复自喷生产；目前该井油管自喷生产，油管压力0.99MPa，套管压力7.17MPa，日产气量54000方，直至目前该井保持连续平稳生产。

苏XX井天然气压缩机连续助排工艺施工效果如图3所示。

本发明工艺，实现了严重积液气井治理措施由“间歇气举”向“连续气举”方式的转变；安全节能环保，运行易于管理，大大减少了前期操作成本和后续运行费用。

1、相较于常规低压气井氮气气举排液技术，采用本发明提供的技术方案，在完成排除井筒积液的同时，具有温和性、连续性、经济性、环保性等特点。

2、常规低压气井压缩机气举排液技术主要采用的反举工艺技术，主要原理是反举，油管滑脱损失少，掏空程度彻底，但由于所需气源压力较高，部分积液量较大气井反举不能有效复产，采用本发明提供的技术方案，对不同液柱高度，积液量不同的停产气井通过助排流程上增设可分别采取正举、反举、合举降液、放喷等方式实现常规压缩机连续举升停产、低产井积液，实现在天然气压缩机最大排气压力25MPa条件下，井筒液柱大于2500m气井的复产要求。

3、同时可以通过本发明方案中的流程与泡沫排水、柱塞排水等工艺相结合，达到迅速排液的目的，流程中的压缩机还可以起到快速推送储层解水锁药剂、高压闷井的作用，可以实现多种工艺措施联合治理。

本发明的实际优缺点比较见表1。

表1

Claims (4)

1.一种利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于，所述增产方法用于实现在天然气压缩机最大排气压力25MPa条件下，井筒液柱大于2500m气井的复产要求，所述增产方法包括如下步骤：

（1）配套施工改造；

（2）观察记录气井油压、套压、流量计底数及回压；

（3）气井供气采取干线供气，开启干线助排阀门为压缩机供气，干线气阶段性含水量大，调整分离器出口压力，观察压缩机和发电机设备的运转情况，要求稳定供气，机械运转正常；

（4）油套管关闭，增压注入，压制液面，增加弹性势能，制造启动压力：

a.压缩机运转正常后，开启气井套管注入阀门，关闭生产阀门以及测试阀门，开始环空注入，观察纪录压力变化，油套压将同步上升；当油压≥3MPa时，开启生产阀门，进站生产；期间注意观察出液情况、压力及流量计温度变化；据历史经验，气井干线压力维持在1.0MPa左右，当气井返液中期，油压小于干线压力，为保持连续性排水，关闭生产阀门，开启测试阀门，令气井敞空平压进罐排水；

b.当气井敞空排水持续不上时，关井恢复一定时间，重复周期性进行套管助排过程，直至关井恢复后油套压平衡阶段；

（5）正举推送泡排剂为下步放喷排采降低井筒密度：油套压平衡后，关闭套管注入阀门，开启油管注入阀门；关闭放空阀门，进行油管助排，此时油套压共同上升，同时通过套管向井内注入300L泡沫剂，当油套压上升都为9MPa时，停止助排，等待10分钟；

（6）调整排量，保持高于临界携液流量，连续排液，自喷生产：关闭油管注入阀门，开启套管注入阀门；开启进站阀门排液，观察排液中泡沫存在情况；

（7）排液结束、油压升高后，关闭供气阀门，停运天然气压缩机，结束气举施工；

（8）气举助排井连续生产后，观察瞬时流量及压力变化，根据压力调整阀门开度，控制瞬时流量，以套压平稳为标准，其间回压控制在2.5MPa以下，防止紧急关断阀关闭，平稳运行。

2.根据权利要求1所述的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于所述的配套施工改造包括干线流程改造、井口流程改造和其余流程安装。

3.根据权利要求2所述的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于所述的干线流程改造包括干线供气管线改造：首先拆除气井进站干线旁通外保温棉，在干线流程上安装改造一个立柱支管，要求立柱高度高于旁通200mm，立柱顶端通过直角弯头横向接出短接，再通过直角弯头、短接导向相连落地与分离器连接，作为干线供气管线。

4.根据权利要求2所述的利用压缩机降低气井井内压力损失的增产方法，其特征在于所述的井口流程改造包括井口放空管线改造、助排油管管线改造和助排套管环空管线改造，

井口放空管线：阀门关死，从井口最上段处连接朝南北向三通，其北端短接导向竖直连接，距离地面安全距离处导向横向连接形成井口放空管线，延伸到分离器排污管线处，通过三通汇合成主排污管线，

助排油管管线：井口最上段处三通朝南北向Ⅰ的南端，短接导向竖直连接，距离地面安全距离处连接朝东西向三通Ⅱ，其东端连接短接，直角弯头导向南端连接压缩机，形成从压缩机到油管的助排油管管线，

助排套管环空管线：在三通Ⅱ西端，横向短接接出，连接三通Ⅲ，其西端连接放空阀，北端通过直接弯头，短接与套管相连，形成压缩机到套管的助排套管环空管线，两条助排管线分别加上一个闸门控制助排方式。

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