涡流排水采气技术在四川气田的应用

朱 庆 张俊杰 谢 飞 曾 诚

（中国石油西南油气田公司蜀南气矿，四川 泸州 646001）

0 引言

随着采出程度的提高，有水气田的剩余储量逐步减少，气藏能量逐渐衰减，气体不能有效地携带地层产出的全部液体，造成井筒及井底附近逐步积液［1］。井筒液面升高，使井底压力增加，产气量进一步降低。如果不能有效排出积液，大量的积液最终会使气井水淹停产［2］。天然气井井底积液是气水同产井开发过程中普遍存在的问题，选择有效的排水采气工艺技术，是延长气井生产周期、提高采收率的关键。因此，研究并试验新型排水采气技术对有水气田后期开发具有重要意义［3］。

1 涡流排水采气技术原理

井下涡流排水采气技术是通过井下涡流工具，把井筒中流体的紊流流态调整为呈涡旋上升的环膜流流态，利用涡旋上升的特性，提高气体的携水率，降低最小临界携液流量［4］，减小井筒摩阻损失，可充分利用气井自身能量有效排出井底积液，提高排水采气效果［5］。在螺旋状的流向中，向上的分速度将携液的气体向上垂直输送一定的距离，并利用动能克服介质向下的重力，将流体传送出井口；其沿着中心旋转的分速度对介质产生一定的离心力，将密度较大的介质在靠近管壁的位置传输，密度较小的介质在中心部位传输；管壁附近的液体层主要依靠轴向上升速度带动，同时也依靠管壁间的毛细力向上传输，在井筒中形成了两个通道，中间部分是气体通道，靠近管壁为液体环形通道，形成一个气态、液态各自是有相对独立通道的力学模型［6］。将两相流的紊流输送流态，变成了在各自对应通道的单相流态［7］，大幅度提高了总体携液能力。

2 现场应用分析

蜀南地区老气田多为有水裂缝性气藏，生产中气藏普遍出水，成为挖潜生产的重点和难点，研究试验井下涡流排水采气技术具有重要意义。蜀南气矿H11井井底及井筒积液严重，采用气举排液生产一段时间后，2012年1月再次水淹，被迫停产，关井前产气量为0.6×104m3／d，产水量为8 m3／d。2012年5月17日，在该井下入二级井下涡流工具，开展涡流排水采气试验。其中一级工具下入井深2 105 m处安装，二级工具下入井深1 356 m处安装，同时开始气举排水生产，于2012年5月29日成功复活该井，复产初期生产数据如表1所示。由表1可以看出，下入井下涡流工具后，气井产气量逐步上升，产水量逐步下降，生产状态趋于稳定。

试验前后气井生产数据对比（在同等条件下比较，试验前生产数据按历史数据中相近参数对比）如表2、图1所示。

从表2、图1可以看出，应用涡流排水采气技术工艺，逐步建立井筒涡流流态，改变了原来油管内的多相流态，产气量大于最小临界携液流量，有效地排出了井筒液体，使井筒不再积液。在生产过程中表现为井口油套压差、产气、产水相对稳定，实现了气井连续排液生产，取得了显著的增产效果。

表1 蜀南气矿H11井生产数据表

表2 蜀南气矿H11井试验前后生产数据对比情况表

3 结论及建议

1）井下涡流排水采气技术能够将井筒中流体的紊流流态调整为呈涡旋上升的环膜流流态，从而提高携液能力，减小井筒摩阻损失，可充分利用气井自身能量有效排出井底积液，提高排水采气的效果。

2）蜀南气矿H11井通过现场试验成功复产，证明井下涡流排水采气技术具有可行性。该技术可降低气井最小临界携液流量，提高气井携水率，增大井底生产压差，显著提高气井产气量，并实现气井平稳生产。

3）涡流排水采气技术适用条件为：① 由于井筒及井底积液导致的产量下降或水淹停产等生产问题；② 气井具有一定的自喷能力，若停喷，需辅以其他复产工艺恢复自喷生产；③ 气井为油管生产，且井筒液面以上油管必须完好。

4）建议根据具体井况合理设计井下涡流工具，采用系统并且优化的方案，扩大现场应用规模，使涡流排水采气技术更广泛地应用于有水气田的高效开发。

图1 蜀南气矿H11井试验前后采气曲线图

［1］李士伦.天然气工程［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［2］金忠臣，杨川东，张守良，等.采气工程［M］.北京：石油工业出版社，2004.

［3］乐宏，唐建荣，葛有琰，等.排水采气工艺技术［M］.北京：石油工业出版社，2011.

［4］刘广峰，何顺利，顾岱鸿.气井连续携液临界产量的计算方法［J］. 天然气工业，2006，26（10）：114-116.

［5］Mingaleeva G R.On the mechanism of a helical motion of fluids in regions of sharp path bending［J］.Technical Physics Letters，2002，28（8）：657-659.

［6］Ali A J， Scott S L， Fehn B J.Investigation of New Tool to Unload Liquids from Stripper-Gas Wells［C］.pa⁃per 84136-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，5-8 October 2003，Denver，Colorado：SPE，2003.

［7］Dougherty Sr G A，Fehn B J，Smith T B.Apparatus and method for creating a vortex flow:US Patent 4，7，160，024［P］.2007-01-09.