三叠系水平井气体影响治理方法探讨

谭旭，赵惠周，黄纯金，王加一，吴冬旭，杨耀春

（中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳745600）

三叠系水平井气体影响治理方法探讨

谭旭，赵惠周，黄纯金，王加一，吴冬旭，杨耀春

（中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳745600）

针对284区块三叠系油藏的部分水平井在开采过程中出现不同程度的气体影响和套返现状，导致泵效降低，严重影响了油井的产量。为了治理水平井的气体影响，可以通过增大油井套压控制值，减少泵吸入口处的脱气来达到提高泵效的目的；对于套返的水平井可以先进行套管放喷，打破油套环空内气液段塞平衡，再增大套压控制范围来控制泵吸入口处的脱气程度，减少自由气体进入泵筒，提高泵效，恢复油井产量。

水平井；气体影响；套压

随着油田的不断开发，井下抽油泵基本上都是在井底流压低于饱和压力下的情况下进行抽汲工作的，即使是流压高于饱和压力，随着动液面的逐渐降低，泵吸入口处的压力也开始低于饱和压力，此时泵吸入口处出现脱气现象。因此，抽油泵在抽汲时总是气液两相同时进入泵筒，气体进入泵筒后占据一部分体积，必然减少进入泵筒内的液量，从而使抽油泵的工作状况由正常转变为气体影响情况，迫使泵效降低。当气体影响比较严重时，还有可能发生“气锁”现象。

元284区块南部三叠系油藏是一个高气油比油藏，而且水平井开采单井产量高，随着油井开采时间延长，动液面不断下降，井底流压也在减小，当井底流压或泵吸入口处压力小于饱和压力后，井底脱气现象加剧，抽油泵的工作状况由前期的正常变成气体影响，致使泵效降低，水平井单井产量下降。在生产实践过程中发现，水平井在投产前期开采过程中，由于地层供液能力强，动液面高，井底流压较高，将套压控制在0.8 MPa～1.0 MPa左右时，油流从井底举升至泵吸入口处的过程中能够保证压力高于饱和压力，不存在“脱气”现象，抽油泵能够正常工作，抽油泵抽汲时基本上不会受到气体影响。但随着开采时间的延长，地层供液能力下降，动液面降低，井底流压也有所降低，在原先要求的0.8 MPa～1.0 MPa的套压控制范围下，油流在从井底往上举升至泵吸入口的过程中开始出现脱气现象，致使泵效降低。部分水平井甚至出现了“气锁”的现象，水平井单井产量下降；而且由于脱气加剧的原因，油套环空中游离气体的浓度增大，对油套环空中的液柱产生气顶作用，从而出现了假液面和套返现状，不仅妨碍了对油井真实动液面的监控和录取，同时也降低了井底流压，加剧了泵口处的脱气程度。结合理论与现场实际生产情况分析，合理控制套压对油井生产的影响主要体现在以下两个方面：（1）保持地层能量不影响地层供液能力的前提下，在较高的流压下生产，能够充分利用地层能量，延长地层维持在较高水平的生产时间；（2）防止溶解气在泵吸入口处脱气，减小气体影响油井正常生产。

1 传统防气治理措施

由于流压降低致使溶解于原油中的溶解气在深井泵吸入口附近发生脱气现象使气体随同液体一同进入泵筒，或因套压过高，迫使油套环行空间中的动液面下降，当动液面下降到深井泵吸入口处时，气体窗口窜入深井泵内，使得抽油泵的充满系数降低，使泵效降低，严重时发生“气锁”现象。出现这种情况后，应该根据油井的实际情况，合理控制套压，既要尽量保证深井泵在合适的流压下工作，防止油流在往上举升至泵口处时发生脱气现象，又要保证适当的动液面，防止油套环空中的气体窗口进入泵筒。从抽油泵工作时的充满系数的计算公式（公式1）可以看出，泵的充满程度受余隙比和泵筒内气液比的影响。

其中：R-泵筒内气液比，K-余隙比。

为了提高抽油泵的充满系数，在传统的现场防气治理中，主要有以下几种防治措施：

（1）确定合理的沉没度，保持合理的流压，以降低泵吸入口处气液比，减少自由气进入泵筒，从而提高抽油泵的充满系数。

（2）针对气油比高的井，在套管出口安装定压放气阀进行排气的方法来减少气体带来的影响。

（3）尽量缩小防冲距，减小余隙空间，从而达到提高充满系数的效果。

针对元284南部水平井的目前实际开采现状，由于开采时间不长，油井仍具有一定的沉没度，在油井不加深泵挂，合理控制套压成为治理水平井气体影响的有效手段，对于出现套返情况的井可以及时组织放喷，打破油套环空气液平衡来控制泵吸入口处的脱气现象。

2 现场试验

针对本区管理的部分水平井在开采一段时期后出现不同程度的气体影响现状以及套返情况，使得抽油泵的泵效降低，严重地降低了水平井的单井产量，为了恢复抽油泵的正常工作，对不同的井况进行合理控制套压试验，对套返井进行及时放喷并调整套压控制范围。通过试验对比分析，从而重新制定各井的合理套压控制范围，总结水平井开发管理的可靠经验，达到防治气体影响的目的。

2.1 确定试验对象

针对本次试验选取庆平22、庆平31、庆平11、庆平33、庆平24等5口出现了气体影响和套返情况的水平井进行了套压控制试验和套管放喷试验。

2.2 油井生产情况

试验确定的这5口水平井中开采时间最长的长达15个月，最短的则为5个月，平均开采时间为9个月左右；目前动液面最高为512 m，最低的为1 294 m，平均动液面897 m，平均泵挂深度1 480 m。这5口水平井在开采时间满5个月左右后均出现了气体影响现状，其中庆平22、庆平33这2口水平井在生产过程中由于气举作用还出现了套返现象，油井单井产量也较之前正常生产时有所下降。

2.3 试验实施情况

将这5口水平井分为1、2组，出现套返现状的2口水平井划为1组，另外3口水平井作为2组，针对1组首先组织油罐车进行套管放喷，将被气体举升至套管口的液体及时排出，排完后将套管压力控制到1.6 MPa～2.5 MPa，跟踪录取功图液面，监控抽油泵工况，并及时安排单量跟踪产量变化情况。对2组直接将套压控制到1.6 MPa～2.5 MPa，跟踪录取功图液面，监控抽油泵工况，同时及时安排单量跟踪产量变化情况。最后统计对比试验前后的生产情况变化（见表1）。

通过将两组水平井的套压控制值相应增大后，从试验前后的生产情况对比结果可以看出：将套压控制值增大后，1、2组中的油井的沉没度均有所下降，试验中的庆平22、庆平33和庆平24这三口水平井的功图情况由气体影响恢复成正常功图，而庆平11和庆平31这两口水平井的气体影响程度减弱，1、2组水平井的产量均随套压控制值的增大而有所上升，日产液平均增产1.74 m3。

表1 实验前后油井生产情况对比

3 试验原理分析

当井底流压足够高，以至于油流从井底往上举升到达泵吸入口时仍能够保持泵吸入口压力不低于饱和压力，则可以避免溶解气从原油中脱出而随油流一块进入泵筒。根据油套环空的成分变化以及油气水的密度差异，可以将流压的计算公式简化为：

式中：pf-井底流压，pc-井口套压，pog-油气段压力，plg-油气水段压力，hs-沉没度，hl-泵吸入口至井底的距离，-油气段平均密度-油水气段平均密度。

从式（1）可知，当抽油井保持稳定pc正常生产，plg不随套压而变，只有pog随套压变化。若保持套压pc越高，则动液面加深，hs变小，而油套环空的自由气受到压缩，变大，当pc增大至一定值时，pc＋pog呈增大的趋势，最终使得井底流压pf增大；反之，随着油井开采时间的延长，hs不断地减小，在保持pc不变的情况下，油气段的自由气浓度增大，pog则减小，从而井底流压pf减小，当油流从井底往上举升的过程中溶解气开始出现脱气现象并随着井底流压pf的不断减小而加剧，自由气随液体进入泵筒后降低了抽油泵的泵效，迫使油井产量降低。

4 试验增产原理分析

在本次试验中，主要采取了套管放喷和增大套压控制值这两种方法。在现场实施过程中都收到了不错的效果，减少了气体对抽油泵的正常工作影响，使得油井的单井产量得到恢复。

4.1 套管放喷并增大套压

结合水平井的实际生产情况和特性，分析出现套返的原因是三叠系油井存在间歇性出油和气油比高的特性，加之水平井液量高，在供液能力大于抽油泵的抽汲能力情况下，当套压控制不当，油套环空中的脱气现象逐渐加剧，在油套环空中出现一段油一段气的气液柱段塞平衡，液柱则被气体举升至井口。出现套返现象后，pog明显减小，pf则也随之减小，泵吸入口处脱气现象加剧，自由气体进入泵筒从而影响了抽油泵的正常工作。因此，通过及时放喷，打破油套环空中出现的一段油一段气的气液柱段塞平衡，再将套压控制范围由原先的0.8 MPa～1.0 MPa增大至1.5 MPa～2.5 MPa，此时pc+pog增大，井底流压pf也随之增大，油流在向上举升至泵吸入口处时，始终保证压力大于饱和压力，从而防止了溶解气发生脱气现象。通过跟踪录取功图变化情况，发现功图由原先的气体影响转变为正常功图，抽油泵的泵效提高，油井单井产量得到恢复。4.2增大套压控制值

针对没有出现套返，功图变为气体影响的水平井，主要还是由于套压失于合理控制，致使井底流压降低，油流在往上举升的过程中发生脱气，使气体随同液体一同进入了抽油泵。因此，将套压控制范围由原先的0.8 MPa～1.0 MPa增大至2.0 MPa～2.5 MPa，跟踪录取功图资料监控油井生产情况，通过对比发现抽油泵的功图由原先的气体影响转变成正常功图。由此可以证实，将套压pc增大，虽然动液面加深，hs变小，但油套环空的自由气受到压缩，变大，当pc增大至2.0 MPa～ 2.5 MPa，出现了pc+pog呈增大的结果，使得井底流压pf增大，从而油流在往上举升的过程中脱气现象减少，从而进入泵筒的自由气量减少，抽油泵在抽汲的过程中充满系数增大，泵效得以提高。

4.3 确定套压控制值的影响因素

合理套压控制值的确定主要与油井的动液面有关，针对不同的井况通过试验确定合适的套压控制范围。一般而言，动液面越深，套压控制值越大。套压控制过小则起不到防治气体影响的效果，套压控制过高则有可能出现液面被压至泵口以下，使得气体窗口窜入泵筒，严重的则会导致气锁现象。

5 结论

（1）对于水平井来说，该不该调整套压控制值，首先取决于该油井的抽油泵工作是否受气体影响，单井产量是否下降，如果由于套压控制不合理出现了气体影响现状，则可以根据油井的实际生产情况进行套压调整试验，恢复抽油泵的正常工作。

（2）对于出现气体影响的水平井，通过增大套压控制值，使得井底流压增大，油流在向上往泵吸入口举升的过程中能够保证压力高于饱和压力，减少溶解气的脱气现象，减少自由气进入泵筒，提高抽油泵的泵效，恢复油井产量；对出现了套返并受气体影响的水平井，通过先放喷，打破油套环空中的气液段塞平衡，然后将增大套压控制值同样能够起到防治气体影响，提高泵效的作用。

［1］李天缱，刘竹义，张店高.油气比油田采油井合理套压确定方法［J］.河南石油，2002，16（3）：37－38.

［2］张琪.采油工程原理与设计［M］.中国石油大学出版社，2012.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.014

TE355.52

A

1673-5285（2015）08-0053-03

2015－04-30

2015－05-07