涡流排水采气工艺在大牛地气田的应用

李文彬　刘浩　李旭光　黄涛　赵虹宇

（1.中国石化华北油气分公司采气一厂，河南郑州　450000；2.常州大学石油工程学院，江苏常州　213016）

涡流排水采气工艺在大牛地气田的应用

李文彬1刘浩1李旭光1黄涛1赵虹宇2

（1.中国石化华北油气分公司采气一厂，河南郑州450000；2.常州大学石油工程学院，江苏常州213016）

针对大牛地气田气井产量低，超过80%的井都需要借助排水措施辅助生产，气田于2013年引入了涡流排水工艺，在具有代表性的D1-1-186直井与DPH-14低产水平井进行应用，都取得了较好的应用效果。采用两级井下涡流排水工艺，D1-1-186直井产气量从安装前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d；DPH-14低产水平井能有效遏制气井的积液减产，使产气量稳定在14 000 m3／d。分析了涡流排水工艺原理，以及该工艺在大牛地气田直井、水平井上的应用及所取得的显著应用效益，为涡流排水工艺在气田的进一步推广应用提供了参考依据。

大牛地气田涡流排水采气直井水平井应用

0　引言

大牛地气田位于陕西省榆林市与内蒙古自治区伊金霍洛旗、乌审旗交界地区，面积为2 003 km2，位于鄂尔多斯盆地北东部、伊陕斜坡北部，气田为孔隙型低渗—特低渗气驱气藏，地质特征表现为“一大、一多、一强、四低”，即储量规模大，含气层位多，储层非均质性强，压力系数低，储层渗透率低，储量丰度低，单井产量低；单井产量从几百立方米到几万立方米不等，直井平均日产气量只有0.7×104m3，水平井平均日产气量不到2×104m3。超过80%的井都需要借助排水措施辅助生产。为了解决气田低压低产井排水采气工艺，引入了涡流排水采气工艺。

1　涡流排水工艺原理

井下涡流排水工艺是基于改变气液两项流体的流动方式，主要通过以下两个方面提高气井的排液能力：一是两项混合紊流变成两项分层、单项涡流层流，降低流动摩阻和滑脱损失［1］。二是径向离心作用产生的额外附加压力和液体与油管壁的毛细吸附力叠加，防止液体滑脱倒流［2］。

图1　涡流排水工具组成图

涡流排水工具的核心组成是一个圆柱形的内实体和外面的螺旋叶片，如图1所示。其主要作用是将进入内实体和井筒之间由螺旋叶片分割的螺旋形空腔的介质流体沿着螺旋面进行加速，实现改变流体运动方向和提高流速的功能［3］。当气液两相混合流体进入涡流工具时，流体的过流面积减小，使流体加速，并沿着螺旋导流带向上做涡流运动，将液相流体甩向管壁，在管壁上形成液膜，中间形成气柱。相当于在油管中形成了两个通道，中间部分是气体通道、靠近管壁的环形通道是液体通道，形成一个综合作用的气态、液态各自相对独立的向上传输通道［4］。将两相流的紊流流态、变成类环状流动，中心以连续气柱向上运动，管壁附近液膜螺旋上升运动［5］。越靠近管壁流体的密度越大，含液量越高，形成一个密度梯度，使介质在传输中相互之间的摩擦力减小；同时离心作用产生的额外附加压力以及液体与管壁的毛细吸附力减少了液体的滑脱损失［6］。

2　应用情况

2.1应用目的

验证井下涡流排水工艺在大牛地气田的适用性能否维持绝大多数直井正常排液生产；能否维持绝大多数水平井正常排液生产，防止低产水平井积液减产、水淹；确定涡流排水采气工艺的适用条件；验证单级涡流的有效作用距离。

2.2在直井的应用

在直井中选取了具有代表性的D1-1-186井作为直井应用井，该井于2010年12月2日投产，2013年10月19日工艺安装，日均产气量为7 500 m3，日均产水量为0.49 m3，与大牛地气田直井的平均水平相近。气井的相关基础数据如表1所示。

该井涡流工艺安装前后的生产情况如图2所示。从图2可看出，该井安装涡流工具后，气井的生产得到明显改善：①产气量从安装前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d，增产2 700 m3／d，增产率达到36%。②降压带液情况得到明显改善，从安装之前的1～2次／d降压带液下降到基本不需要降压带液。③气井生产时率从94.29%上升到98.92%。

2.3在水平井的应用

在低产水平井中选择了DPH-14井作为应用井，该井于2012年8月18日投产，日产气25 000 m3、产液5.5 m3。到2013年6月19日安装工具时日均产气14 100 m3、产水8.55 m3，为大牛地气田典型的低产水平井（表2）。

表1　D1-1-186井井下涡流工艺相关参数数据表

图2　D1-1-186井采气曲线图

该井井下涡流工艺安装前后的生产情况如图3所示。从图3可以看出该井安装涡流工具后生产情况得到明显改善：①降压带液得到明显改善，从安装之前的2～3次／d下降到基本不进行降压带液。生产时率从89.7%上升到98.9%。②遏制住了气井的进一步减产，避免了气井积液水淹。安装工艺前期产量下降速率达到380 m3／d，安装后产量在14 000 m3／d上下波动，产量未继续下降。③生产更加稳定。工艺运行稳定后产气量维持在13 500～14 000 m3／d，产水量维持在4 m3／d左右。

表2　DPH-14井井下涡流工艺相关参数数据表

图3　DPH-14井采用井下涡流工艺前后采气曲线图

3　结论

1）验证了井下涡流排水工艺在大牛地气田是可行的。在两口具有代表性的D1-1-186直井与DPH-14低产水平井进行应用，都取得了较好的应用效果。

2）D1-1-186直井采用两级井下涡流排水工艺实现了正常排液，产气量从安装前的7 500 m3／d增加到10 200 m3／d。

3）DPH-14低产水平井采用两级井下涡流排水工艺有效遏制积液减产，使产量稳定在14 000 m3／d以上。

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（编辑：李臻）

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2095-1132（2015）06-0030-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2015.06.008

修订回稿日期：2015－10－08

国家科技重大专项（2011ZX05045）。

李文彬（1988－），助理工程师，从事天然气开发相关工作。E-mail：907761386@qq.com。