天然气井口增压开采工艺研究

2024-01-22何宇曾伟何天宝段雨安

石化技术 2024年1期

何宇曾伟何天宝段雨安

1. 中国石油天然气股份有限公司西南油气田公司蜀南气矿四川泸州 646099

2. 西安杰源石油工程有限公司陕西西安 710000

天然气井口增压开采工艺，有效地解决了气井携液能力差、开采效率低等一系列问题[1]，保障了天然气资源顺利开采、稳定供应。结合实际研究结果来看，天然气井口增压开采工艺能有效改善某天然气田A、B、C、D等4口气井的单井井口增压生产效果，具有十分可观的应用价值。

1 天然气井口增压开采工艺研究

1.1 天然气井口增压开采工艺介绍

天然气井口增压开采工艺是天然气开采过程中常用的技术手段，其主要是利用压缩机对井口位置进行抽吸，达到降低井内压力、克服采气管线输送压差的目标，能够在一定程度上控制天然气井口生产压力，从而提升天然气气井生产瞬时流量，使气井的携液能力得到优化，保证天然气开采效果。在天然气井口增压开采过程中，井口增压压缩机扮演着极为重要的角色，CM型单井增压压缩机机组是目前比较常见的天然气井口增压压缩机之一，属于整机撬装式设备，其主机和电机固定在底座上，其他配件则安装在底座适当位置，在气管路、水管路、仪表管路、注油管路等管路的作用下连接并形成整体[2]。在实际应用过程中，该设备的运行效率非常高，能够在短时间内完成抽吸降压的任务，因此得到了越来越多的认可和关注。为确保天然气井口增压开采工艺能够发挥应有的作用，要根据集气站系统运行压力和单井产能等数据，对压缩机组的参数进行了设计和调整，确定其进气压力为0.1～0.5 MPa、排气压力6.5MPa、最大处理气量5.28×104m3/d。同时，对天然气井口增压开采工艺的具体流程进行了设计，根据井口气液分离的相关技术流程，将井口来气通入分离器，在气液分离的基础上使之进入压缩机增压并输送至采气管线，而分离出来的液体则需要按照排污处理流程进行处理，完成整个天然气井口增压开采流程。

1.2 生产制度对比

天然气井口增压开采工艺的应用效果受多方面因素的共同影响，除了技术参数和技术流程之外，生产制度也是不容忽视的影响因素之一，天然气井口增压开采工艺的工作制度包括连续增压及间歇增压，应根据天然气的具体产能等确定工作制度，从而确定天然气井口增压开采工艺的最佳工作制度。为保证研究结果的准确度，分别对A、B、C、D等4口气井进行单井井口增压生产试验。（1）A井增压情况。在正常生产条件下，其油套压为4.21/6.32 MPa，日均产气量0.8×104m3，基本不产水。在进行增压处理以后，其单井动储量采气速度得到了明显提升，连续增压的应用效果优于间歇增压的应用效果。（2）B井增压情况[3]。在正常开采的情况下，B井油套压4.42/7.42 MPa，日均产气量0.5×104m3，基本不产水。在进行增压处理后，井筒积液顺利排出、井口附近含水饱和度提升，整体开采效果更加优越。（3）D井增压情况。根据天然气井口增压开采工艺评价的实际需求，确定C、D井采取连续增压生产制度的方案，结合其实际生产情况，二者在增压处理后，生产能力都得到提升，C井还实现了不间断连续生产，这保证了天然气气井开采的有效性，具体开采参数见表1。

表1 C、D 井井口增压生产前后数据

根据上述实践情况来看，连续增压生产制度和间歇增压生产制度的应用效果确有差异，连续增压生产制度能够更好地提升天然气气井开采效果和排液效果，而间歇增压生产制度能够有效提升天然气气井的稳定开采时间，二者的优势截然不同，可分阶段、分情况进行选用。比如，在天然气开采初期可以利用连续增压生产制度，达到排空积液、降低近井地带含水饱和度的目标，而在生产进入稳定期以后，可以根据天然气气井生产的实际情况和压力变化选用间歇增压制度，从而保证天然气气井开采的整体效率。

1.3 设备性能评价

为更好地了解天然气井口增压开采工艺，还需要对增压设备进行性能分析，从实际开采情况来看，在持续15～20h的高压比工作条件下，该天然气井口增压机组能够妥善适应夏季高温及冬季低温环境并保证稳定运行[4]。特别需要提到的，为了提升天然气井口增压开采效果，用安装井口配套三相分离器的方式，解决了增压初期排液量，降低了天然气井口增压开采的问题。

1.4 评价结果

（1）从天然气气井开采试验的实际情况来看，合理应用天然气井口增压开采工艺，确实能在一定程度上解决井口压力问题，使天然气井的单井产量得到提升，避免生产不稳定等问题。根据现场实际生产情况，在充分分析气井产能、临界携液流量等数据的基础上，选择适当的增压生产制度，从而确保天然气井口增压开采顺利进行。（2）在天然气井口增压开采过程中，高压比、小型撬装式压缩机组有一定的应用价值，具有运行稳定、运输、安装较为方便等一系列优势，能够满足不同天然气开采增压需求，这对进一步优化我国天然气气井开采工作的综合效益有一定的积极作用。

2 天然气井口增压开采工艺应用要点

2.1 科学选择气井区

为进一步提升天然气井口增压开采工艺的应用价值，应结合油气田的实际开采情况合理选择气井区，比如根据天然气资源的储量进行选择，就是行之有效的方法之一。这主要是因为，随着开采时间的延长，井下储藏的天然气资源越来越少，利用天然气井口增压开采工艺虽然能进行开采，但是开采工作的性价比和综合效益可能会大打折扣[5]。而在天然气资源储备比较多的情况下，天然气井口增压开采工艺的应用成本不变，能开采出来的天然气资源将会更多，这符合天然气井口增压开采工艺的应用标准。因此在利用天然气井口增压开采工艺进行开采之前，必须要根据该区域的天然气资源储量选择气井区。更重要的是，在天然气资源储备量比较大的情况下，开采天然气的难度比较低，利用天然气井口增压开采工艺进行处理，不容易出现成本增高、开采效率低下等问题，也不需要投入大量资源，这对于优化天然气井口增压开采工艺的整体效益有一定的积极作用。因此在今后的发展中，应结合天然气井口增压开采工艺实际应用要点，在确定开采工艺方案之前，对待开采区域进行资源的全面勘查和评估，保证气井区选择合理性。另外，还需要对不同气井之间的距离进行控制，在考虑天然气资源与消费市场间的有效距离、天然气与其他配套设施相互连接的投入等因素的基础上，确保气井之间距离的科学性，提升天然气井口增压开采效益。

2.2 运用合适的设备

天然气井口增压开采工艺是否能够在实践过程中发挥应有的作用，还取决于增压设备等是否合理。因此，应结合开采具体需求选用恰当的设备。目前市面上常见的天然气井口增压开采设备具有种类多、成体系的特点，能够满足不同天然气气井开采需求，要结合现场的具体开采情况，在对油气田的气井区进行分析的基础上，根据天然气品质、增压气量、井场等，对增压设备进行选择[6]。换而言之，就是要首先确定气井生产能力评估结果，并在此基础上挑选合适的增压设备，并使之成为保证气井增压后达到预期产量的有力保障。在正式选择天然气井口增压设备之前，还需要明确天然气的品质，针对部分天然气可能携带腐蚀性物质的问题，对其中的腐蚀性物质进行研究，根据其类型、特性等，选择合适的开采设备。同时，环境因素不同的情况下，天然气井口增压开采设备也会有所差异，比如在环境温度不同时，天然气井口增压开采设备的运行效果可能会发生一定的变化，需要根据温度条件选择增压设备，使之能够在复杂条件下稳定运行。更重要的是，要考虑到天然气开采地点的特殊性，根据距离因素选择适当的天然气井口增压开采设备，避免气井位置不合理而导致的开采成本问题，如开采距离不合理，设备连接水源、电源等都十分困难，避免出现设备故障、损坏等问题，这显然不符合天然气井口增压开采的要求，因此要根据现场情况评估气井地理位置，并尽可能选择对电源、水源依赖度较低的增压设备，为提升天然气井口增压开采工艺应用效果做出努力。

2.3 提高工况协调性

提升工况协调性也是十分重要的一项内容，其能够让天然气井口增压开采工艺发挥更大作用，提升天然气开采的总采气量[7]。考虑到天然气井口增压开采工艺的复杂性，应充分考虑气井的生产能力、生产过程等，根据现场实际情况进行分析，调整天然气井口增压开采方案，确保天然气资源得到顺利开采。除此之外，还需要考虑到天然气气井的产量变化情况，在分析天然气开采各个步骤的基础上，根据井内和井口的压力变化、输气时的积液情况等，对天然气井口增压开采方案进行优化。另外，还需要根据实际情况确保压缩机组的工况协调性，使之与气井生产环节相匹配，对压缩机组的型号进行选择、对压缩机组的参数进行调整，保证天然气井口增压开采质量。特别是要注意天然气气井是否存在水汽，在其含水率比较高、容易产生积水的情况下，需要提前增加备用压缩机组，避免因积水问题影响到天然气井口增压开采效率。同时，要充分考虑到天然气井口增压开采条件的复杂性，对所有参与开采任务的工作人员进行培训考核，将压缩机的组成结构、传感技术、数据通信技术等纳入培训内容，提高对天然气井口增压开采工艺的认识。最后，要充分考虑压缩机工况和开采工作的关系，结合现场的实际开采条件以及天然气气井现有资源储量等，及时调整压缩机组的配置方案。