井下節(jié)流工藝在川渝氣田的應用

井下節(jié)流工藝在川渝氣田的應用

四川省重慶區(qū)的高壓氣田通常采用高壓裝置進行地面多層次壓縮和保溫。高壓氣井地面節(jié)流以及水合物的形成給氣井生產(chǎn)帶來許多困難。例如,節(jié)流降壓會引起溫度降低,節(jié)流前的井口及部分地面管線仍然會承受高壓;開關(guān)調(diào)壓閥對氣井生產(chǎn)產(chǎn)生有害的激動,氣井帶液能力相對較低,水合物的生成會對油管、計量孔板、地面管線造成阻塞和降低設(shè)備的熱傳導效果等危害,從而嚴重影響氣井的生產(chǎn),甚至會危及人身與設(shè)備的安全。為此,川渝氣田開展了井下節(jié)流技術(shù)研究并在川渝氣田推廣應用,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。本文主要介紹井下節(jié)流工藝的原理、節(jié)流工具的技術(shù)指標、適用范圍、井下節(jié)流工藝技術(shù)在川渝氣田開發(fā)中的應用情況。藝油氣工藝技術(shù)高壓天然氣節(jié)流是一個降壓降溫過程。常規(guī)的地面節(jié)流工藝,在節(jié)流前需用地面加熱保溫裝置對天然氣加熱,提高氣流溫度,以免形成水合物堵塞。而井下節(jié)流工藝技術(shù)是將井下節(jié)流器置于油管某一適當位置,來實現(xiàn)井筒節(jié)流降壓,以充分利用地熱加溫,使節(jié)流后氣流溫度高于節(jié)流后壓力條件下的水合物形成初始溫度,這樣在井筒內(nèi)不會形成水合物堵塞,從而達到地面管線壓力降低,控制氣井產(chǎn)量,取消地面加熱保溫裝置的一種采(油)氣工藝技術(shù)。目前,川渝氣田開發(fā)了兩種類型的井下節(jié)流器:活動型和固定型。活動型井下節(jié)流器主要用于井筒已有生產(chǎn)管柱的氣井,固定型井下節(jié)流器主要用于新井。同時開發(fā)了用于淺層氣井的配套裝置。1.活動過載設(shè)備的主要技術(shù)和范圍目前加工定型的活動型井下節(jié)流器工具適用于API標準的Φ73油管。其主要技術(shù)指標如表1。2.油管內(nèi)通徑符合api要求目前加工定型的固定型井下節(jié)流器工具適用于Φ60.32和Φ73油管。油管內(nèi)通徑符合API標準049.45、Φ59.7。其主要技術(shù)指標如表2。3.通過開發(fā)地面輔助設(shè)備適用于平坦的氣井3.1止閥、安裝位置為解決井下節(jié)流器突然失效的安全問題研制了井口定壓截止閥(見圖1),安裝位置見圖2。定壓截止閥主要作用是當井下節(jié)流器失效后,井口油壓高于定壓截止閥設(shè)定關(guān)閉壓力時能自動關(guān)閉生產(chǎn)井,從而使集氣支線管線不至于爆管。3.1.1定壓截面泵的工作參數(shù)常開狀態(tài)最大工作壓力25MPa;工作狀態(tài)下關(guān)閉壓力4MPa。3.1.2壓力擠出開口的工作狀態(tài)工作狀態(tài):打開閥1,關(guān)閉閥1旁通;關(guān)閉閥2,打開閥2旁通。常開狀態(tài):打開閥2,關(guān)閉閥2旁通;關(guān)閉閥1,打開閥1旁通。3.2熱壓試驗由于白馬淺氣層的地層壓力較低,在7.977～19.795MPa之間,最高的白淺22井關(guān)井壓力為14MPa。氣井在試井錄取資料時,可使用簡易蒸汽加熱裝置進行簡單的短時加熱處理,能有效防止水合物生成。其安裝位置見圖2?，F(xiàn)場應用1.井下節(jié)流井生產(chǎn)情況川西北氣礦的白馬淺層氣藏具有低孔、低滲,氣井產(chǎn)量低、壓力下降快的特點,為解決氣井井口壓力下降快,降低氣田開發(fā)成本,決定在白馬淺氣層二期工程10口井采用井下節(jié)流工藝生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中有4口(白淺45、48、49、63)井采用了井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn),設(shè)計及生產(chǎn)情況見表3,具體生產(chǎn)情況(以白淺45井為例)見圖3、圖4。有3口(白淺27、35、白馬1)井采用在JQ-25定壓截止閥中安裝油嘴地面節(jié)流生產(chǎn),設(shè)計及生產(chǎn)情況見表4。從圖3～圖4中可看出,氣井采用井下節(jié)流工藝生產(chǎn),油壓保持平穩(wěn),套壓下降緩慢,氣井產(chǎn)氣量較為穩(wěn)定。在采用井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn)的4口氣井,截止2002年12月底,累計生產(chǎn)1139d,已累計生產(chǎn)天然氣1162.2×104m3,累計帶水707m3,井下節(jié)流工藝各井累計生產(chǎn)情況見表5。2.東6井:清地層水保井蜀南氣礦的東6井、寶1井為降低開采成本,取消水套爐加熱生產(chǎn),采用井下節(jié)流工藝技術(shù)。設(shè)計、生產(chǎn)簡況如表6、表7。這兩口井在采用井下節(jié)流生產(chǎn)期間狀況良好,截止2002年5月31日止,在不需地面水套爐加熱生產(chǎn)的情況下,已累計生產(chǎn)483d,累計產(chǎn)氣482.4544×104m3,累計帶水717m3。東6井是蜀南氣礦東山構(gòu)造的一口氣井。該井1983年12月31日開鉆,1985年3月8日完鉆。產(chǎn)氣層位二迭系茅口組。原始地層壓力24.37MPa,關(guān)井套壓20.5MPa,關(guān)井油壓19.5MPa。2001年2月26日開井投產(chǎn),地面設(shè)備流程冰堵嚴重,蜀南氣礦決定下井下節(jié)流器生產(chǎn)。東6井于2001年3月7日使用井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn)初期,產(chǎn)氣量2.0×104m3/d左右,產(chǎn)水2.5m3/d左右,帶水穩(wěn)定生產(chǎn)。同年6月26日對井下節(jié)流器進行了檢修,節(jié)流嘴孔徑和下入深度未變,產(chǎn)氣量1.1×104m3/d左右,產(chǎn)水2.8m3/d左右。氣井產(chǎn)量曲線見圖5,油、套壓曲線見圖6。該井使用井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn)后,產(chǎn)氣量較為穩(wěn)定,油壓一直較為平穩(wěn),套壓下降較快,產(chǎn)水量增長較快,截止2001年9月24日,累計生產(chǎn)202d,累計生產(chǎn)天然氣289.4×104m3,累計產(chǎn)地層水649m3,套壓由開井初期的20.5MPa降至3.5MPa,油壓為0.75MPa,與輸氣壓力相同,產(chǎn)水量由2.5m3/d上升到了3.05m3/d。2001年9月24日由于井口油壓已降至輸壓,產(chǎn)氣量突然由1.0×104m3/d降低到0,氣井顯微氣,無水。目前該井已停產(chǎn),原因是由于地層能量下降,不能帶出地層水,造成井底嚴重積液。效果分析1.臨界排液流速少量出水氣井,由于井下節(jié)流后的氣體壓力降低、氣體膨脹、流速增大,提高了氣井的攜液能力,達到排水采氣的目的。如白淺49井,應用“臨界排液流量”公式計算,該井的最小排液流速為0.85×1043/d,下入井下節(jié)流器的產(chǎn)氣量為0.3×104m3/d,m井下液體全部帶出地面。同井況的白淺35井設(shè)計產(chǎn)氣量是0.3×104m3/d,井下嚴重積液,將產(chǎn)量提高至0.9×104m3/d后才有水產(chǎn)出。說明井下節(jié)流可以提高氣井攜液能力。2.經(jīng)濟效益分析白馬蓬萊鎮(zhèn)淺層氣藏二期工程預計投產(chǎn)10口井,新建3個集輸氣站,全部按井下節(jié)流工藝生產(chǎn)設(shè)計,可節(jié)約水套爐投資30萬元。二期工程支線采氣管道預計為20km,支線采氣管道壓力等級由原15MPa的設(shè)計壓力下降到4MPa的設(shè)計壓力,每1km支線管道投資將由原來的12萬元/km下降到8萬元/km左右,整個二期工程支線管道可節(jié)約投資80萬元左右。用井下節(jié)流工藝生產(chǎn),單井每天可節(jié)約水套爐加熱用氣0.04×104m3,水套爐按1年使用300d計,一個集氣站每年可節(jié)約水套爐加熱用氣12.0×104m3左右,1m3氣單價按0.69元計,一個集氣站每年可節(jié)約燃料費8.28萬元左右,三個集氣站可節(jié)約燃料費24.84萬元左右。使用井下節(jié)流工藝技術(shù)生產(chǎn),單井每年的作業(yè)和維護費用在4.2萬元左右,10口井每年的作業(yè)和維護費用為42萬元左右。白馬蓬萊鎮(zhèn)淺層氣藏二期工程使用井下節(jié)流工藝生產(chǎn),可節(jié)約投資92.84萬元左右。白馬蓬萊鎮(zhèn)淺層氣藏二期工程用井下節(jié)流工藝生產(chǎn)與原生產(chǎn)方案的投資對比見表8。在蜀南氣礦東6井、寶1井推廣應用井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn),截止2002年5月31日,累計產(chǎn)氣482.45×104m3,累計帶水656.74m3,累計生產(chǎn)483.69d。單井按每天節(jié)約加熱用氣0.06×104m3計算,可節(jié)約加熱用氣29.02×104m3,1m3氣單價按0.69元計算,可節(jié)約加熱燃料費20.02萬元,2口井節(jié)約地面加熱爐投資14萬元,累計節(jié)約投資34.02萬元,取得了較好的經(jīng)濟效益。使用水套爐和井下節(jié)流生產(chǎn)的投資對比見表9。井下節(jié)流技術(shù)(1)通過在川西北氣礦和蜀南氣礦的6口氣井中推廣應用井下節(jié)流工藝技術(shù)生產(chǎn),表明井下節(jié)流技術(shù)能取消單井地面水套加熱爐,可節(jié)約加熱用氣,簡化地面流程,減少井場占地,減少井崗管理人員及勞動強度,降低集氣支線管線壓力等級。達到了降低開采成本的目的。(2)采用井下節(jié)流技術(shù)生產(chǎn)能降低井口設(shè)備及地面集輸管線所承受的壓力等級,提高了安全性。(3