气井井下节流排水采气工艺难点及对策

黎昌波，黄焕全，何海林

（西南油气分公司采气三厂，四川德阳 618100）

1 井下节流排水采气工艺难点

为了整体提高气井井下节流排水工艺的使用效果，以我国某气田的四口气井作为研究的对象，开展一系列的实验操作，重点研究气井井下节流排水工艺的特点以及相关的注意事项。在进行实践操作的过程当中，研究人员在气井的2 780m深度的位置安装节流器。需要注意的是，在进行截流器的安装工作时，现场工作人员必须要对它的深度进行严格的控制，所有节流器的安装深度都不能高于2 850m。而且要想获得较为明显的实验效果，在进行实验操作的过程当中，需要优先选择卡瓦式节流器，它的应用价值相对较高，同时也可以获得更为准确的研究数据。现场研究人员按照视口气井的实际情况分别安装了节流器，气嘴的直径根据气井的实际情况进行了合理的选择。

经过大量的实践研究，可以发现在进行井下节流排水采气工艺研究的过程当中，此次研究过程所使用的卡瓦式节流器，在1 900~2 500m之间的深度可以获得较为明显的应用效果，不仅可以提高产品开采的效率，还可以保证了整个开展工作的稳定性。对于整个石油企业来说，运用该类型的节流器进行产品的生产，能够为企业带来较大的经济效益。

但是经过长期的研究可以发现这些类型的节流器在经过长时间的运行之后，仍然会出现各种类型的故障问题。将这些故障问题分为三种不同的类型。

1）气井在进入到泡排工作阶段之后，整个气井的携液能力得到了明显的提升，那么油管当中的液体很有可能会进入到临界的状态。在进入到该状态之后，整个节流器内部的压力就会发生变化，其下降的幅度越来越大，但是它并不会对整个油管当中的液体产生量产生消极的影。所以可以认为，在进入到泡排工作状态之后，其设备的运行情况不能真正地对井底液体产生情况进行影响，但是整个节流排水采气的效果却会出现严重下降的情况。

2）在进行石油产品开采工作期间，工作人员需要向气井当中注入起泡剂才可以获得相关的石油开采效果，但是如果所注入的起泡剂量已经超过1 000mL，那么现场工作人员就不需要继续向气体内增加起泡剂，如果继续加入起泡剂，那么气井运行期间的各种设备就会进入到临界状态，而且持续增加液体之后泵压的原有价值以及作用将无法发挥。如果现场工作人员已经针对其境内的开采工作进行深入地了解并使用不同的措施开展套牌的工作，但是因为受到消毒的影响，进入到气体内的起泡剂数量相对较多，排出来的起泡剂数量相对较少，那么在设备运行一段时间之后，套管当中的起泡剂含量就会大幅度的增加，甚至整个套管内部都是起泡剂。此时，工作人员继续向套管注入起泡剂，无法真正地将产品作用其中，而整个节流排水采气的效果也会严重的下降。从另一个角度进行分析，在开展气井井下节流排水工作时，气井的位置容易出现间断的泡沫段，这些泡沫段的出现也会使得整个天然气的携液能力不断下降。

3）在开展实践操作的过程当中，虽然有部分气井内部也已经根据实际情况进行节流器的安装操作，但是机体内部也出现了非常严重的积液情况，之所以出现这一现象，其主要原因是井底液体本身的存在，就使得井底的压力不断地上升。井口位置处的套款压力在上升之后，气井内部就会存在较为明显的压力差，此时天然气就无法将液体携带到地面上去。所以井底液体的存在，会使得天然气开采的效率不断地下降，天然气开采的成本投入也会不断地提升。

2 气井井下节流排水采气工艺难点对策

2.1 优化装置气嘴直径

以物理学当中的节流理论作为基础，在一般的情况下，可以将整个节流器内部的液体流动状态分成两种不同的类型，分别是亚临界流动的类型以及临界流动的类型。虽然这两种不同的流动状态，在其特点以及性质方面相似性相对较高，但是从其本质的角度分析，仍然存在较为明显的差异。要想了解流体的实际流动状态，就需要针对节流器的出入口压力进行监控，通过对比出入口压力的方式进行判断。在气井开采的初期阶段，井口的集气管线压力相对较低，所以在该阶段整个节流器的压差比较大，但是在进入到稳定运行阶段之后，节流器的前后位置产生的压差就会不断地下降。在气井开采的初期阶段，节流器前后位置的压差比较大，而此时节流气流体会处于临界流动的状态。针对装置汽嘴直径进行合理的优化，之后整个节流器内部的流体流动状态，就可以得到有效的控制，节流排水采气的工艺价值就可以得到有效的发挥。通过上文的分析可以了解到，要想真正地提高截流排水采气的效果，就需要合理的优化气嘴直径。

2.2 节流器改进

节流器的改进工作其实就是重点针对胶筒进行优化以及设计。可以从胶桶的材料以及胶桶的结构分别进行优化。从胶桶材料优化工作的角度进行分析，经过大量的现场试验之后，可以发现不同类型的材料对于节流器的使用效果以及使用性能会产生较大的影响。其材料的使用性能越高，那么节流器的使用性能也可以得到较为明显的优化。要想保证交通材料的选取具有科学性合理性的特点，那么在进行优化设计工作时，就需要针对胶桶的硬度、拉伸强度、伸缩率、压缩率、体积变化率以及材料变化率等多个角度进行分析，将整个材料的硬度从80%降低到78%，将拉伸强度从22%降低到21%， 从材料的伸缩率从410%降低到350%，将材料的压缩率提高到35%，将其体积变化率降低到11.2%，将整个材料的变形率控制在34%左右。只有保证所有的材料指标都能满足以上数据指标的前提下，才可以真正发挥出节流器的使用性能。从结构优化的角度进行分析，整个节流器前后位置的压力差，可以达到10~20MPa之间。受到巨大压力差的影响之下，整个胶桶就会出现极其严重的变形情况。那么工作人员可以选择关闭气井井口的方式，保证截流期前后位置的压力进入到稳定平衡的状态，而经过一段时间之后，胶桶就可以恢复到原来的形状。所以在反复的变形和恢复工作当中，胶桶就会出现疲劳损伤的问题，那么节流器就无法继续使用，对于节流排水采气工艺会产生严重的影响。

2.3 适应性分析

石油化工企业在进行产品生产的过程当中，气井采气工艺技术的应用范围较为广泛。但是最近这几年，随着气井的不断开发，井底积液的问题越来越严重，直接影响到整个气井的正常生产，同时也会影响到现场工作人员的生命安全。国内外石油化工企业在进行石油化工产品生产期间，对于各种类型的排水采气工艺进行了深入的研究，并且根据社会的发展不断地完善以及优化这些工艺技术的相关内容。早在20世纪，前苏联针对石油开采现场的柱塞气举工艺的排水方案，获得了较为明显的效果。而且经过40多年的研究之后，这种工艺技术的完善程度越来越高。目前为止该工艺技术的使用价值已经可以在原有的基础上提高了23%左右，通过对某气田产量的实际生产情况进行分析，在经过优化之前该工艺的产量相对较低，而优化之后其产量提高了23%。

虽然它可以提高石油化工企业每天的产出量，但是其液体的携带量却比较高，而该项问题将直接影响到了产品的质量以及后期的使用效果。所以研究者针对这一情况提出了连续排液控制的思想，并不断地优化石油开采的工艺。美国学者以该思想作为基础，创建了小油管的工艺方案，并且设计连续排列最小流速的模型图为整个管柱排水，采气优选提供了丰富的理论基础。在开采技术快速发展的背景之下，泡沫排水的技术也随之出现，该技术可以应用在产水油田当中并获得较好的使用效果，目前已经使用在多个国家的石油开采工作中。

不同国家对于天然气石油开采有不同的需求，所以在针对石油开采的内容进行研究的过程当中，不同的学者就需要根据国家发展的实际情况，从多个角度出发，研发出具有较高使用价值的石油开采工艺。井下急流排水采气工艺不会受到外界温度的影响，也不会在进入到冬季之后，受外界环境的影响，出现井口管线冻裂的情况。从整体的情况来看，该项工程的建设工期相对较短，成本比较低。所以不管是从使用价值还是使用成本的角度进行分析，它都是一种最佳的石油开采工艺。

3 结束语

在社会快速发展的背景之下，人们的生活方式发生了巨大的改变，生活水平不断提升，所以对于各种类型石油产品的需求量越来越大。那么石油企业在日常运营的过程当中，就需要根据人们的实际需求量，提出科学合理的石油开采优化策略。从大水量气井的应用角度进行分析，要想避免液体含量过高的问题，现场工作人员就需要根据石油开发的实际情况及时更换节流器嘴，保证气体能力可以处于一个较好的环境当中，并且长期处于稳定生产的状态。除此之外，及时对节流器嘴进行更换，还可以减少关闭气井的次数，对于整个系统的稳定性而言是一个巨大的保证。其实要想保证节流器嘴的更换工作，具有科学性合理性的特点，不仅保证系统的稳定运行，也可以保证成本控制的相关要求，现场工作人员就需要根据石油开采的实际情况，加强节流气井泡沫排水的能力构建气田工况的模型。根据现场的实际情况，输入相关的参数之后，就可以获得模拟验证方案的可行性效果。在满足石油产品相关的需求之后，再将该模型涉及的所有参数以及实践操作的内容，运用到石油开采的工作中。