气井泡沫排水采气工艺及优化对策

气井泡沫排水采气工艺及优化对策

刘鑫

中石化华北油气分公司采气二厂

摘要：泡排工艺是低压低产井重要排液措施，目前大量气井进入低产低压阶段。目前井口压力低于1MPa的占54%，1MPa~2MPa的占32%，2MPa以上的占14%。泡沫排水采气工艺利用向井筒注入起泡剂，使之与积液混合后，产生大量低密度含水泡沫，大大降低井筒的能量损失，减少液体的“滑脱”，从而提高气井的排液能力。

关键词：泡排工艺；低压低产井；排液能力；泡排注入方式

泡沫排水采气是低压低产气井中应用广泛的一项工艺。针对研究气田气井生产特征，首先根据临界携泡产量明确了储层泡排工艺适用范围；然后建立了极限油套压差与井口压力的关系，从而有效指导加药时机选择；进而根据实验优选了最优泡排剂浓度，药剂A最优浓度0.5%~1.0%，药剂B的最优浓度1%~2%，同时辅助了不同的泡排注入方式，最后开展了现场试验及大规模应用，排液增产效果良好。

1泡排工艺适用界限

工艺适用总体范围：日产液量≤100m3/d，井深≤3500m，井底温度≤120℃，对井斜无较大限制。除此以外，关键在于矿化度的影响及泡排临界携液产量的确定，可以通过生产统计进行确定。通常随着地层水矿化度增加，泡排剂效果逐渐变差，但总体影响程度不大。按泡沫密度180kg/m3，井口油压1MPa条件下，气藏埋深500m~1200m，矿化度1000ppm~20000ppm，临界携泡产量为2265m3/d。当产气量高于临界携泡产量时，可采用泡排工艺技术进行排液，当产气量低于临界携泡产量，泡排效果不佳，建议配套其它排液措施。

2泡排工艺参数优化

2.1加注时机

生产现场主要通过油套压差判断气井积液情况，从而开展泡排工艺实施。基于此提出了极限油套压差的概念，并以此来指导加药时机。当产气量明显下降，积液明显增加，此时对应的井口油套压差即为极限油套压差。选取了53口典型泡排井，拟合极限油套压差与井口压力的关系如下（图1）：

面临待施工井，首先根据井口压力，根据拟合公式（1）计算极限油套压差，根据该压差即可确定出合理加药时机。

2.2加药用量

泡沫剂合理加药用量的确定需要从两方面考虑，一是弄清井底积液量的多少；一是根据优选泡沫剂的带水能力确定合理的加药浓度。前者可由井口油套压差的大小来估计，而合理的加药浓度则需要室内的模拟实验来确定。实验结果表明，随着加药浓度增加，携液能力逐渐增加，增加到一定幅度以后达到平衡稳定值。药剂A的最优加药浓度为0.5%~1.0%，药剂B的最优加药浓度为1%~2%（图2）。

在最优浓度（0.5%~1.5%）确定后，根据气井的日产水量即可确定泡排剂的日用量。一般说来B单元产水量较小，每次加注5kg~10kg，A单元产水量大一般一次加注10kg~20kg。泡排剂的日用量确定以后，日加药次数根据井况确定。对产水量较少的气井，宜采用间歇加药方式，每隔几天、几个月加一次药。对地层水产量较大的气、水井，加药周期越短越好，最好是连续加药。

2.3注入方式

常用的泡排剂注入方式有以下几种。

（1）平衡罐加注：平衡罐置于井场，起泡剂溶液盛于平衡罐内，平衡罐与井口套管压力相连通，罐内溶液依靠自重和高差流入环形空间，连续均匀的流到井底，优点是不需动力。

（2）泡排车加注：在汽车上安装一台柱塞泵和药罐，用汽车引擎动力带动柱塞泵，方便灵活，适应性强。泡排车加注适用于井口压力低于32MPa的气井，加泡排剂注入量为250L以内。

（3）便携式投药筒加注：井口投药筒是一种类式油井清蜡放喷装置，安装在采油树清蜡闸门上端，其主要采用重力作用原理加注，适用于井口压力低于10MPa的浅井，该装置一次可加两根固体棒状泡排剂。其优点是设备制作简单、费用低，操作较容易，适用于路况不好、井况条件差而气井需要棒状泡排剂的泡排施工的气井。

在投注方式选择的时候可根据现场情况、井口压力及日产水情况进行选择，一般产水量较少，产气量较低的话可以采用固体药剂投棒注入，产水量较大的井一般液体泡排车注入，平衡罐主要是应用于产水量大且泡排车不方便进井场的井。而且在选用注入方式时要考虑井口压力因素。

3现场试验效果

A井，深度2150m，矿化度12000ppm，正常生产时日产气量1.6×104m3/d左右，井口油压3.9MPa，出现水淹时，日产气量降为0.5×104m3/d。根据公式（1）计算极限油套压差2.1MPa，泡沫剂推荐使用A型泡沫剂，每次加药量为15kg，采用平衡罐加注。施工后油套压差降低到0.5MPa，日产液1.5m3/d，产液明显，日产气量重新恢复且较为稳定，泡排效果良好。将最后优化研究成果进行推广应用，累计指导施工182口井，增产天然气2989×104m3，效果显著。

4结论

（1）泡排工艺是低压低产井重要排液措施，根据临界携泡产气量确定泡排使用界限，气田临界携泡产量为2265m3/d~3096m3/d。（2）根据建立的极限油套压差与井口压力关系，可有效指导加药时机选择；根据实验优化泡排药剂的最优加药浓度为0.5%~2.0%；根据加药量、周期、场地等配套不同加注方式。（3）优化的泡排工艺参数在气田大规模推广应用，排液增产效果良好。