同步回转增压技术在苏东南区试验效果分析
2018-11-15郝冠中唐晓梅郝小云杨青松
郝冠中，唐晓梅，郝小云，陈 虎，朱 攀，杨青松，张 沂
（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西靖边 718500）
苏里格气田是典型的致密低渗气田，气井生产初期产量、压力递减快，低压、低产稳产期较长。苏东南区自2010年投入开发以来，已快速建成30×108m3生产规模，目前低压弱喷产水气井近400口，占总井数58%，给气田开发管理带来巨大挑战。为此，2017年在苏东南区开展了同步回转增压工艺试验，选取了3口试验井进行对比分析，评价了工艺适用性，为后期推广应用提供了技术支撑。
1 同步回转增压工艺介绍
同步回转增压排水采气工艺，即采用同步回转多相混输泵对气井进行抽吸降压，降低气井井口生产压力，扩大气井生产压差，提高气井生产瞬时流量，同时部分抽吸气体经增压后注入油套环空，进一步增强气井携液能力，以达到排出气井井内积液和延长气井稳产时间的目的[1，2]。
该设备核心装置为同步回转多相混输泵，其零部件主要为转子、滑板和气缸，采取径向吸入、轴向排出的布置方式，转子与气缸偏心布置，滑板一端通过圆头与转缸连接，另一端嵌入转子滑板槽内。转子与转缸之间形成的月牙形工作腔，通过滑板分割成周期性变化的吸入腔与排出腔，实现工作介质的吸入与增压排出。混输泵在运转时，主轴驱动转子旋转，转子通过滑板带动气缸旋转，实现了转子与气缸之间“同步回转”的运动方式（见图 1，图 2，表 1）。
表1 同步回转压缩机关键参数表
2 工作制度的确定
同步回转增压的工作制度是一个周期循环过程，初期关井油管抽吸、套管注气，然后开井自然排液，最后进行连续注气循环气举。不同阶段套压、油压、进气压力、瞬时气量在增压气举周期内变化情况（见图3）。
2.1 关井抽吸、套管注气阶段
此阶段是整个循环周期的开始，在该阶段关井生产外输流程，压缩机不断从油管取气注入套管，相对于正常的关井恢压，同步回转压缩机发挥了抽吸作用，将关井时间大大缩小，达到了快速积蓄井筒能量目的。如初期井筒积液严重时，可导通生产外输流程，从采气支干管抽吸取气注入套管，补充外来能量。
图1 同步回转多相混输泵基本结构与工作过程示意图
图2 同步回转增压井口工艺流程示意图
图3 同步回转压缩机试验增压气举循环周期
2.2 开井排液阶段
此时导通生产流程，气井在上一阶段积蓄的能量将得到释放，在开井的瞬间，瞬时气量将达到峰值，远高于气井的临界携液流量，将大部分井底积液带出，井筒的流动条件得到改善。
2.3 连续抽吸、气举助排阶段
第三阶段是整个增压气举间歇工作制度的核心阶段。随着气井产量下降，液体又开始在井底聚积，套压开始上升，在此阶段同步回转压缩机从油管抽吸部分气体经过增压后重新注入套管，提高气井携液能力。当气井产量进一步下降，连续抽吸、气举助排已无法保证气井正常携液生产时，进入下一个关井抽吸、套管注气阶段。
3 试验效果评价
3.1 试验选井
2017年选取同一井场3口不同生产动态水平井开展现场试验，气井基本情况（见表2）。
3.2 典型井分析
以1#井为例，该井2014年10月投产，初期自然连续生产，随着气井产量持续下降，此后进入自主间喷、定期泡沫助排连续生产阶段。2017年6月开始执行间开+泡排带液措施，采取开5天、关3天生产制度，生产时套压1.67 MPa～4.36 MPa波动，关井最高恢复至6.41 MPa。静压测试井筒液柱高度500 m。
表2 试验气井基本情况统计表
试验初期采取连续抽吸、气举助排，油压由1.3 MPa最低降至1.0 MPa，套压持续由3.2 MPa上升至4.3 MPa，排液效果不明显，且机组长期运行、费用较高。此后优化生产制度，采取周期循环增压作业，当气量低于0.8×104m3时采取关井抽吸、套管注气4 h～6 h；开井排液当套压开始上升0.2 MPa～0.3 MPa气量降至1.5×104m3以下、动态表现出积液特征时，采取连续抽吸、气举助排。气井整体生产平稳，日均产气量1.4×104m3、增产0.8×104m3，累计产气 107×104m3，累计产水 14 m3，措施增产效果明显。
3.3 整体效果评价
3.3.1 增产效果 2#井因气井产能较低，制定了“关井油管抽吸、套管注气20 h，开井后直接连续抽吸、气举助排生产4 h”制度，日均产气量0.5×104m3、增产0.2×104m3。3#井产能较好，制定了24 h连续抽吸、气举助排生产制度，日均产气量 1.9×104m3、增产 0.3×104m3。2口井均取得了一定的增产效果。
3.3.2 设备性能 现场试验从2017年9月～12月，在冬季低温环境下能够24 h连续运行，瞬时液量最高达到10 m3/d时，气缸和润滑油系统均能够稳定运行。同时由于能实现气液混相输送，现场无需再增设分离器、采出水储罐，降低了运行管理工作量和采出水拉运费用。
3.3.3 经济效益 单套机组增压作业费用按工作时间进行计费，每24 h费用为6 000元。为保证经济效益，可选择对大井丛产气量0.3×104m3/d～0.6×104m3/d的3口直定井，产气量0.8×104m3/d～1.2×104m3/d的2口水平井，实施轮换增压作业。
4 认识
（1）3口井现场试验情况表明，同步回转增压技术具有一定的增产效果。现场实施时需根据气井产能、临界携液流量，合理制定循环增压生产制度，以提高助排效果。
（2）为保证作业经济效益，该工艺对实施单井气量、实施井数有一定的限制，需加强措施选井，建议优选大井丛、具有一定产能的多口气井实施轮换增压作业。对于常规柱塞气举、速度管柱工艺实施受限的气井，可作为一种补充助排技术。
（3）通过增大机组处理气量和排气压力（25 MPa以上），可提高抽吸降压效果与气举效率，拓宽工艺适用范围，对于低压低产气井稳产、增产具有重要意义。
