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高產(chǎn)水氣井的管理是實(shí)現(xiàn)氣田效益開發(fā)、資源高效利用的重要手段。面對井筒積液、地層壓力下降、排水采氣技術(shù)局限性及環(huán)保壓力等挑戰(zhàn)，中國石化以提高采收率為目標(biāo)，不斷探索解決方案，創(chuàng)新發(fā)展高效排水采氣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣田的效益開發(fā)。

問：高產(chǎn)水氣井在天然氣開發(fā)中面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？

柯文奇：高產(chǎn)水氣井在天然氣開發(fā)中面臨的主要挑戰(zhàn)涉及井筒管理、儲層特性、技術(shù)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益等多個方面。

一是井筒積液與攜液能力不足。高產(chǎn)水氣井產(chǎn)水量大時，井筒流動壓力損失大，氣體流速不足以攜帶液體至地面，導(dǎo)致井筒積液，段塞流加劇，氣井產(chǎn)量降低甚至停產(chǎn)。

二是地層壓力下降與產(chǎn)能快速遞減。采用衰竭式開發(fā)的氣田，地層壓力隨開采時間延長逐漸降低，導(dǎo)致氣井井口流動壓力接近或低于外輸壓力，無法維持自噴生產(chǎn)。

三是排水采氣技術(shù)的局限性與成本壓力增大。現(xiàn)有排水采氣技術(shù)，如氣舉、間歇關(guān)放等，雖能部分解決積液問題，但面臨作業(yè)成本高、管柱腐蝕、排采工藝適應(yīng)性不足等挑戰(zhàn)。

四是氣藏動態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化困難。高產(chǎn)水氣田水侵監(jiān)測方法受限，水侵路徑認(rèn)識不明確，邊底水推進(jìn)方向預(yù)測誤差大，排水措施針對性不強(qiáng)，易造成過度排水或排液不足。

五是環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展壓力持續(xù)增大。高礦化度地層水需嚴(yán)格處理方可排放或回注，高產(chǎn)水氣井產(chǎn)出水處理成本高。高強(qiáng)度化學(xué)劑、氣舉、電潛泵等高能耗排采工藝應(yīng)用，也會帶來地層傷害、環(huán)境污染及高能耗問題。

問：排水采氣技術(shù)如何提高采收率？

王雨生：氣井產(chǎn)水后，會對天然氣正常開采造成多方面的危害，其中，采收率降低主要體現(xiàn)在兩方面：一是地層水在儲層中以卡斷、繞流、封閉孔隙等多種形式，使部分天然氣被封閉形成“死氣”無法采出；二是氣井?dāng)y液能力低，無法依靠自身能量排液，井筒易積液造成產(chǎn)量快速下降甚至水淹停產(chǎn)，采收率大幅降低。

排水采氣是通過排水（如氣舉、泡排）設(shè)備提高產(chǎn)水氣井采收率的重要手段之一。一方面，排出氣井井筒中的積液，避免氣井水淹停產(chǎn)，提高采氣量；另一方面，降低積液對井底的回壓，使井底與近井儲層之間流動壓差增加，一定程度通暢近井儲層與井筒之間的流動通道，有利于近井天然氣和地層水流向井底而被排出井筒，較大程度解除水封氣，從而提高氣井采收率。

柯文奇：利用排水采氣技術(shù)提高氣田采收率的核心在于通過提高井筒排液效率、延緩氣藏壓力衰竭、抑制水侵傷害，并結(jié)合智能化與綠色低碳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲層能量的高效利用。

一是針對性選擇排水采氣工藝。根據(jù)氣井不同開發(fā)階段和井況特點(diǎn)，對高含水井全生命周期產(chǎn)水規(guī)律提前預(yù)測，做好最優(yōu)工藝組合匹配，縮短工藝適應(yīng)周期，利用復(fù)合工藝協(xié)同增效提高工藝的有效性。

二是利用智能化與數(shù)字化技術(shù)，提升對氣井和工藝適應(yīng)性的認(rèn)識和評價。利用產(chǎn)剖測試、分布式光纖、低頻電磁波無線監(jiān)測等技術(shù)，提升氣井生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測水平。利用人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)，提升工藝有效率。

三是低成本與綠色技術(shù)創(chuàng)新。優(yōu)化節(jié)能降耗工藝，減少外部能源依賴。推廣地?zé)?、風(fēng)能、太陽能驅(qū)動的井下泵、地面泡排裝置等，減少傳統(tǒng)能源依賴，降低碳排放。開發(fā)生物酶或納米材料替代傳統(tǒng)表面活性劑，使用減少地層傷害的“綠色泡排劑”等。

問：目前形成了哪些排水采氣工藝技術(shù)？有何應(yīng)用效果？

王雨生：川西中淺層氣藏為多層疊置復(fù)合型低滲致密彈性氣驅(qū)氣藏，氣藏?zé)o明顯邊底水，儲層含水飽和度高，氣井開采過程均不同程度產(chǎn)水。該氣藏已滾動開發(fā)40余年，因儲層致密，氣井產(chǎn)氣量低，盡管產(chǎn)水量小，但對正常生產(chǎn)影響較大。

針對川西中淺層氣井產(chǎn)水問題，西南油氣經(jīng)多年應(yīng)用研究，形成了適應(yīng)氣井開采特點(diǎn)的排水工藝技術(shù)體系：開采早期，充分利用氣井自身能量，優(yōu)化管柱排水工藝和柱塞氣舉排水工藝；開采中后期，壓力及產(chǎn)量低、攜液能力差，采用差異化泡沫排水工藝。

針對日產(chǎn)氣大于3000立方米、略低于攜液臨界流量的氣井，采用常規(guī)泡沫排水技術(shù)；對日產(chǎn)氣介于1000~3000立方米的低產(chǎn)氣井，開發(fā)了低密度、低表面張力泡排劑，形成了低產(chǎn)氣井泡排技術(shù)；對日產(chǎn)氣小于1000立方米的產(chǎn)量極低氣井，實(shí)施增能泡排；對含凝析油氣井，形成了含凝析油泡排技術(shù)；對積液嚴(yán)重井，形成了車載氣舉排水、槽車氣舉排水等技術(shù)。此外，為解決單一排水工藝效果差的問題，形成了“氣舉+泡排”“連續(xù)油管+氣舉+泡排”等復(fù)合排水工藝。近年來，還成功開展了渦流管排水、超音速霧化排水等新工藝研究及應(yīng)用。

目前，川西中淺層氣井年實(shí)施排水工藝措施超71000井次，氣藏綜合遞減率保持在8%以下，年增產(chǎn)達(dá)1.1億立方米以上。

葛 蘭：江漢油田針對涪陵頁巖氣田的氣井生產(chǎn)情況，主要形成了氣舉排水采氣、泡沫排水采氣和機(jī)械排水采氣3種排水采氣工藝技術(shù)。

氣舉排水采氣工藝主要針對水淹停產(chǎn)或積液井，利用高壓氣井的能量或天然氣壓縮機(jī)為氣舉動力，向井筒內(nèi)注入高壓氣體，以此來補(bǔ)充地層能量，排出井底積液，通過以氣增氣的方式恢復(fù)氣井的生產(chǎn)能力。

泡沫排水采氣工藝針對受持續(xù)返排影響的低產(chǎn)、低壓、間歇生產(chǎn)井及尚有一定產(chǎn)能的水淹停產(chǎn)井。通過向井底注入能夠遇水產(chǎn)生泡沫的表面活性劑，當(dāng)井底積液與化學(xué)藥劑接觸后，降低了水的表面張力，借助天然氣流的攪動，把水分散并生成大量低密度的含水泡沫，改變了井筒內(nèi)氣水流態(tài)，在地層能量不變的情況下，提高了采氣井的帶水能力，把井下液體舉升到地面，使間歇生產(chǎn)井、水淹停產(chǎn)井復(fù)產(chǎn)。

機(jī)械排水采氣工藝針對日產(chǎn)水20立方米以上的高產(chǎn)水氣井。其中，抽油機(jī)排水適用于氣藏中后期低壓間歇井和水淹氣井的排水采氣，將有桿深井泵下入井筒動液面以下適當(dāng)深度抽汲排水。電泵排水采氣工藝是將電泵裝置隨油管一起下入井底，將氣井中的積液從油管中迅速排出。

問：未來的工作重點(diǎn)方向是什么？

王雨生：一是持續(xù)深化氣藏的氣水賦存關(guān)系研究，優(yōu)化氣井部署、完井工藝、壓裂工藝等，從系統(tǒng)角度考慮氣井投產(chǎn)后排水及提高采收率問題。二是持續(xù)深化高含水儲層體積壓裂后氣井的產(chǎn)能評價和合理配產(chǎn)研究，預(yù)防高含水儲層氣井過早產(chǎn)水而影響采收率。三是持續(xù)加強(qiáng)低壓低產(chǎn)氣井經(jīng)濟(jì)有效的低成本排水工藝應(yīng)用研究，積極探索超音速霧化排水+泡排、超聲波排水、U形管排水及其組合工藝等低成本排水新工藝技術(shù)，提高開采效益。

葛 蘭：目前，江漢油田在涪陵頁巖氣田試驗了潛油直線電機(jī)柱塞泵排水采氣工藝，已初步證實(shí)水平段、極限揚(yáng)程、小排量舉升排采具備可行性。接下來，江漢油田將進(jìn)一步深化氣田采氣工藝技術(shù)攻關(guān)，推動排水采氣提質(zhì)增效，保障頁巖氣井低壓低產(chǎn)階段生產(chǎn)效果，提升生產(chǎn)時率，力爭氣田長期穩(wěn)產(chǎn)。

江漢油田還將重點(diǎn)推動采氣工藝智能平臺建設(shè)。計劃開展“多工藝智能聯(lián)動托管平臺”試驗，形成指令并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動執(zhí)行“增壓+”復(fù)合排采工藝優(yōu)化措施，讓問題井及時恢復(fù)生產(chǎn)，讓正常生產(chǎn)井實(shí)現(xiàn)科學(xué)開采，增強(qiáng)氣田開發(fā)效果。

柯文奇：產(chǎn)水氣井排水采氣技術(shù)的發(fā)展方向需結(jié)合當(dāng)前技術(shù)瓶頸與現(xiàn)場需求，以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及實(shí)際應(yīng)用案例分析，從加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與適應(yīng)性研究、開展高效低成本工藝攻關(guān)、智能化與數(shù)字化技術(shù)融合、開發(fā)綠色低碳技術(shù)等方面持續(xù)攻關(guān)。

未來高產(chǎn)水氣井排水采氣技術(shù)的發(fā)展需圍繞智能化、低成本、復(fù)合工藝及綠色低碳等核心方向，結(jié)合具體氣藏條件與生產(chǎn)需求，形成適應(yīng)性更強(qiáng)的技術(shù)體系。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注海上氣田、高含硫氣井的特殊限制和低壓氣井的排水采氣工藝創(chuàng)新，同時加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究以突破技術(shù)瓶頸，助力氣田高效、低碳、綠色、智能化開發(fā)。

（李婉芊 夏雪飛 任祎寒 整理）

華北油氣:創(chuàng)新采氣工程技術(shù) 全生命周期呵護(hù)高產(chǎn)水氣井

□趙 茜 付豫蓉

“采氣工程技術(shù)的合理應(yīng)用，可以挽救先天不足的氣井。氣井就像孩子，后天的培養(yǎng)教育至關(guān)重要?！比A北油氣采油氣工藝專家蔣文才介紹。

華北油氣大牛地、東勝氣田，除具有致密氣藏典型的低壓、低產(chǎn)特征外，還有高產(chǎn)水、井深等特點(diǎn)。東勝氣田平均水氣比在5（每產(chǎn)出1萬立方米氣能攜帶出5立方米水）以上，有些區(qū)塊水氣比甚至達(dá)到8，依靠自然能量、不采取強(qiáng)制排水采氣工藝技術(shù)就可以生產(chǎn)的氣井僅占1/5。華北油氣石油工程技術(shù)研究院與采氣廠通過自主創(chuàng)新、研發(fā)引進(jìn)，形成了一系列應(yīng)對高產(chǎn)水氣藏排水采氣工藝，率先在國內(nèi)高含水難動用邊際氣田實(shí)現(xiàn)了效益開發(fā)。

形成全生命周期排水采氣工藝技術(shù)

東勝氣田氣藏類型多樣，氣井分為“大氣大水”“大氣小水”“小氣大水”“小氣小水”四類，依據(jù)排液和舉升能力，全生命周期可分為“自主攜液期”“泡排+”“機(jī)械排采”3個階段。經(jīng)多年探索，華北油氣已建立全生命周期排水采氣技術(shù)體系，確保氣藏穩(wěn)產(chǎn)。

針對含水氣井生產(chǎn)變化快、排采工藝優(yōu)化難的問題，華北油氣形成了井-藏協(xié)同排采工況分析方法，解決了單一攜液模型指導(dǎo)不足的難題。開采初期，地層能量充足，自主攜液成本低。在此階段，技術(shù)人員優(yōu)化自噴攜液期采氣管柱技術(shù)，平均自噴攜液期達(dá)900天；形成精細(xì)化泡排穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)體系，研發(fā)多種泡排劑，形成井筒積液診斷和自動化加藥技術(shù)，支撐1783口泡排井生產(chǎn)，技術(shù)應(yīng)用成功率超85%；通過柱塞氣舉解決低產(chǎn)氣井氣液滑脫問題，在大牛地氣田應(yīng)用65口井，平均單井日增氣8%。

在“泡排+”階段，產(chǎn)量降低，他們形成了負(fù)壓采氣、循環(huán)氣舉、混輸增壓、氮?dú)鈿馀e等技術(shù)。J30-7-P3井正處于這個階段，技術(shù)人員依靠本井氣源，實(shí)施循環(huán)氣舉作業(yè)，日產(chǎn)氣9000立方米，日產(chǎn)水約10立方米。同時，他們引進(jìn)混輸增壓技術(shù)，利用星旋混輸增壓泵降低井口回壓，將混合積液與天然氣抽至集氣站?！爸?，JPH-319井完全依靠氣舉作業(yè)維持生產(chǎn)，日產(chǎn)氣6000立方米，1個月要?dú)馀e作業(yè)六七次，經(jīng)濟(jì)效益差。混輸增壓技術(shù)在該井試驗成功，日產(chǎn)氣達(dá)到8700立方米，生產(chǎn)時率提升至100%?！比A北油氣采油氣工藝專家劉岳龍說。

當(dāng)氣井進(jìn)入生產(chǎn)后期機(jī)械排水階段，華北油氣探索抽油機(jī)、電泵、同井采注、螺桿泵、直線電機(jī)泵、射流泵六類機(jī)械排采工藝，形成機(jī)抽、射流泵、電潛泵排采工藝體系，明確不同工藝適用邊界。日產(chǎn)水在30立方米以下的氣井應(yīng)用機(jī)抽和射流泵排水采氣技術(shù)，日產(chǎn)水30立方米以上的氣井應(yīng)用電潛泵排水采氣技術(shù)，累計應(yīng)用85井次，產(chǎn)氣1.44億立方米，有力支撐了高產(chǎn)液井產(chǎn)能釋放。

探索機(jī)械排水低成本路線

在含水氣井開發(fā)后期，特別是高產(chǎn)水氣井，傳統(tǒng)排水工藝已無法滿足需求，機(jī)械排水技術(shù)逐漸占據(jù)重要地位?！皺C(jī)械排水雖成本高、管理難，但仍是解決排水難題的首選，其中抽油機(jī)排水就是典型?！眲⒃例埥榻B。

抽油機(jī)排采工藝相較其他工藝適應(yīng)性更強(qiáng)。JPH-416井因積液停產(chǎn)，后采用抽油機(jī)排采工藝，初期日產(chǎn)氣8000立方米，累計產(chǎn)氣137萬立方米。J66-5-3井多次氣舉、泡排無效，采用機(jī)抽后日產(chǎn)液最高21.1立方米，累計產(chǎn)氣261萬立方米。

為延長抽油機(jī)井免修期，技術(shù)人員改進(jìn)抽油泵和防偏磨工藝。J66P7H井安裝塔式抽油機(jī)后，免修期達(dá)1487天，日耗電僅175千瓦時。

為降低管理難度和工作量，他們還開發(fā)了抽油機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時錄取、報表自動生成、遠(yuǎn)程啟停、自動間開、壓力監(jiān)測、故障診斷等功能。

針對高產(chǎn)水氣井，技術(shù)人員研發(fā)同井采注技術(shù)，通過井下液氣分離器實(shí)現(xiàn)水氣分離，水回注水層，氣產(chǎn)出井口，高效排水，釋放產(chǎn)能。目前已在42口氣井開展試驗，累計產(chǎn)氣6790萬立方米。該技術(shù)先后經(jīng)歷了6次迭代升級，泵免修期短的問題得到逐步破解，最長檢泵周期突破410天。

前瞻性技術(shù)取得顯著進(jìn)展

隨著高液氣比氣井壓力下降，應(yīng)更換小徑管柱利于排水，但成本較高。針對此難題，華北油氣迭代攻關(guān)多孔智能管與自適應(yīng)協(xié)同排采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一次作業(yè)，全生命周期排采”，為含水氣藏控遞減穩(wěn)產(chǎn)提供了新思路。

2023年12月，自適應(yīng)協(xié)同排采技術(shù)在J58P18H井試驗成功，替代原輔助泡排、放空帶液生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)水氣井長周期高效排采。該井于2017年投產(chǎn)，地層壓力低，穩(wěn)產(chǎn)難度大，曾采取多種措施但未能正常生產(chǎn)。新工藝由小油管與井下自適應(yīng)氣液分配器組成，實(shí)現(xiàn)液體均勻進(jìn)入生產(chǎn)油管，消除液柱段塞壓力突增現(xiàn)象，利用小油管攜液性能，實(shí)現(xiàn)氣液順利產(chǎn)出，并通過地面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控參數(shù)，適應(yīng)氣井生產(chǎn)變化。

此外，他們還研發(fā)了智能敷纜管排水采氣技術(shù)，采用復(fù)合塑料加工井下智能化連續(xù)生產(chǎn)管柱，內(nèi)嵌智能電纜、光纖及高精度傳感器，實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)在線采集與積液診斷，降低電纜作業(yè)風(fēng)險。該技術(shù)已在東勝氣田JPH-525井試驗成功，實(shí)現(xiàn)了自噴攜液生產(chǎn)，延長了氣井自噴周期，解決了傳統(tǒng)管柱腐蝕、摩阻大、數(shù)據(jù)無法采集等問題。

為解決大牛地氣田低壓低產(chǎn)液氣井排液難題，技術(shù)人員開展氣動壓差泵技術(shù)攻關(guān)，利用地層能量驅(qū)動，可應(yīng)用于淺井，使氣井持續(xù)帶液生產(chǎn)。目前，已針對4口優(yōu)選井進(jìn)行論證分析，為該技術(shù)國產(chǎn)化及自主可控提供保證。

排水采氣工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

抽油機(jī)排水：抽油機(jī)排水是機(jī)械排水工藝中最經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)，能耗低、投入成本低，但高含水氣藏埋藏深、溫度高、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，易造成抽油機(jī)排水泵效低、卡泵和檢泵周期短等問題，氣井管理難度大，前期開井率低。

對此，華北油氣改進(jìn)完善了井筒工藝，優(yōu)選長柱塞懸掛深抽防砂泵、固塑抽油桿等，解決了深抽泵漏失量大、卡泵、偏磨和氣鎖的問題；優(yōu)選低速直驅(qū)電機(jī)+鋼絲曳引塔式抽油機(jī)，降低了噪聲和能耗；設(shè)計了地面流程，實(shí)現(xiàn)了氣、液分別計量和混輸進(jìn)站；研發(fā)了自動化監(jiān)控系統(tǒng)，提高決策效率，降低管理難度。

同井采注：針對高產(chǎn)液氣井水處理成本高、高含水氣藏?zé)o法有效動用的問題，研發(fā)了電泵同井采注技術(shù)，通過應(yīng)用井下氣液分離增壓、橋式分流封隔器等多項工藝和工具，實(shí)現(xiàn)只產(chǎn)氣，水不出井筒直接回注地層，減少了廢水拉運(yùn)、處理等費(fèi)用，該技術(shù)在2024年經(jīng)集團(tuán)公司鑒定達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

氣動壓差泵排水：大牛地氣田經(jīng)過多年開發(fā)，低壓低產(chǎn)液氣井占比增加，產(chǎn)量遞減加快。低壓低產(chǎn)液氣井由于儲層埋藏相對較深，少量的積液就容易導(dǎo)致水淹停產(chǎn)，常規(guī)的柱塞排水、泡沫排水等技術(shù)已經(jīng)不能滿足排水的需求，而機(jī)械排水成本高，因而研發(fā)了氣動壓差泵排水采氣技術(shù)。氣動壓差泵利用天然氣自身的壓力推動氣活塞，從而帶動氣液活塞運(yùn)動來排出井筒積液，氣活塞面積比液活塞面積大，因此可以利用天然氣的較低壓力將液舉升至地面，實(shí)現(xiàn)低壓產(chǎn)水氣井的自噴生產(chǎn)。通過多年論證，華北油氣自主研發(fā)出樣機(jī)，屬國內(nèi)首創(chuàng)，室內(nèi)試驗收到良好效果，接下來準(zhǔn)備開展現(xiàn)場試驗。該技術(shù)可以不依靠外來動力實(shí)現(xiàn)氣井自噴生產(chǎn)，是低壓低產(chǎn)液氣井低成本排水技術(shù)的發(fā)展方向。

（華北油氣采油氣工藝專家 劉岳龍 提供）