陶衛(wèi)方 王永發(fā) 岳克敬 金連善 王思耀 胡志遠(yuǎn)

中石油北京天然氣管道有限公司

水淹油氣藏改建儲(chǔ)氣庫(kù)注采工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)

陶衛(wèi)方 王永發(fā) 岳克敬 金連善 王思耀 胡志遠(yuǎn)

中石油北京天然氣管道有限公司

由水淹油氣藏改建的地下儲(chǔ)氣庫(kù)受油田注水開發(fā)和水侵的雙重影響,氣藏主力產(chǎn)層水淹嚴(yán)重,儲(chǔ)層內(nèi)部油氣水三相分布混亂,注采井生產(chǎn)回壓高,單井注采氣生產(chǎn)能力差,延緩了儲(chǔ)氣庫(kù)的達(dá)容速度。為此,通過(guò)綜合分析儲(chǔ)氣庫(kù)的注氣工藝和采氣工藝特點(diǎn),提出了儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行的新技術(shù),并應(yīng)用HAZOP方法對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析和識(shí)別,制訂了生產(chǎn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制措施。該新技術(shù)的成功應(yīng)用解決了注采井儲(chǔ)層水淹和生產(chǎn)回壓高的難題,有效改善了單井的注采氣生產(chǎn)能力,加快了儲(chǔ)氣庫(kù)的達(dá)容速度,豐富了水淹油氣藏改建地下儲(chǔ)氣庫(kù)的達(dá)容措施,進(jìn)一步提高了儲(chǔ)氣庫(kù)的管理水平,對(duì)我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)的生產(chǎn)運(yùn)行管理具有一定的指導(dǎo)作用。

水淹油氣藏 地下儲(chǔ)氣庫(kù) 注氣工藝 采氣工藝 聯(lián)合運(yùn)行 水侵 注采氣生產(chǎn)能力 達(dá)容速度

陜京(陜西靖邊—北京)輸氣管道系統(tǒng)建有大張坨、板876、板中北、板中南、板808、板828等6座儲(chǔ)氣庫(kù),除大張坨儲(chǔ)氣庫(kù)外,其他5座儲(chǔ)氣庫(kù)都是由水淹油氣藏改建而成,受油田注水開發(fā)和水侵的雙重影響,氣藏主力層已水淹,部分注采井儲(chǔ)層水淹嚴(yán)重,儲(chǔ)層內(nèi)部油氣水三相分布混亂。注氣期間,單井儲(chǔ)層吸氣啟動(dòng)壓力較高,吸氣能力差,井口壓力上升快,強(qiáng)注后需緩注甚至停注平壓,階段注氣量較少;采氣期間,地層水影響儲(chǔ)層含氣孔隙度,氣藏內(nèi)形成水鎖氣、水包氣或壓力波及范圍有限等現(xiàn)象,致使單井采氣生產(chǎn)能力較差。多周期生產(chǎn)運(yùn)行后,部分單井注采氣生產(chǎn)能力改善不明顯,制約了儲(chǔ)氣庫(kù)的達(dá)容速度。應(yīng)用氣藏工程分析可知,注采井生產(chǎn)回壓是影響單井采氣攜液能力的重要因素,應(yīng)降低井口生產(chǎn)回壓,提高采氣攜液能力。

1 注采工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 注氣工藝系統(tǒng)

上游天然氣在分輸站調(diào)壓、計(jì)量后輸至儲(chǔ)氣庫(kù)集注站。進(jìn)站天然氣經(jīng)過(guò)濾器除去粉塵和雜質(zhì),經(jīng)壓縮機(jī)組增壓至13.00～30.00 MPa,冷卻至溫度低于70℃后通過(guò)注氣匯管輸至井場(chǎng)注氣閥組,單井計(jì)量后再注入儲(chǔ)氣庫(kù)氣藏[1]。

儲(chǔ)氣庫(kù)注氣期間,集注站來(lái)氣壓力為2.00～3.20 MPa,壓縮機(jī)組前工藝系統(tǒng)壓力較低,壓縮機(jī)組后端天然氣管道高壓運(yùn)行。

1.2 采氣工藝系統(tǒng)

采氣井井口流程采用節(jié)流不加熱注甲醇工藝,防止生成天然氣水合物。天然氣處理裝置采用三相分離、J-T閥節(jié)流制冷、注甲醇防凍和乙二醇再生等工藝。當(dāng)?shù)貙訅毫抵罦-T閥節(jié)流制冷不能滿足外輸氣露點(diǎn)要求時(shí),采用丙烷輔助制冷系統(tǒng)確保外輸氣露點(diǎn)合格[1]。

單井井流物經(jīng)可調(diào)油嘴調(diào)壓后匯集到采氣匯管,經(jīng)采氣管線輸至集注站,井場(chǎng)輸來(lái)的井流物經(jīng)生產(chǎn)分離器進(jìn)行三相分離。分離出的氣體經(jīng)管殼式換熱器換熱,然后再經(jīng)J-T閥節(jié)流制冷,節(jié)流后的天然氣進(jìn)入低溫分離器進(jìn)一步分離,分離后的氣體再經(jīng)管殼換熱器復(fù)熱,最后經(jīng)外輸調(diào)節(jié)閥調(diào)壓輸至分輸站。各分離器分離出的凝液外輸至聯(lián)合站處理。

需單井計(jì)量的井,利用單井閥組倒入計(jì)量流程,通過(guò)計(jì)量管道輸至集注站,由計(jì)量分離器進(jìn)行油、氣、水三相分離并計(jì)量。分離后的氣體與生產(chǎn)分離器分離后的氣體匯合,分離出的油、水計(jì)量后匯合外輸至聯(lián)合站處理。

儲(chǔ)氣庫(kù)采氣期間,外輸壓力根據(jù)下游管道壓力情況而波動(dòng),一般維持在4.50～7.00 MPa,單井井口回壓為7.00～10.00 MPa,單井采氣生產(chǎn)回壓較高。

2 注采工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)方案

圖1為儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行原理圖。注氣期間,通過(guò)流程切換將注氣系統(tǒng)壓縮機(jī)組前部分與采氣系統(tǒng)流程導(dǎo)通,降低采氣系統(tǒng)壓力和單井生產(chǎn)回壓,在生產(chǎn)回壓較低時(shí)開井采氣生產(chǎn),儲(chǔ)層水淹嚴(yán)重的注采井可采氣攜液,以降低單井儲(chǔ)層含水飽和度,提高氣相滲流能力[2],從而改善單井注采氣能力。單井井流物經(jīng)天然氣處理裝置處理后,天然氣輸至注氣壓縮機(jī)組入口,經(jīng)注氣壓縮機(jī)組壓縮增壓后,注入儲(chǔ)氣庫(kù)氣藏。

儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行時(shí),應(yīng)用HAZOP方法進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析及識(shí)別,制訂了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施[3]:

1)單井采氣生產(chǎn)采用甲醇防凍制冷工藝,防止形成天然氣水合物[4]。

2)開井初期井口壓力高,節(jié)流比較大,先關(guān)閉J-T閥,待溫度升高后,再調(diào)整J-T閥開度,防止計(jì)量管道超低溫引發(fā)冷脆效應(yīng)。

3)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行期間,由于單井采氣量小、天然氣處理裝置處理能力過(guò)大,天然氣露點(diǎn)不合格致使?jié)駳饣烊肷嫌蝸?lái)氣,可能影響壓縮機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)行,應(yīng)加密壓縮機(jī)組燃料氣節(jié)流后的低點(diǎn)排污次數(shù),避免因氣質(zhì)不合格導(dǎo)致壓縮機(jī)組停機(jī)[5]。

4)調(diào)整采氣系統(tǒng)壓力報(bào)警限值,防止因壓力低低報(bào)警觸發(fā)緊急關(guān)斷系統(tǒng),關(guān)斷采氣系統(tǒng)工藝設(shè)備。

5)注采工藝聯(lián)合運(yùn)行期間,監(jiān)測(cè)采氣井和鄰近注氣井壓力的動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)采氣井油壓升高、注氣井油壓降低等異常情況時(shí),立即停止注采工藝系統(tǒng)運(yùn)行。

圖1 儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行原理圖

3 應(yīng)用實(shí)例及效果分析

板808儲(chǔ)氣庫(kù)目的層層位為板Ⅱ、板Ⅳ油組,設(shè)計(jì)工作氣量為4.17×108m3,注采井8口。其中板Ⅱ油組注采井6口,設(shè)計(jì)工作氣量為2.93×108m3,運(yùn)行壓力為13.0～30.5 MPa;板Ⅳ油組注采井2口,設(shè)計(jì)工作氣量為1.24×108m3,運(yùn)行壓力為15.0～37.0 MPa。2006年9月30日開始注氣,運(yùn)行3個(gè)注采周期后,至2009年6月10日,板Ⅱ油組6口井均實(shí)現(xiàn)注采氣生產(chǎn),形成有效工作氣量1.70×108m3,其中庫(kù)5-5井累計(jì)注氣956×104m3,累計(jì)采氣29×104m3,注采氣生產(chǎn)能力較差。分析其主要原因?yàn)?①庫(kù)5-5井地層壓力高但儲(chǔ)層水淹嚴(yán)重,夏季注氣壓縮機(jī)出口壓力超過(guò)29.00 MPa時(shí),儲(chǔ)層方可吸氣,注氣生產(chǎn)時(shí)間短,未能改善儲(chǔ)層內(nèi)含氣飽和度,儲(chǔ)層內(nèi)氣相滲流能力差[2];②采氣生產(chǎn)時(shí)單井生產(chǎn)回壓高達(dá)8.90 MPa,地層的彈性能量不足以采氣攜液生產(chǎn)。受以上因素限制,庫(kù)5-5井的儲(chǔ)層動(dòng)用程度較低,嚴(yán)重制約了達(dá)到設(shè)計(jì)庫(kù)容量和有效工作氣量的時(shí)間,延緩了板808儲(chǔ)氣庫(kù)達(dá)容速度。

2009年6月12日,板808儲(chǔ)氣庫(kù)實(shí)施注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù),期間庫(kù)5-5井采氣生產(chǎn),板808儲(chǔ)氣庫(kù)啟運(yùn)1臺(tái)壓縮機(jī)組向其他注采井注氣生產(chǎn),注氣系統(tǒng)和采氣系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行生產(chǎn)37 d,共排液6 839 m3,產(chǎn)氣9 709 m3。同年7月23日,庫(kù)5-5井注氣生產(chǎn),其開井時(shí)油壓為25.22 MPa,較2008年吸氣時(shí)的油壓(29.20 MPa)降低了3.98 MPa,累計(jì)運(yùn)行53 d,注氣1 033×104m3。2009年12月16日至2010年1月20日,庫(kù)5-5井采氣生產(chǎn),36 d采氣508×104m3、采液6 785 m3,最高日采氣32×104m3,最大采液量263 m3。

注采工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)有效改善了板808儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)5-5井的注、采氣能力,加快了板808儲(chǔ)氣庫(kù)達(dá)容速度,減少了形成板808儲(chǔ)氣庫(kù)板Ⅳ油組有效工作氣量的運(yùn)行周期。

4 結(jié)論

1)應(yīng)用儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采氣工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù),在注氣期間實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)氣庫(kù)單井采氣生產(chǎn),增加了單井的注、采氣運(yùn)行周期,降低了注采井生產(chǎn)回壓,提高了單井采氣攜液生產(chǎn)能力,有效改善了單井注、采氣生產(chǎn)能力。

2)應(yīng)用HAZOP方法對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝和采輸工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析及識(shí)別,制訂了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

3)該技術(shù)豐富了水淹油氣藏改建儲(chǔ)氣庫(kù)的達(dá)容措施,進(jìn)一步提高了儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行管理水平,對(duì)其他儲(chǔ)氣庫(kù)的生產(chǎn)運(yùn)行管理具有指導(dǎo)作用。

[1]陽(yáng)小平,王鳳田,邵穎麗,等.大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)地面工程配套技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2008,27(9):15-19.

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(修改回稿日期 2011-03-10 編輯 何 明)

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.05.025

陶衛(wèi)方等.水淹油氣藏改建儲(chǔ)氣庫(kù)注采工藝聯(lián)合運(yùn)行技術(shù).天然氣工業(yè),2011,31(5):93-95.

陶衛(wèi)方,1978年生,工程師,碩士;主要從事地下儲(chǔ)氣庫(kù)的管理和研究工作。地址:(100101)北京市朝陽(yáng)區(qū)大屯路9號(hào)。電話:(010)84884397,13702102438。E-mail:twf78@126.com