气井压裂后连续油管气举排液影响因素浅析

摘 要：气井压裂结束后，为了减少压裂液破胶后残液对油气层的伤害，进而提高改造措施效果，需要将压裂过程中的入井液体及时排出。对于深井、需要大量排液的气井（如水平井）而言，采用连续油管泵注氮气 （或液氮）气举排液是常用的排液方法之一。连续油管在井内起下，氮气可以在任意深度泵注建立排液循环通道，从而实现平稳有效的排液。目前这一排液方法在现场应用中取得了良好的效果，能有效提高返排效率，缩短返排周期，从而达到了快速返排的目的。

关键词：压裂液残液 连续油管 气举排液 氮气 影响因素

1 连续油管携氮气排液机理

连续油管排液工艺是将装有单流阀的连续油管通过生产管柱下入到预定排液深度进行循环注氮气，可采取边下人连续油管边注氮气的方式，也可以采取下到预定深度后再注氮气的方式，利用气液混合卸压原理，将井筒中遗留的较重液体携带出井筒。通常，储层流体的密度小于原井筒中液体的密度。当井筒内的残留液体逐渐被排出，并被进入井筒的储层流体驱替时，储层中会产生较大的压降，当压降大到储层流体能以稳定的速度流入井筒时，停止氮气循环，将连续油管起出井筒，气井便依靠自身能量进行连续生产。待排液完成后，油气井即可达到稳定生产状态。连续油管携氮气排液方法分为环空注气连续油管排液和连续油管注气环空排液。常用的为连续油管注气环空排液。

为了确保油气井能够在最短时间及最低氮气消耗量的前提下尽快恢复生产，应当对整个排液施工进行优化设计，考虑影响连续油管排液效果的各种因素。

2 影响连续油管排液效果的因素

排液作业设计的合理性直接影响施工效果，需针对不同井特点和工艺技术的差异进行优化。排液作业设计涉及到确定氮气注入速度、连续油管尺寸及下入深度、所需氮气总量和所需作业时间等。设计作业计划时所需的信息包括井筒流体和储层流体性质、储层压力、压裂液返排量、连续油管尺寸、井筒条件等等，排液作业应该考虑在最短时间和最小氮气消耗的条件下完成。

2.1 井筒流体和储层流体的性质

井筒中的压裂液残液的密度一般会比储层流体高，而且不同体系的压裂液残液也会有不同的密度，通常较高密度的流体需要较长的排液时间。

较重的压裂液残液在气体中有较大的滑脱速度，所以以较低的速度流动。另外，较重的压裂液残液产生较高的井底压力，从而导致只有较少的储层流体能流入井筒中，因此，从井筒排出的压裂液残液的速度就较慢。因此若要排液成功，就需要用更长的时间泵注更多的氮气来排出压裂液残液和储层流体，使气井达到自喷的目的。设计排液作业时应该考虑压裂液残液和储层流体的密度。

2.2 压裂液残液返排量

气井开始排液时，首先返排的并不是储层流体，而是压入地层后再从地层返出的压裂液残液。因此，压裂液残液清除对于气井整个排液作业过程和后期生产都非常重要。

排液作业所需时间和所用氮气量主要取决于压裂液残液在地层中的漏失量。压裂过程中注入（或漏失于）地层的流体量一般是精确可知的，但其中有一部分入井流体在地层中变为不流动的，因此要精确确定能返排多少流体很困难。被返排的流体量可根据以前类似条件下的现场经验估计，设计压裂后的排液作业时，应该根据条件设计一个大概的返排估算量。估计量的上、下限可用来确定最小、最大用氮量及泵注循环时间。这方面，在国外斯伦贝谢公司曾开发过相应的模拟计算软件，而在国内现场作业一般都是根据经验估计。

2.3 注氮气速度及用量

排液作业的主要作业参数之一是注氮速度。低注入速度时环空中的气流动较少，气/液混合物的静压力较高，同时流速低，摩擦压力也不高。高注入速度时环空中气体较多且流速较高，静压力较低而摩擦压力较高。把静压力和摩擦压力结合起来确定在地层处产生的压降。稳态气/液两相流动的井底压力曲线常常显示出一个最小的可靠的气/液速度组合。

斯伦贝谢公司曾做过模拟以确定给定氮气用量时的最佳注入速度，一共做了四组模拟实验进行对比，具体实验情况如下：连续油管（1.5in）下入井眼的速度是30.48m/min。在下入45 min时，连续油管尾端位于低于液面的1372m处时开始注氮，在连续油管下入期间氮气注入速度为8 m3/min，在下入110 min时，连续油管到达3353m处时，注氮速度分别开始增至8.5 m3/min，17 m3/min，25.5 m3/min，34 m3/min。在所有情况下总注氮量为2591 m3。各注入速度下停注时的时间依次为350min，230 min，190 min，170 min，排液结果为前两组成功，后两组失败。由模拟实验结果可看出，注入速度对排液结果也具有较大的影响

另外，氮气用量及作业时间也受注入速度影响，氮气用量和注入时间代表作业成本，使用氮气量和作业时间最少可降低成本。用液氮泵车气举，还需计算液氮用量。方法是选取氮气柱井口与井底压力、温度的平均值作为计算值，换算氮气压缩因子，依据气态方程计算所需气体体积，再转化为液氮用量，如果存在过量点，则分别计算油管容积与环空容积，总液氮用量为二者之和。

2.4 连续油管尺寸

连续油管尺寸也影响排液效果，在较大的环空中，摩擦压力较低，较高的注气速度可更有效地降低井底压力。对于较小尺寸的连续油管，由于连续油管内的速度和摩擦压力较高；注入压力也较高。另外，注入压力不能超过连续油管安全作业的压力极限。

2.5 连续油管下入深度

用连续油管排液时注气点可在任何需要的深度。对于给定的注入速度，可能没必要将连续油管下入更深的位置。另一方面，对于给定深度，达到最高返排流量的注气速度为最佳注气速度。

对于较大的深度，较高的注入速度给出较高的返排流量；对于较小的深度，较低的注入速度更有效。深度较浅时，注入点处压力低，气体从连续油管中喷出后膨胀，体积变大。低注气速度造成较大的气/液比，能有效降低静压力，高注气速度只能增加摩擦压力。连续油管下入井筒较深位置时，注入点处压力高，气体从连续油管内喷出时被大大压缩，只占较小的体积。只要压力高，低注气速度就不能产生大的气泡去降低静压力。

2.6 环空尺寸

返排液流量与深度之间的关系也取决于环空尺寸。对于1.5in连续油管装在5in套管中的情况，由于环空较大，摩擦力不太重要。在这种情况下，高注气速度可更有效地降低静压力，而不引起太大的摩擦压力。但对于1.5in的连续油管装在31/2in套管中的情况下，过高的注气速度会大大增加摩擦压力。

3 结论与建议

目前现场进行连续油管气举排液作业，都是依靠技术人员的经验来进行施工，施工参数都是根据以前的作业情况凭经验来确定。在现在计算机普遍应用的情况下，可以采用连续油管作业的计算机模拟软件，用于研究排液作业，包括跟踪不同的井筒和储层流体、连续油管移动和压裂液从地层中的返排。排液作业的设计可以通过计算机软件模拟结果得以优化，从而确定施工参数，提高作业效率和减少作业费用。

参考文献

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