低压低产气井泡沫排水采气工艺参数优化研究

前言

随着我国油气田开发程度的不断加深，越来越多的气井逐步进入中后期开发阶段，井筒能量衰减显著，产量逐年下降，低压低产气井数量不断增加，此类气井普遍面临井底液体积聚问题，导致井筒流动阻力增大甚至停产，严重制约了气藏的最终采收率和整体开发效益。泡沫排水采气技术作为一种简便高效的排液增产工艺，因其不依赖机械装置和运行成本低，在低压低产气井中得到了广泛应用[1]。但是现阶段泡沫排水工艺参数多依赖现场经验，存在泡沫稳定性差和排液效果波动大等问题，未能充分发挥其排液增产潜力。针对该问题，本次研究将根据低压低产气井的实际工况条件，开展泡沫排水采气工艺参数的系统优化研究，为提高泡沫排液效率和提升单井经济效益奠定基础。

1 低压低产气井泡沫排水采气工艺适用界限

低压低产气井泡沫排水采气工艺工艺主要适用于地层压力较低和产液量不大的气井，其目的是通过注入起泡剂产生泡沫，降低井筒积液密度，减少液柱对地层的回压，从而恢复或提高气井产能。从地层压力角度看，泡沫排水采气工艺一般适用于地层压力系数小于 0.8 的低压气井，当地层压力过低时，气井难以依靠自身能量将井筒积液带出，此时采用泡沫排水可以有效降低液柱压力，恢复气井产能。产液量是另一个重要适用界限，当产液量过小时，不需要采用排水措施，而产液量过大时，泡沫的携液能力可能不足，需要考虑其他排水工艺。同时，气液比也是关键参数，合理的气液比才能保证泡沫的有效形成和稳定性。井筒条件也影响工艺适用性，泡沫排水采气适用于井径较小和井斜角小于 45 度的气井，过大的井径会导致泡沫稳定性降低，过大的井斜角会影响泡沫的均匀分布和携液效果[2]。同时随着井深增加，泡沫的破碎概率增大，携液效率降低。地层水性质也是重要考虑因素，高矿化度和高温会影响起泡剂的效果，降低泡沫稳定性。同时，原油含量也不宜过高，否则也会影响泡沫的形成和稳定。

2 低压低产气井泡沫排水采气工艺参数优化

（1）加注时机优化

合理的加注时机不仅能保证泡沫效果最佳，还能避免起泡剂的浪费，加注时机的确定应基于井筒积液高度的监测。当井筒积液高度达到临界值时开始加注起泡剂，研究表明积液高度临界值一般为气井产能的 80%-90% 对应的液柱高度。其可通过井口油套压差或声波液面计等方法实时监测积液高度，当压差值达到预设阈值，即触发加注程序。气井产量变化率也是判断加注时机的重要参数，当日产气量连续下降，且下降率超过 10%-15% 时，表明积液开始影响气井生产，需要及时加注起泡剂，同时，结合压力恢复测试数据，当地层压力恢复速度明显变缓时，也预示着需要进行泡沫排水作业[3]。加注频率的优化需要考虑积液速度和泡沫有效时间，对于积液速度较快的气井，加注频率应适当提高，而对于积液速度较慢的气井，可适当延长加注间隔。一般情况下加注周期为 24-72 小时，具体应根据单井实际情况动态调整。同时，泡沫有效时间一般为 6-12 小时，加注间隔应确保前后两次加注的泡沫作用能够衔接。

（2）加药用量优化

合理的加药用量既要确保形成稳定有效的泡沫体系，又要避免过量投加造成的成本浪费和潜在环境问题，加药用量优化需要考虑起泡剂的浓度配比，根据不同类型起泡剂的特性，确定最佳的母液浓度范围。一般情况下，阴离子表面活性剂的有效浓度范围为 0.5%-2.0% ，非离子表面活性剂为 0.2%1.0% ，复配型起泡剂为 0.3%1.5% ，需要通过室内实验和现场试验，确定不同井况条件下的最优浓度，既保证起泡效果，又控制药剂成本。单次加药量的优化需要基于井筒积液量和产液速率，实际应用中，还需考虑气液比和矿化度等因素的影响，通过现场试验确定修正系数。连续加注与间歇加注的用量优化各有特点，连续加注时，加药速率一般控制在 0.5-3.0升/小时，需根据产液量实时调整。间歇加注时，单次加药量通常为 5-20升，加注周期根据泡沫衰减时间确定。对于积液速度较慢的井，可采用小剂量高频率的加注方式，对于积液速度较快的井，则采用大剂量低频率的方式。需要建立加药量的动态调整机制，通过监测排液效果和井口压力等参数，及时调整加药量。当排液效果不佳时，可适当增加 10%-20% 的用量，当效果良好且稳定时，可逐步降低 5%-10% 的用量，进而探索最经济的加药方案。加药用量优化还应考虑季节性因素和地层水性质的变化，冬季低温条件下，起泡剂性能可能降低，需适当提高用量。在高矿化度或含油地层水中，也需要相应增加加药量，同时，引入智能加药系统，通过实时监测和数据分析，实现加药量的自动优化调节。

（3）注入方式优化

优化的注入方式不仅能保证起泡剂的充分利用，还能提高气井的采收率和生产稳定性，注入点位置的优化是关键因素，常见的注入方式包括井口注入、油管注入和环空注入。井口注入操作简单，但泡沫需要克服全井筒液柱压力，油管底部注入可直接在积液处形成泡沫，效果最佳，但需要专用注入设备，环空注入则介于两者之间。对于井深较小的浅井，建议采用井口注入，对于中深井而言，推荐油管中部或底部注入，对于井深相对较深的深井，宜采用多点注入方式，提高泡沫的覆盖范围。注入压力的优化需要综合考虑地层压力和井筒条件，注入压力应略高于井口压力，一般控制在比井口压力高 0.2-0.5MPa 范围内。过高的注入压力会导致起泡剂快速破碎，过低则无法形成有效泡沫，对于低压井，建议采用脉冲式注入，通过间歇性的高低压交替，提高泡沫的稳定性和携液能力。注入速率的优化与气井产液速度密切相关，注入速率过快会导致泡沫来不及充分发展，过慢则影响排水效率。目前的研究表明最佳注入速率为 0.5-2.0 立方米/小时，具体数值应根据气井的产液量调整。对于日产液量小于 5 立方米的低产井，注入速率控制在 0.5-1.0 立方米/小时，日产液量 5-15 立方米的井，注入速率可提高至 1.0-2.0 立方米/小时。

3 结论

综上所述，泡沫排水采气涉及多个参数，这些参数对泡沫的稳定性及气井的动态性能有直接影响，同时油气行业正在向数字化和智能化方向发展，低压低产气井的管理同样面临从粗放式向精细化转变的问题。因此，油气行业需要明确泡沫排水采气各参数的最优匹配关系，实现泡沫排水的最优控制，同时为推动低压低产井的智能开发奠定基础。

参考文献

[1]董淼.低压低产气井排水采气工艺技术[J].中国石油和化工标准与质量,2024,44(18):146-148.

[2]戚智果,胡艳丽.低压低产气井泡沫排水采气工艺参数优化[J].内江科 技,2019,40(06):16+29.

[3]姚远,蒋淮宇,傅春梅.产水气井泡排工艺参数优化研究及应用[J].中外能源,2016,21(01):60-63.