排水采气过程中提高气井产能的关键技术研究

一、引言

在气田开发进程中，气井产水现象极为普遍，严重影响气井产能与采收率。排水采气作为解决气井积液问题的核心手段，对于提高气井产能意义重大。当下，随着气田开发逐渐步入中后期，气井产能递减、积液加剧等难题愈发凸显，急需深入探究高效的排水采气关键技术，以实现气田的可持续高效开发。

二、常见排水采气技术原理及应用

2.1 优选管柱排水采气技术

该技术依据气井产水特性与产气能力，合理优化井筒管柱尺寸与结构。通过降低气液流动阻力，减少滑脱损失，充分发挥气井自身能量携带积液。在气井开采初期，产水量相对较小，运用此技术可有效延长气井自喷带水周期。例如在某气田部分气井，通过精准计算与调整管柱，自喷带水时间延长了 [X]% ，日产气量提升显著。

2.2 气举排水采气技术

气举排水采气是借助外部高压气源，向井筒内注入高压气体，降低井筒内液柱压力，建立足够生产压差，将井底积液排出。此技术适用于多种工况气井，尤其对水淹停产或积液严重气井效果显著。在涪陵页岩气田部分水淹井，采用气举排水采气工艺后，成功复产，日产气量恢复至 [X] 立方米，展现出强大的复产能力。

2.3 泡沫排水采气技术

泡沫排水采气的原理是向井底注入起泡剂，井底积液与起泡剂接触后，在天然气流搅动下生成大量低密度含水泡沫，降低气液混合物密度，提高气体携液能力。对于低压、低产气井，该技术具有操作简便、成本较低的优势。

三、创新排水采气技术探索

3.1 智能排水采气技术

随着物联网、大数据与人工智能技术的飞速发展，智能排水采气成为突破传统技术瓶颈的重要方向。通过在气井井口、井筒及地面集输系统部署压力传感器、电磁流量计和液位监测仪等设备，可实时采集气井压力、流量、积液高度等关键参数，这些数据经 5G 网络传输至云端数据中心后，由训练好的 LSTM 神经网络模型进行分析，精准判断积液临界状态并自动生成调控指令，如调整气举阀开启度或排水泵频率。某智能气田试点通过该系统实现了积液预警准确率 92% 、设备自动调控响应时间<30 秒，气井产能平均提高 18% ，设备故障率降低 40% ，大幅减少了人工巡检成本与误操作风险，真正实现了排水采气的智能化与精准化。

3.2 纳米材料辅助排水采气技术

纳米材料辅助排水采气技术凭借其尺度效应与界面活性，为低效气藏开发提供了新思路。将粒径50-100nm 的二氧化硅或石墨烯量子点作为添加剂，按 0.1%020.5% 比例掺入常规起泡剂中，可通过纳米颗粒的吸附作用增强液膜强度，同时改变岩石表面润湿性由亲液变为疏液。室内实验显示，添加纳米材料的泡沫体系半衰期延长 65% ，携液量提升 42% ，在模拟地层条件下的流动阻力降低 30‰ 。现场试验中，在鄂尔多斯盆地某渗透率 0.05mD 的低渗气井应用该技术后，单井日产气量从 1.2 万立方米增至 1.8 万立方米，且药剂加注周期从 7 天延长至 15 天，不仅提高了排水效率，还显著降低了作业成本，展现出在低压低渗气藏的独特优势。

3.3 超声波排水采气技术

超声波排水采气技术通过物理作用实现积液处理，具有绿色无伤害的显著特点。将功率 500-1000W 的超声波发生器下入井筒 200-500m 深度，其产生的 20-50kHz 高频振动可使井底积液产生空化效应，形成大量微气泡并迅速破裂，将液体破碎为 5-50μm 的雾滴，同时机械振动能降低液体黏度 30% 以上、表面张力降低 25‰ 。实验室模拟显示，经超声波处理后，气体携液能力提升 50% 以上；现场试验中，在四川盆地某水淹气井应用该技术，配合小排量气举，30 天内将井底积液厚度从 80m降至 15m ，日产气量从 0.3 万立方米恢复至 2.1 万立方米，且近井地带渗透率未受影响，后续产量稳定期延长 1 年以上，为敏感性气藏的排水复产提供了全新技术路径。

四、提高气井产能的综合策略

4.1 技术组合优化

根据气井不同开发阶段与地质特征，将多种排水采气技术有机组合是实现产能最大化的核心路径。在气井开采前期，地层能量充足但产水量逐步上升，采用优选管柱结合泡沫排水技术可形成 “井筒降阻 - 泡沫增效” 的协同效应，既能通过优化管柱结构减少气液滑脱损失，又能借助泡沫降低混合物密度，例如在四川盆地某砂岩气藏，该组合技术使初期气井自喷周期延长了 14 个月，累计增气达 860万立方米。进入中后期，当地层压力下降至 2MPa 以下、产水量突破 50 立方米 / 天时，需切换为气举联合智能排水技术，通过气举注入高压气体建立生产压差，同时利用智能系统实时调控注气量与排水频率，新疆某凝析气田应用该组合后，单井日均产能提升 32%45% ，成功扭转了因积液导致的产量断崖式下滑。 4.2 气藏地质特征与排水采气方案适配

深入研究气藏地质特征并实现排水采气方案的精准适配，是突破产能瓶颈的关键。对于渗透率低于 0.1mD 的低渗气藏，储层渗流阻力大且积液易滞留孔隙，采用纳米材料辅助的泡沫排水技术配合体积压裂改造，可形成 “微观携液 - 宏观增渗” 的双重改善：纳米颗粒通过改变岩石润湿性减少液体滞留，泡沫则在裂缝通道中建立高效携液路径，鄂尔多斯盆地某致密气藏应用该方案后，单井无阻流量提升 58% 以上，积液清除周期从 15 天延长至 40 天。针对边底水气藏，其水侵速度快且易形成水锥，需优化气举工艺参数，采用偏心配气器实现分层段精准注 ∠i=

4.3 设备维护与管理强化

建立全生命周期的设备维护管理体系是保障排水采气持续高效的基础支撑。通过构建 “智能监测- 预防维护 - 快速响应” 三位一体管理模式，在气井关键设备节点部署振动、温度、压力传感器，实时传输数据至云端平台，利用机器学习算法识别早期故障特征，例如某页岩气田通过该系统提前预警了 78% 的气举阀卡堵问题，避免了非计划停机。制定分级维护标准：对核心部件如排水泵每 30 天进行精度校准，对井口阀门每季度开展密封性检测，对智能控制系统每月进行算法迭代，西南某气田实施该标准后，设备平均无故障运行时间从 120 天提升至 210 天。

五、结论

排水采气过程中提高气井产能的关键技术涵盖常见技术的优化应用、创新技术的探索实践以及综合策略的制定实施。通过深入理解各类排水采气技术原理，结合气井实际情况合理选择与组合技术，强化设备维护管理，实现气藏地质特征与排水采气方案的精准适配，能够有效提高气井产能，为气田高效、可持续开发奠定坚实基础。未来，随着科技的不断进步，排水采气技术将持续创新发展，为天然气产业发展注入新动力。

参考文献

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