采氣工藝研究所的科研人員在進(jìn)行呼探1井?dāng)?shù)據(jù)分析。 本報(bào)通訊員 裘新農(nóng) 攝
????新問(wèn)題引出新發(fā)現(xiàn)????常規(guī)的氣井經(jīng)過(guò)高壓到低壓節(jié)流以后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)溫降的過(guò)程，但是呼探1井卻出現(xiàn)溫升
????天然氣壓力高于50兆帕，壓降會(huì)出現(xiàn)溫升過(guò)程，壓力在50兆帕以下，壓降才會(huì)導(dǎo)致常見(jiàn)的溫降現(xiàn)象
????采用流體溫度變化新發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行二級(jí)節(jié)流油嘴組合優(yōu)化和產(chǎn)量、溫壓參數(shù)預(yù)測(cè)，保障節(jié)流后流體順利進(jìn)站
????低效率催生新軟件
????呼探1井每天都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)很難直觀地看出變化
????科研人員自學(xué)編程，編寫(xiě)了“采氣工程方案快速設(shè)計(jì)”軟件
????目前這套軟件已經(jīng)申請(qǐng)軟件著作權(quán)，并在工程院推廣使用
????呼探1井位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣沖斷帶霍瑪吐背斜帶呼西背斜圈閉高點(diǎn)，設(shè)計(jì)井深7750米，完鉆井深7601米。按照超深井的定義——完鉆井深為6000米以上的井為超深井，因此呼探1井是一口名副其實(shí)的超深井。
????在我國(guó)，深井、超深井主要集中在塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、四川盆地以及柴達(dá)木盆地等，而在新疆油田，呼探1井是首口超深氣井，由于深井、超深井地質(zhì)情況復(fù)雜，導(dǎo)致深井超深井建井周期長(zhǎng)，工程費(fèi)用高，極大地阻礙了勘探開(kāi)發(fā)的步伐，增加了勘探開(kāi)發(fā)的直接成本。投產(chǎn)后，井口壓力波動(dòng)大、出砂、井口壓力高……面對(duì)呼探1井存在的這些問(wèn)題，油田公司“工程技術(shù)參謀部”——工程技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“工程院”），積極謀劃，在采氣工藝研究所專門(mén)成立了南緣深層高壓氣井采氣攻關(guān)項(xiàng)目組，科研人員潛心研究，通過(guò)調(diào)研、技術(shù)交流及科研攻關(guān)，攻克多項(xiàng)采氣工藝技術(shù)難點(diǎn)，保障了呼探1井安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。
????打破常規(guī)，探索新規(guī)律
????2020年12月16日，呼探1井獲得重大突破，在7367-7382米井段試獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，日產(chǎn)天然氣61萬(wàn)立方米，日產(chǎn)原油106.3立方米。這是一個(gè)讓所有新疆油田人為之振奮的消息。在興奮之余，采氣工藝研究所的科研人員通過(guò)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，呼探1井井底出現(xiàn)溫升現(xiàn)象，井底溫度最高達(dá)171℃。
????常規(guī)的氣井經(jīng)過(guò)高壓到低壓節(jié)流以后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)溫降的過(guò)程，但是呼探1井為何一反常態(tài)，出現(xiàn)溫升？
????采氣工藝研究所的科研人員查閱了大量資料，但遺憾的是，他們都沒(méi)有找到原因。既然沒(méi)有現(xiàn)成的研究成果可用，那只好使用原始方法，從呼探1井的大量參數(shù)上著手，尋找規(guī)律?？蒲腥藛T將這口井的組分參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入高壓物性軟件，通過(guò)大量的“焦耳-湯姆遜”系數(shù)計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)天然氣壓力高于50兆帕，壓降會(huì)出現(xiàn)溫升過(guò)程，壓力在50兆帕以下，壓降才會(huì)導(dǎo)致常見(jiàn)的溫降現(xiàn)象。
????“在呼探1井之前，新疆油田沒(méi)有井口壓力在50兆帕以上的氣井，而且關(guān)于氣井，我們掌握的規(guī)律是常規(guī)氣井經(jīng)過(guò)高壓到低壓節(jié)流以后，會(huì)出現(xiàn)溫降。但是，呼探1井是高壓氣井，井口壓力比較大，一般為70—107兆帕，在某些方面，有它的特殊性。此次關(guān)于溫升規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，打破了我們對(duì)氣井的常規(guī)認(rèn)識(shí)。”采氣工藝研究所高級(jí)主管徐小輝說(shuō)。
????找到了呼探1井“不走尋常路”的原因，同時(shí)考慮到呼探1井的井口壓力與集輸壓力之間差值較大，如果采用常規(guī)的一級(jí)節(jié)流，會(huì)對(duì)下游設(shè)備造成一定影響，科研人員決定采用二級(jí)節(jié)流工藝，將壓力逐漸降低到進(jìn)入地面管線的壓力標(biāo)準(zhǔn)范圍。這也是新疆油田首次在高壓氣井使用二級(jí)節(jié)流工藝。高溫高壓下流體物性及地面多級(jí)節(jié)流模型的準(zhǔn)確性對(duì)生產(chǎn)參數(shù)預(yù)測(cè)影響較大，這要求科研人員必須能精確掌握節(jié)流嘴特性數(shù)據(jù)，在呼探1井試采期間，徐小輝憑著過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)，利用軟件建立模型，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了產(chǎn)量、壓力、溫度等生產(chǎn)參數(shù)，為呼探1井試采生產(chǎn)制度的制定提供了理論數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)了呼探1井安全生產(chǎn)。
????自編軟件，減負(fù)又提速
????呼探1井是南緣的希望之井，科研人員每天都在跟蹤這口井的生產(chǎn)情況?，F(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)量、壓力變化……每天這口井都有很多數(shù)據(jù)參數(shù)需要收集。如何通過(guò)這些數(shù)據(jù)，直觀地看出變化？徐小輝自己編寫(xiě)的“采氣工程方案快速設(shè)計(jì)”軟件派上了大用場(chǎng)。
????“我們以前做方案設(shè)計(jì)常用一些Excel進(jìn)行公式計(jì)算，因?yàn)槭褂玫哪０宀煌?，?shù)據(jù)及方法沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，很多原始數(shù)據(jù)都有被改動(dòng)的可能性。就像傳話一樣，一句話經(jīng)過(guò)很多人口口相傳，往往最后那個(gè)人得到的信息和第一個(gè)人說(shuō)的大相徑庭。而且想通過(guò)大量的數(shù)據(jù)找出某個(gè)規(guī)律，需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力進(jìn)行對(duì)比，效率低，也不夠直觀。”徐小輝說(shuō)起了自己編寫(xiě)這套軟件的初衷。
????2020年2月，本科學(xué)化學(xué)專業(yè)、研究生學(xué)石油工程專業(yè)的徐小輝，開(kāi)始從網(wǎng)上自學(xué)編程。學(xué)了三十多天后，他用兩周時(shí)間，搭建起了“采氣工程方案快速設(shè)計(jì)”基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并寫(xiě)出了第一個(gè)子模塊“射孔負(fù)壓計(jì)算”。當(dāng)發(fā)現(xiàn)呼探1井微量出砂后，徐小輝查找了大量文獻(xiàn)資料，用兩天的時(shí)間設(shè)計(jì)出“氣井臨界攜砂流量計(jì)算”子模塊，增加到“采氣工程方案快速設(shè)計(jì)”軟件中。
????截至2020年9月，這套軟件包括射孔負(fù)壓計(jì)算、氣井臨界攜液流量計(jì)算、管柱沖蝕流量計(jì)算、地應(yīng)力剖面參數(shù)計(jì)算、井下節(jié)流氣嘴設(shè)計(jì)、油管強(qiáng)度校核、壓裂施工井口壓力計(jì)算、管柱流動(dòng)參數(shù)計(jì)算、天然氣組分參數(shù)計(jì)算這9大功能模塊，通過(guò)采用前后端分離技術(shù)，可以讓方案編制人員加快編制的速度，提高方案優(yōu)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
????根據(jù)工作的實(shí)際需要，這套軟件還在不斷擴(kuò)容。2021年4月1日早晨，徐小輝到辦公室后，在這套軟件中，將呼探1井的幾十萬(wàn)條壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整合，做成了K線圖。他說(shuō)，K線圖可以幫助科研人員找到這口井每天的壓力變化規(guī)律。
????目前，這套軟件已經(jīng)申請(qǐng)軟件著作權(quán)，并在工程院推廣使用。
????“這套軟件將大量繁瑣的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算工作交給計(jì)算機(jī)，讓我們科研人員有更多的精力進(jìn)行問(wèn)題分析，從而提高工作效率。”采氣工藝研究所采氣工藝研究一室的高涵說(shuō)。
????多方考慮，尋找平衡點(diǎn)
????如何建立合理的生產(chǎn)制度，讓呼探1井保持高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，科研人員一直在尋找答案。
????氣量過(guò)大，地層面臨出砂風(fēng)險(xiǎn)，而且目前呼探1井的儲(chǔ)層類型不清，究竟有沒(méi)有邊水和底水，都是未知數(shù)。如果有邊水和底水，產(chǎn)量過(guò)大，會(huì)造成邊水和底水的突進(jìn)，導(dǎo)致水淹，會(huì)將氣阻隔在儲(chǔ)層，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常采氣。
????如果把這口井的氣量控制得過(guò)小，也不行。首先，這口井投資兩億多元，鉆井成本很高，如果產(chǎn)量小，投資回報(bào)率就低。其次，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，氣量小了，氣不能把水?dāng)y帶上來(lái)，會(huì)造成井底水淹；這口井含蠟，氣體將底層的熱能帶至井口，但是熱量在上升到井口的過(guò)程中會(huì)慢慢被消耗，如果它到達(dá)井口的溫度在結(jié)蠟點(diǎn)以下，井筒就會(huì)結(jié)蠟，致使井筒會(huì)越來(lái)越細(xì)，時(shí)間久了也會(huì)將井筒堵死；呼探1井是高壓井，氣井在高壓低溫的環(huán)境下，容易生成水合物，也會(huì)堵塞井筒。
????目前，為了確保生產(chǎn)安全，科研人員對(duì)呼探1井進(jìn)行了采氣樹(shù)腐蝕狀況、出砂在線監(jiān)測(cè)，這也是新疆油田首次對(duì)采氣樹(shù)開(kāi)展在線監(jiān)測(cè)。
????“萬(wàn)事開(kāi)頭難。雖然現(xiàn)在我們?cè)诟邏簹饩矫嫒狈?jīng)驗(yàn)，但是會(huì)盡可能從多個(gè)方面考慮，確定較為合理的生產(chǎn)制度，并通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)手段、工藝措施，有效保障氣井的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)期生產(chǎn)。”徐小輝說(shuō)。