地面氮气抽吸作业气体流动规律研究

Study on the Gas Flow Law of Ground Nitrogen Extraction Operation

许期聪 李中权 姚舜

XU Qicong LI Zhongquan YAO Shun

储层氮气钻完井是致密砂岩等低渗气藏储量有效动用和产能释放的革命性技术之一。储层氮气钻完井作业期间，起下钻及下完井管串过程中，井口处于敞开状态，此时采用地面氮气抽吸技术，有控制地“引导”地层产出的天然气流向排砂管线出口进行处理。为此，文章基于数值仿真方法，系统研究了敞井条件下地面氮气抽吸作业时的气体流动规律，考虑天然气的扩散现象，建立了气体流动模型，并定量分析了影响氮气抽吸效果的主要因素。研究表明，氮气抽吸效果主要受注入方式、氮气抽吸气量、抽吸装置安装位置、排砂管线长度和天然气产量的影响。同心注气方式相较于斜插注气方式具有更好的抽吸效果；低抽吸气量下，氮气注入量越大，抽吸率越高，随着抽吸气量持续增加，抽吸率达到峰值后有所下降；抽吸装置距离排砂管线出口越近、排砂管线越短、地层产气量越低，抽吸效果越好，实现完全抽吸所　需的临界抽吸气量越低。文章研究成果为优化氮气抽吸工艺设计、保障储层氮气钻完井敞井条件下的安全作业提供了理论支撑，并在四川大塔场气田进行了现场应用，实现了储层氮气钻完井作业敞井条件下地层产出天然气100%的抽吸，确保了作业安全。