采气工艺研究所的科研人员在进行呼探1井数据分析。 本报通讯员 裘新农 摄
新问题引出新发现常规的气井经过高压到低压节流以后，会出现一个温降的过程，但是呼探1井却出现温升
天然气压力高于50兆帕，压降会出现温升过程，压力在50兆帕以下，压降才会导致常见的温降现象
采用流体温度变化新发现，进行二级节流油嘴组合优化和产量、温压参数预测，保障节流后流体顺利进站
低效率催生新软件
呼探1井每天都会产生大量数据参数，通过这些数据很难直观地看出变化
科研人员自学编程，编写了“采气工程方案快速设计”软件
目前这套软件已经申请软件著作权，并在工程院推广使用
呼探1井位于准噶尔盆地南缘冲断带霍玛吐背斜带呼西背斜圈闭高点，设计井深7750米，完钻井深7601米。按照超深井的定义——完钻井深为6000米以上的井为超深井，因此呼探1井是一口名副其实的超深井。
在我国，深井、超深井主要集中在塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地以及柴达木盆地等，而在新疆油田，呼探1井是首口超深气井，由于深井、超深井地质情况复杂，导致深井超深井建井周期长，工程费用高，极大地阻碍了勘探开发的步伐，增加了勘探开发的直接成本。投产后，井口压力波动大、出砂、井口压力高……面对呼探1井存在的这些问题，油田公司“工程技术参谋部”——工程技术研究院（以下简称“工程院”），积极谋划，在采气工艺研究所专门成立了南缘深层高压气井采气攻关项目组，科研人员潜心研究，通过调研、技术交流及科研攻关，攻克多项采气工艺技术难点，保障了呼探1井安全、平稳生产。
打破常规，探索新规律
2020年12月16日，呼探1井获得重大突破，在7367-7382米井段试获高产工业油气流，日产天然气61万立方米，日产原油106.3立方米。这是一个让所有新疆油田人为之振奋的消息。在兴奋之余，采气工艺研究所的科研人员通过测试结果发现，呼探1井井底出现温升现象，井底温度最高达171℃。
常规的气井经过高压到低压节流以后，会出现一个温降的过程，但是呼探1井为何一反常态，出现温升？
采气工艺研究所的科研人员查阅了大量资料，但遗憾的是，他们都没有找到原因。既然没有现成的研究成果可用，那只好使用原始方法，从呼探1井的大量参数上着手，寻找规律。科研人员将这口井的组分参数等数据输入高压物性软件，通过大量的“焦耳-汤姆逊”系数计算分析，发现天然气压力高于50兆帕，压降会出现温升过程，压力在50兆帕以下，压降才会导致常见的温降现象。
“在呼探1井之前，新疆油田没有井口压力在50兆帕以上的气井，而且关于气井，我们掌握的规律是常规气井经过高压到低压节流以后，会出现温降。但是，呼探1井是高压气井，井口压力比较大，一般为70—107兆帕，在某些方面，有它的特殊性。此次关于温升规律的发现，打破了我们对气井的常规认识。”采气工艺研究所高级主管徐小辉说。
找到了呼探1井“不走寻常路”的原因，同时考虑到呼探1井的井口压力与集输压力之间差值较大，如果采用常规的一级节流，会对下游设备造成一定影响，科研人员决定采用二级节流工艺，将压力逐渐降低到进入地面管线的压力标准范围。这也是新疆油田首次在高压气井使用二级节流工艺。高温高压下流体物性及地面多级节流模型的准确性对生产参数预测影响较大，这要求科研人员必须能精确掌握节流嘴特性数据，在呼探1井试采期间，徐小辉凭着过硬的专业知识，利用软件建立模型，准确地预测了产量、压力、温度等生产参数，为呼探1井试采生产制度的制定提供了理论数据支持，指导了呼探1井安全生产。
自编软件，减负又提速
呼探1井是南缘的希望之井，科研人员每天都在跟踪这口井的生产情况。现场产量、压力变化……每天这口井都有很多数据参数需要收集。如何通过这些数据，直观地看出变化？徐小辉自己编写的“采气工程方案快速设计”软件派上了大用场。
“我们以前做方案设计常用一些Excel进行公式计算，因为使用的模板不同，数据及方法没有统一的标准，很多原始数据都有被改动的可能性。就像传话一样，一句话经过很多人口口相传，往往最后那个人得到的信息和第一个人说的大相径庭。而且想通过大量的数据找出某个规律，需要花费很多时间和精力进行对比，效率低，也不够直观。”徐小辉说起了自己编写这套软件的初衷。
2020年2月，本科学化学专业、研究生学石油工程专业的徐小辉，开始从网上自学编程。学了三十多天后，他用两周时间，搭建起了“采气工程方案快速设计”基础网络平台，并写出了第一个子模块“射孔负压计算”。当发现呼探1井微量出砂后，徐小辉查找了大量文献资料，用两天的时间设计出“气井临界携砂流量计算”子模块，增加到“采气工程方案快速设计”软件中。
截至2020年9月，这套软件包括射孔负压计算、气井临界携液流量计算、管柱冲蚀流量计算、地应力剖面参数计算、井下节流气嘴设计、油管强度校核、压裂施工井口压力计算、管柱流动参数计算、天然气组分参数计算这9大功能模块，通过采用前后端分离技术，可以让方案编制人员加快编制的速度，提高方案优化数据的准确度。
根据工作的实际需要，这套软件还在不断扩容。2021年4月1日早晨，徐小辉到办公室后，在这套软件中，将呼探1井的几十万条压力数据进行分类整合，做成了K线图。他说，K线图可以帮助科研人员找到这口井每天的压力变化规律。
目前，这套软件已经申请软件著作权，并在工程院推广使用。
“这套软件将大量繁琐的统计、计算工作交给计算机，让我们科研人员有更多的精力进行问题分析，从而提高工作效率。”采气工艺研究所采气工艺研究一室的高涵说。
多方考虑，寻找平衡点
如何建立合理的生产制度，让呼探1井保持高产和稳产，科研人员一直在寻找答案。
气量过大，地层面临出砂风险，而且目前呼探1井的储层类型不清，究竟有没有边水和底水，都是未知数。如果有边水和底水，产量过大，会造成边水和底水的突进，导致水淹，会将气阻隔在储层，无法实现正常采气。
如果把这口井的气量控制得过小，也不行。首先，这口井投资两亿多元，钻井成本很高，如果产量小，投资回报率就低。其次，从技术角度来说，气量小了，气不能把水携带上来，会造成井底水淹；这口井含蜡，气体将底层的热能带至井口，但是热量在上升到井口的过程中会慢慢被消耗，如果它到达井口的温度在结蜡点以下，井筒就会结蜡，致使井筒会越来越细，时间久了也会将井筒堵死；呼探1井是高压井，气井在高压低温的环境下，容易生成水合物，也会堵塞井筒。
目前，为了确保生产安全，科研人员对呼探1井进行了采气树腐蚀状况、出砂在线监测，这也是新疆油田首次对采气树开展在线监测。
“万事开头难。虽然现在我们在高压气井方面缺乏经验，但是会尽可能从多个方面考虑，确定较为合理的生产制度，并通过各项技术手段、工艺措施，有效保障气井的安全、平稳、长期生产。”徐小辉说。