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气井排水采气工艺道理及使用

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气井排水采气工艺道理及使用

气井排水采气工艺道理及使用

  油气田地面工程第 29 卷第 5 期 ( 2010 5) 15 doi: 10 3969/ j issn 1006 6896 2010 05 007 气井排水采气工艺原理及应用 裘湘澜 ( 四川德阳新场气田开发有限责任公司) 摘要: 有水气藏排水采气工艺的选择对指导生产起着重要的作用 。本文通过井筒积液识别方 法的研究, 及气井临界携液流速、 流量公式的推导, 对国内外几种常用排水采气工艺方法进行了 对比评价。 正确识别气井井底积液 、气井临界携液流速及流量 , 对制定气井工作制度, 选择合理 的排采工艺 , 提高排采效率具有重要意义。 关键词 : 排水采气; 井筒积液 ; 识别方法; 工艺原理 1 er [ 1] 井筒积液规律研究现状 在井筒积液研究方面, 国外起步较早, T urn 提出了利用液滴模型来预测和判断井筒是否存 模型对气带液问题进行研究 , 最后以液滴模型为依 据提出了计算气流携带液滴的最低气体流速公式, 以下简称最小卸载流速公式。 假设油管内的流动遵循牛顿液体的流动规律, 当气流速度 V g 等于液滴沉降的最终速度 V t 时, 直 径为 d 的液滴就能被气夹带到地面, 取 Cd = 0 44, 则 0 5 在积液, 利用实验研究成果, 提出气体携液的临界 流速和临界流量公式, 适合于井口压力大于 3 45 MP a, 液气比在 5 7 10 - 6 ~ 7 3 10- 4 之间的井。 Co lem an 认为 , 对于井口压力低于 3 45 M Pa 的低 压气井, 临界流量不用加 20% 的修正 , 更 能与实 际情况吻合。杨川东 [ 2] Vg = 4 gd ( L - g ) 1 32 g ( 1) 推导出在不同井底流压, 不 同管径下气井连续排液的临界流量、临界流速、对 比流量和对比流速, 以及当对比参数小于 1 时所应 选择的自喷管串公式。闫云和讨论了气井带水的因 素, 分析了井筒中的流态。杨继盛 [ 3] 对气水同产井 连续排液所需的最低流速或流量提出计算公式, 给 出可供现场分析用的图表。 气井井筒积液的识别方法包括直观法、经验公 式法、压力梯度法和稳定试井分析法。 从式 ( 1) 可以看出 , 液滴直径越大, 携带液 滴所需的气体流速也越大。如果最大直径的液滴都 能携带到地面, 井底就不会发生聚积。被气流携带 向上运动的液滴受到两种相互对抗的力作用。一种 是企图将它破坏的速度压力 ( 即惯性力) ( V g g ) , 另一种是力图保持它完整的表面压力 ( / d ) 。这两 种力的比值称为韦伯数 V 2g g V2 g gd N we = = ( 2) /d T ur ner 等人取韦伯数为 30 回代到式 ( 2) , 解 出最大液滴直径 d max = 30 2 gV g ( 3) 2 2 气井临界携液流速及流量 1 969 年 , T urner 等人建 立了液滴 模型和其 他 将式 ( 3 ) 的 d max 代 入 式 ( 2 ) , 则 携 带 最 大 液 发历史拟合研究 [ 4] 层层间的非均质性。总的来说 , 河道砂体在垂向上 变化很快 , 储层物性参数变化很大 , 非均质性比较 严重。例如, 通过孔隙度模型剖面的切取和渗透率 模型的剖面切取 , 可以清楚展现储集层孔隙度、渗 透率的垂向变化以及层内联通性。 经过对模型分析检验后, 亦可将三维模型数据 体按照油藏数值模拟的要求粗化输出。通过相对偏 差、线性相关系数和散点图三个方面, 比较目前主 要的 5 种渗透率粗化方法 , 在尽可能使粗化后模型 与原精细地质模型等效的前提下, 以重整化原理为 基础的粗化方法的各项指标均比较令人满意 , 将粗 化后的属性数据再输入数模模拟器直接进行油藏开 。三维地质模型研究为储层非均 质性的研究、指明有利储层、井网部署、井网完善 以及剩余油分布规律研究等都提供了重要的参考。 参考文献 [ 1] 段天向 , 刘晓 梅 Pet r el 建模 中的 几点 认 识 [ J] 2007, 19( 2) : 102- 107 [ 2] 于兴河 , 李胜利 束方法 [ J] 河流 相油气储 层的井震 结合相控 随机建模 约 地学前缘 , 2008, 15( 4) : 33- 41 油藏描述原理与 方法技术 [ M ] 油气储集层随机 建模 [ M ] 北京 : 石油 工 岩 性 油气 藏 , [ 3] 刘泽容 , 信荃麟 业出版社 , 1993 [ 4] 王家华 , 张团峰 版社, 2001 北京 : 石油工业 出 ( 栏目主持 杨 军) 16 油气田地面工程第 29 卷第 5 期 ( 2010 5) 滴的最小气体流速为 0 25 Vg = 5 5 ( L 2 g g ) ( 4) 出于安全考 虑, T urner 等人建议取安全 系数 为 30% 0 25 套管环形空间, 汽化后的高压氮气从筛管进入油管 举升排液。用液氮车排液, 其泵注压力高, 注入量 大, 排液效果好, 机动性大。但连续举升时间有限, 适合于只需举几个小时就能排出井内积液的气井。 ( 6) 喷射气举排液采气。该工艺是将地面高压 气体注入井内 , 通过喷射器喷嘴射流 , 产生低压, 将井液吸入 , 注入气和井液混合 , 进入油管进行气 举垂管举升。该工艺将气体射流与气举结合起来, 可得到比气举更低的回压 , 又具有气 举工艺的优 点。井下射流器结构简单, 对流体要求不大严格, 但需要高压气源, 排液量较低。 V g = 7 15 ( L 2 g g ) ( 5) 3 各种排水采气工艺方法的评价 目前国内外主要采用如下几种人工助排工艺 : 泡排、减速机_减速器电机_齿轮箱-浙江奥纳气 举、柱 塞气举、机抽、电潜泵、喷射 气 举、水力射流泵、液氮排液、连续油管气举和复合 排液等。 ( 1) 泡沫排液采气。该工艺是将少量表面活性 剂注入井内, 与井内气水混合产生泡沫 , 减少气水 两相垂管流动的滑脱损失 , 增加带水能力, 从而用 天然气气流将水携带到井口。它只能适用于有一定 自喷能力的气井。该工艺技术不复杂, 使用设备、 工具简单 , 成本低, 投资少, 见效快, 易于控制操 作管理, 不需修井作业和关井 , 最易在矿场推广使 用。但该工艺要求井有一定自喷能力, 油套管连通 性要好, 油管至少要下入气井顶部 , 与地层不配伍 的泡沫剂易对地层污染。 ( 2) 气举排液采气。气举排液采气工艺是利用 地面高压气体注入井内 , 并通过注气点进入油管 , 降低管内流体密度, 减少滑脱 , 从而降低气水两相 压力损失, 建立 和增大生产压 差, 使气井恢 复生 产。该工艺适应性能强, 排量范围大, 可以充分利 用地层气能量, 不受井身结构和流体介质的限制 , 井下设备简单, 管理方便。但当地层压力低时, 气 举效果差 , 而且需要高压气源。 ( 3) 柱塞气举排液采气。该工艺是利用柱塞将 举升液体和气体分隔开来, 防治气体窜流和回落, 充分发挥气体推动柱塞作用, 从而将井底积液排除 井口。该工艺充分利用地层能量, 柱塞运动可清洁 油管, 管理方便, 投资和维护费用低, 设备简单。 柱塞气举要求井具有一定的自喷能力 , 排液量较小。 ( 4) 机抽排液采气。该工艺是利用抽油机将电 动机的转动能转换成抽油机驴头上下往复运动的能 量, 通过抽油杆使泵柱塞做上下运动, 泵出的液体 通过油管排出, 气体从套管采出。该工艺可将井采 至枯竭, 设备简单, 性能可靠 , 安装使用维护技术 易于掌握 , 一次投资费用不高。但井下泵与气体不 相容 , 排量较小 , 对流体介质要求严格 , 地面设备 庞大 , 需要电源。 ( 5) 液氮排液采气。该工艺是利用液氮注入油 4 现场试验及效果分析 大探 1 井使用 U T - 4 型泡排棒, 排液效果较 好 ( 管柱底部 带管鞋 ) , 按 加注 比例 3 ~ 4 加 注, 日加注量 1 35~ 4 25 kg, 日产水 0 85~ 2 6 m , 解决了试采初期由于地层出水造成井口油压快速下 降的问题。在现场操作中逐步摸索泡排剂加注量和 加注时间规律, 大探 1 井的加注量已由最初的早晚 各 2 025 kg 改为每晚加注 2 025 kg , 之后又改为 早晚加注 4 05 kg 和 1 35 kg , 而排水情况良好。 由大探 1 井山 1 层 2003 年试采曲线可知, 未 加注泡排剂前油压下降速率较高 , 2009 年 4 月 9 日开井试采至 4 月 18 日, 油压由 17 7 M Pa 降至 12 7 MP a, 日均下降 0 556 M Pa; 4 月 19 日 至 4 月 24 日, 采用定时加大放喷 气产量排液的方法, 油压由 12 7 M P a 降至 8 9 M Pa, 日均下降 0 633 M Pa, 虽然解决了排水问题 , 但压力下降更快 ; 4 月 25 日开始 加注 UT - 4 型固体泡排棒 , 油压由 8 9 M Pa 恢复至 10 2 M Pa; 4 月 25 日 至 5 月 28 日 , 油压由 10 2 M Pa 降至 8 0 M Pa, 日均 下降 0 065 M Pa, 在不改变气产量的情况下, 泡排取得 了显著的效果。 3 5 结语 ( 1) 各种排采工艺都只适合于 3 000 m 以上的 井深, 并存在一定的限制条件, 其中泡沫排液采气 工艺会受温度影响 , 机抽排液采气工艺受下泵深度 的限制。 ( 2) 大探 1 井根据自身特点 , 选择使用 UT 4 型泡排棒 , 取得了较好的排液效果。 参考文献 [ 1] 冈秦麟 社 , 1997 [ 2] 杨川东 [ 3] 杨继盛 采气工程 [ M ] 北京 : 石油工业出版社 , 1997 北京 : 石油工业出版社 , 1994 杨 军) 采气实用计算 [ M ] ( 栏目主持 气藏开发应用基础技术方法 [ M ] 北京 : 石油工业出 版

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