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超声雾化排水采气工艺技巧

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超声雾化排水采气工艺技巧

超声雾化排水采气工艺技巧

  超声雾化排水采气工艺技术_能源/化工_工程科技_专业资料。第四章 超声雾化排水采气工艺技术 第一节 超声雾化原理及国内外应用情况 在天然气开采过程中, 人们都希望从地层进入井底的水及其它液体能够及时 地被气流携带到地面,从而避免液体在井底聚积增大井底回压、 第四章 超声雾化排水采气工艺技术 第一节 超声雾化原理及国内外应用情况 在天然气开采过程中, 人们都希望从地层进入井底的水及其它液体能够及时 地被气流携带到地面,从而避免液体在井底聚积增大井底回压、降低产气量,气 井积液严重时会被积液压死停产。在实际生产中,气体从井底流向井口时,随着 温度和压力的变化,水和烃类从气流中凝析出来,井底或多或少总有积液。气井 产量越低携液能力越差, 井底积液越多,因而排液采气是低产气田开采所面临的 一大生产问题。 目前,国内外所采用的排液方法主要有三大类:一是气体动力学方法,包括 周期性放喷、小油管、虹吸管吹洗等;二是化学方法,包括注入泡沫活性剂等; 三是机械方法,如柱塞举升、深抽泵等。超声雾化作为一种新的排水采气工艺, 相对于其他技术具有以下技术优点:1、不伤害油气层;2、依靠气井自身能量连 续排液;3、钢拓器材质料若何样钢盾器材好欠好点击查看!无需外界能量,节约地面能源;4、不受积液介质的影响;5、超声 旋流雾化排液装置下入井内不压井、不动管柱作业,用软钢丝实现投送和打捞, 整套装置的动作在油管内实现,安装、管理方便等。 超声雾化排水采气是将一套超声波雾化装置, 利用钢丝作业下入并卡定在井 内油管的设计深度,借助天然气流动能量,将大液滴打碎、雾化。超声雾化是利 用超声能量使液体形成细微雾滴的过程。 雾化方式是处于振动表面的薄液层在超 声振动的作用下激起毛细-重力波。当振动面的振动幅度达到一定值时,液滴即 从波峰上飞出成雾。在较低流速的气流带动下,雾滴更容易从井内携带出来。雾 滴直径可由式(4-1)近似计算: ? 8?T ? 3 d ? ?? ? ?f 2 ? ? ? ? …………………………………………(4-1) 1 (4-1)式中:T——液体的表面张力系数; ρ ——液体的密度; f——声振动频率; α =0.3。 由式(4-1)可见,改变频率可方便地控制液滴直径的大小。另一方面可以 由杨川东的理论得到气体流速与液滴直径的关系是: ? 4 gd ?? l ? ? g ?? Vg ? ? ? ? ? ? 1.32? g ? 0.5 ? (4-2)式中: l ——液体密度,kg/m3; ……………………………………(4-2) ?g ——气体密度,kg/m3; d ——液滴直径,m; Vg ——气体流速。 从式(4-2)可以看出,气体携液流速与液滴直径的平方根成正比,即液滴 直径与携液流速平方成正比,液滴直径增大,携液流速将大幅增加;反之,只要 将液滴直径变小,需要的携液流速将大幅减小。 由(4-1) 、 (4-2)两式可得到 Vg 与频率 f 的关系是: 1 ? ? 8?T ? 3 ? L ? ? g ? ? V g ? ?0.91g ? ? ?f 2 ? ? ? ? ? ? ? g ? ? 0.5 ………………………………(4-3) 可见,气体流速 Vg 与频率 f 的三次方成反比,即发声装置发出的超声波频 率越高,则需要的携液流速越低。 超声雾化装置中,采用了“亥姆赫芝哨”来产生超声波。 “亥姆赫芝哨”是 一个简单的共振器,由两个腔体组成(如图 4-1) 。由流体流动速度差形成扰动 发声,其发声的基波频率(频率越高,雾化液滴的直径越小)由腔体决定,为: V V 图 4-1 亥姆赫芝哨示意图 式(4-4)表达了“亥姆赫芝哨”发出的超声波频率与其尺寸之间的关系。 可以看出,只要尺寸 V 足够合适,在足够气流速度差驱动下,能够发出足够高频 率的超声波, 就能将液体击碎成微米级直径的液滴,此时只需要相对较低的气体 流速就能够将井底积液携带出井筒,实现排水采气的目的。 f ? c 2? r V ………………………………………………(4-4) (4-4)式中 c——:声速; V——:空腔体积; R——:与腔连接管有关的系数。 为了能让“亥姆赫芝哨”在气液混合流动环境下能够发声,在流体流过“亥 姆赫芝哨”之前采用了一个能够产生双旋流的分离装置将气液分离,使流过“亥 姆赫芝哨” 的流体为气体, 且旋流分离装置也有一定破坏液体表面张力使液滴破 碎的作用; 最后分离后的气和分离后的液再经过一雾化喷嘴 (图 4-2) 再次雾化, 三重作用使液体充分雾化。 图 4-2 雾化喷嘴示意图 资料表明,现有超声波技术应用于油气开采时主要集中在油井的解堵、稠油 降粘、清蜡、除垢等领域。近几年,我国超声雾化排水采气技术逐渐发展,中原 油田已经开展了应用试验,大牛地气田也进行了 6 口井的试验,取得了较好的排 液及提高气井自喷稳产期的效果。 第二节 超声雾化装置及施工程序 一、超声雾化装置 超声雾化装置主要由雾化喷嘴、交叉分离头、锥状旋转分离器、柱状旋转分 离器、密封装置、打捞头、凸轮卡定器等组成。整套结构动作是通过钢丝、加重 杆剪断不同直径的剪钉,在油管内部实现凸轮卡定、密封。 图 4-3 超声雾化装置结构图 装置卡定密封后气液混合物流经柱状旋转分离器, 气液经初步分离后进入锥 状旋转分离器加速, 分离后的气体和液体经交叉分离头进入雾化喷嘴喷出,液体 雾化成微小颗粒足以被气体带出地面,实现雾化排液采气,防止气井积液、延长 气井稳产期。 二、超声雾化装置施工程序 1、收集气井资料,编写施工方案; 2、关井,用录井钢丝下Ф 59mm 通井规通井到预定井深,通井合格; 3、用录井钢丝下卡定器座封于预定井深并丢手; 4、组装超声雾化装置(安装计算好的气嘴) ,下入井内投放并卡在卡定器 上; 5、开井恢复生产,进行超声雾化排水采气试验,进行生产优化。 第三节 超声雾化选井条件、优点及适应性分析 一、优点 超声雾化排水采气技术适用于深层、低渗气藏,有一定能量,但产气量相对 较小, 不足以将井内的液体完全带出地面的气井(将要积液的气井或靠激动式放 喷排液维持正常生产的气井) ,将雾化装置下到积液位置,利用机械、气动、超 声波雾化的多重作用,使液体形成微细雾滴,在井筒内形成雾状流,减少滑脱损 失,提高自身携

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