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国内外排水采气技术运用现状ppt乐投体育网站

作者: admin 来源: 未知 发布时间:2020-03-24 05:29

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  ①强排水采气法 强排水就是大排量采水(200m3/d以上),排水量过小不能达到使排水量大于地层出水量,以及迅速降低地层压力的目的。 水淹气藏中被圈闭的气量是决定强排水采气技术经济效益高低的关键。 目前美国比较重视机械排水与其它方法的配合,独联体很重视泡沫与机械排水的匹配。目前在国外广泛用于大排量强排水的工艺技术为电潜泵和气举。 ②气水联合开采法 气水联合开采适用于气藏尚未完全水淹或已经完全水淹而“报废”了的气藏,这种开采方法是将气、水作为统一体,通过气藏数值模拟型描述,确定排水井位、排水量和采气量。 ③阻水开采法 这种工艺适用于气藏早期整体排水,也适用于中、后期阻水。其阻水机理是在边水驱气藏气水界面含水一侧或底水驱气藏的含水层布置排水井;或在局部水驱气藏,水沿高渗透带或裂缝发育带进入气藏的通道上建立高分子聚合物粘稠液阻水屏障。其目的是拖住边水推进,降低底水上升的速度,避免或减少气水接触,边水驱为“弹性气驱”的开采方式。 四、排水采气系统的发展趋势 1、随着气井完井技术的发展而发展。智能完井促使人工举升采气系统随着定向井、水平井及多分支井的增多而向最优化生产力方向发展,成为人工举升智能采气系统; 2、随着对水驱气机理的实验和研究,发展系列排水采气工艺技术,重点研究单井排水与气藏工程相结合的气藏整体治水技术; 3、随着气藏生产条件的变化,从单一排水采气系统向联合排水采气系统发展; 4、随着连续油管的研究与发展,不断扩大连续油管在排水采气方面的应用范围。 随着管材、工艺以及技术水平的提高,不断发展新的人工举升采气设备与技术,以及智能人工举升配套装备,使人工举升生产操作逐步向遥控、集中、高度自动化、智能化举升方向发展。 3.6 射流泵排水采气工艺技术原理 射流泵排水采气工艺由地面提供的高压动力液通过喷嘴把其压能转换成高速流束,在吸入口形成低压区,井下流体被吸入与动力液混合,在扩散管中动力液动能传递给井下流体使之压力增高而排出地面(地下水和气被同时排出地面)。 (1)工艺流程 水力射流泵装置的泵送时通过两种运动流体的能量转换来达到的。地面泵提供的高压动力流体通过喷嘴把其位能(压力)转换成高速流体的动能;喷射流体将其周围的井液从汇集室吸入喉道而充分混合,同时动力液把动量传给井液而增大井液能量,在喉道末端,两种完全混合的 流体仍具有很高的流速(动能),此时,它们进入一扩散管通过流速降低而把部分动能转换成压能,流体获得的这一压力足以把自己从井下返出地面。 (2)射流泵结构原理图 (3)优缺点 优点: 1)耐磨和抗腐蚀,具有较强的适应能力; 2)井下设备结构简单,维修费用低、工作量小; 3)下泵深度和排量的变化范围大,满足不同井的生产要求; 4)井下设备有较高的可靠性,且维修周期长、费用低; 5)具有较高机动性。 6)泵挂深度和排量的变化范围大,检泵方便,动力液来源方便,可以用井下返出液通过净化处理而获得; 缺点: 1)举升效率较低,通常25% ; 2)必须有较高的吸入压力(沉没度)以防止气蚀; 3)地面设备庞大,维护费用较高; 4)地面操作复杂,特别对于边远气井管理难度大。 (4)适用范围 为防止气蚀,水力射流泵排水采气要求较高的吸入压力和较高的沉没度,而气水比太大也不适合水里射流泵排水采气,故其工作时必须满足以下条件 : 1)排液量≤350 m3 /d 2)产气量≤5.0×104 m3 /d 3)适用井温≤120℃ 4)泵挂深度≤3500m 5)工作介质:油、气、水混合物,含H2S、Cl-成分。 6)地面泵功率: 22.0—460.0kw (5)现场应用 川南纳30井水力射流泵排水采气工艺流程见图,地面动力泵出来的动力液从油管进入井下,在井下泵内与井内流体混合后,从套管返出地面后进入一级气水分离器,分离后的液体进入地面净化系统的立罐,再通过旋风分离器将大颗粒固体去掉后进入卧灌,作为地面动力液供给地面泵,立罐和卧灌中多余的液体可通过差压阀和回压阀进入二级分离器后排入污水池。从一级分离器出来的气体在二级分离器中再次分离,气体进入输气管线外输,少量液体排入污水池。井口控制阀可方便地改变动力液进入井下的通道,即从套管进入油管返出,将井下泵返出地面。 纳30井位于纳溪气田东长轴中高点。该井生产后,油压下降快,产气量减小,带水困难,关井后压力上升较快,套压和油压能很快达到平衡,当井口套压降到0.2MPa以下,油压将为0时,水能自喷出井口,有储量和潜在产能。使用射流泵工艺生产后,排水采气取得了满意的效果。 3.7 气举一泡排复合排水采气技术原理 (1)原理 利用泡沫排液和气举单项技术的优点,解决深井、产水量大、地层压力比较低的井,达到增产的目的。泡沫排液和气举排水采气工艺复合后,则利用了各单一排水采气工艺的优点,弥补了不足。 (2)优缺点 优点: 1.该工艺集中了气举、泡排工艺的优点,其带水的连续性、气井生产的稳定性均比单独的气举泡排工艺好; 2.该工艺可适用于气举泡排不能单独使用的低压井,特别是仍有比较大的储量时更是如此; 3.注采比明显低于常规气举工艺; 4.可较好地改善气液两相在井筒内的流动状况,达到降低井底回压、增大生产压差的目的。 缺点: 1.必须具备高压气、水、电、盐水处理及注起泡剂、消泡剂等配套设备,对于边远井管理难度大; 2.该工艺对井身结构要求高,必须满足适用于气举和泡排两种工艺的气井方可实施。 (3)应用实例分析 基本情况: 该井为二井顶部区乃至气田的第一口气举)泡排复合排水采气工艺井1968年12月25日投产,日产气量55×104m3/d,1979年7月24日出水,出水后气量降至8.4×104m3/d,1993年3月连续自喷生产困难,转入间歇开式气举排水采气工艺,日产气3.0×104m3/d,日产水64m3/d,1994年9月气井已无法依靠现有单一气举工艺维持生产于是,1995年1月开始在威23井进行气举-泡排复合排水采气工艺试验。 (4)井口研制 研制的气举、泡排组合工艺专用井口装置的特点是无论从套管环空或φ76.2 、φ40.3两个同心油管均能向井内注气或注起泡剂,都能作为气水从井底到地面的通道(见图)。 (5)试验效果 1995年1月开始进行现场试验,依据气井不同时期产气量、产水量的情况以及加注起泡剂的工作制度不同,将试验分为: 1.排液阶段 2.常规连续气举阶段 3.气举-泡排复合工艺阶段 3.8 增压、气举、泡排复合排水采气 (1)工艺技术原理 在对低压小产井实施气举工艺时,由于地层压力很低,即使在降低注气压力,减少对地层的回压和增大注气量的前提下,仍不能对气井进行有效开采时,在井口油压低于输压,或者采用压缩机对工艺井进行抽汲,以降低井口油压,从而有效改善井筒流动状态,达到增产的目的。 (2)优缺点 优点: 1.该工艺集中了气举、泡排、增压三种工艺措施 的优点; 2.能够将所需井底流压降至最低,是处于开发中、后期气藏排水采气的后续接替工艺措施之一。 缺点: 1.成本较高,不适合产气量低于1.0×104m3/d而产水量大于200m3/d的气井; 2.不适合产水量大于200m3/d、井深超过3 O00m的气井; 3.对于间歇生产井,井站管理难度加大。 二、国外排水采气工艺技术现状 近年来,国外又开发出了一些以降低成本为主要目标的井下排水采气新技术、聚合物控水采气技术等,重点研究了单井排水技术与气藏工程相结合的多学科气藏整体治水技术。同时进行了排水采气工艺技术与装备、井下作业、修井技术的系列配套研究;研究应用了能提高气井产量、降低操作和处理费用的井下气水分离、回注系统,及喷射气举、腔式气举、射流泵和气举组合开采等新工艺、新技术;以及智能人工举升配套装备,使排水采气工艺技术逐步向遥控、集中、高度自动化、智能化举升方向发展。 1、成熟工艺技术的发展 在气举采气技术方面,主要是在气举优化设计软件和气举井下工具等方面发展较快。气举优化设计软件将多相流理论研究、井筒内温度分布研究、套管压力不稳定性研究的多项新成果应用于软件之中,使得模型更精确。气举配套工具已基本形成系列,产品主要有气举阀、偏心筒、封隔器、间歇气举装置、柱塞气举装置、洗井装置等。 在电潜泵方面,以其扬程高、排量大等优点而得到迅速发展。 (1)研制成功了高效多级电潜泵、新型大排量多级电潜泵、三种双电潜泵完完井系统、大功率电机等新设备新工具; (2)在电压保护装置、电缆、气体处理器等方面的研究也有了很大进展,实现了电潜泵用于高气液比井的排水采气,使电潜泵的泵效和使用寿命得到了提高。 在螺杆泵技术方面,为满足油气田开采工艺的需要,近十年来,各国有关制造厂和公司相继推出了井下单螺杆抽油泵系列产品,主要以地面驱动、抽油杆传动为主同时也生产无杆螺杆泵等产品,在螺杆泵的元件和配套设备方面也推陈出新。 2.新工艺、新技术的应用 (1)涡轮泵排水采气工艺 (2)同心毛细管技术 (3)天然气连续循环技术 (4)电潜泵倒置排水采气法 (5)柱塞泵井下排水采气法 (6)超声波排水采气 (7)聚合物控水采气新技术 (8)气藏排水采气技术 (1)涡轮泵排水采气工艺 涡轮泵是一种液力涡轮高速驱动的井下泵装置,利用高速水力涡轮代替昂贵的潜油电机来驱动井下离心泵采油,具有可靠性高、调节容易、重量轻、体积小、耐高温和抗腐蚀等优点,这些都是潜油电泵所无法比拟的。 涡轮泵系统的地面部分和井下完井结构与水力射流泵相同,井下涡轮泵由多级涡轮和多级混流泵或离心泵组成,后者类似于潜油电泵。地面动力液经动力液油管注入井下,驱动涡轮,涡轮带动泵旋转,将井液采到地面。 (2)同心毛细管技术 同心毛细管是针对低压气井积液、油气井防蜡、消除盐垢和清蜡等实际生产问题而研制出的一种新型工具,能够经济有效地解决上述生产问题,降低生产作业费用,提高作业井产量。 原理:通过同心毛细管把发泡剂注入井底,降低液柱压力,达到排水采气的目的。整套装置包括一个同心毛细管滚筒、一台吊车和一套不压井装置,可以在同一口井中重复多次使用,也可以起出用于别的气井,具有经济、安全和高效的特点,最深工作深度可达7315m。? (3)天然气连续循环技术 天然气连续循环技术是针对以往应用柱塞举升或速度管柱实施气井排液采气时存在的缺点而推出的,可适用于柱塞气举不能正常工作的出砂气井。 天然气连续循环可以连续保持低的井底流压,因为系统能够在气井产量即使降低到接近于零的条件下排出井筒中的积液,所以安装了该系统的气井不会再次发生积液,并且气井的最终采收率大于安装柱塞举升或速度管柱气井的最终采收率。 (4)电潜泵倒置排水采气法 这是美国Centrilift公司开发出的一种新的井下排水法。该技术取决于气井中必须有一排水层位于产气层下方,将电潜泵倒置安装,使它能向下泵送水并进入下面的排水层。这种排液方法比将水泵送到地面所需的路程短得多,从而所需的功率也就少,只要注入压力小于液柱压力即可。该技术的优点是可减少水处理的费用、所需功率小、可监测井下压力和提高气产量。 (5)柱塞泵井下排水采气法 该方法是采用普通杆式柱塞泵将分离出来的水压入下面的地层。井的上部是产气层,下面是出水层,而注入水层在封隔器的下边。与常规水驱气方法相比,它可减少水的损失量,增加气产量。由于水气在井底分离,并直接注入井下,采气效率非常可观。更大的益处是改善了采出气的质量,减少气含水,甚至不含水。 (6)超声波排水采气 该方法的核心是在井下建立人工功率超声波场,使地层积水的局部产生高温高压、并快速雾化,高效率雾化后的地层积水伴随着天然气生产气流沿采气油管排至地面,从而能有效地提高采气油管的带水能力,达到降低和排除井筒中积水、开放地层产气微细裂缝、提高单井产能的目的。 优点 1)应用该方法可有效延长气井自喷采气周期、提高天然气产气量; 2)可用于天然气采气井的早期防水、解堵和除垢工艺; 3)该技术对储气层无污染,仅需地面供应电力,施工方法简单、对产气层适应性强; 4)由于电-声-机能量转换效率高,可有效节约能源和采气成本。 (7)聚合物控水采气新技术 利用聚合物控制气井出水是一种新的思路,该方法与排水采气不同,它不是通过排除井筒中的水来采气,而是通过向井筒周围的地层水注入聚合物,以减小井筒周围地层水的渗透率,从而控制地层水流入井筒,并使气顺利采出。 (8)气藏排水采气技术 气藏排水是把气藏作为一个统一的系统来考虑进行排水采气,这不仅要考虑水淹井及气水同产井的排水,还要考虑纯气井的协调开采问题。 该方法关键是如何合理确定排水井、采气井及气水同产井的井位、排水量及排水时机,从而达到最大限度地降低水侵强度,经济有效地提高气藏的最终采收率。 气藏排水采气技术分为以下几种方法 ①强排水采气法 ②气水联合开采法 ③阻水开采法 油田应用情况 牙哈气田作为塔里木最早开发的凝析气田,现已进入开发中期,有些井已进入含水期,因此选择YH501井作为试验现场,于2006年5月2日开始现场试验。YH501井基本情况:501井射孔井段5092.5~5101.5m油管下深5062m,目前该井油压1MPa,套压10.8 MPa,井口温度21℃,地层温度125 ℃,油管底部温度121℃,日产气67793m3,日产液313m3 (其中油53 m3,水263 m3),由于该井筒积水,目前只能间歇生产,水质矿化度260.3g/L,在药剂罐中每天加入UT-11药剂56kg,用水稀释至150L,然后用柱塞泵连续注入套管中,同时注意产出气液的变化情况,然后根据产出液变化情况调整加药量。 应用效果: (1)减小井口油套压差,增大产气量,在实施泡沫排水工艺措施的过程中,表现出井口油套压差减小,日产气量增大的现象,表明通过该项措施有效地排出了井内积液,保障了气井稳产,初期日增产气0.8×104 m3,生产稳定后,日产液量533 m3 ,日产气量1.52× 104 m3 ,增幅达84213 m3 ,使高温高产水气井达到了泡沫助排采气的目的。 (2)降低了气井生产回压,节约地层能量,实施泡排工艺前,井筒压力损失较大,呈递增趋势,连续实施泡排工艺后,井筒压力损失逐渐减小,有效节约了气井地层能量。 (3)有效缓解了气井水淹趋势,盘活气井资源,在实施泡排工艺前,井筒逐渐开始出现积液,液面逐渐升高,实施泡排后,气井井筒液面深度逐渐降低。 3.3 气举排水采气 (1)定义: 气举排水采气工艺是借助外来高压气源或压缩机,通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内注气点至地面的液体密度,提高举升能力,排除井底积液,恢复气井生产能力的一种助喷工艺。 气举排水采气:气举阀排水采气和柱塞气举排水采气。 (2)气举方式分类 ① 从生产方式上可分为连续气举和间歇气举; ② 气举工艺从装置类型上可分为开式、半闭式和闭式气举(连续气举) ; ③ 从举升流程上可分为正举和反举。正举是从油套环空注入高压气,井液和高压气从油管产出;而反举是从油管注入高压气,井液和高压气从油套环空产出。 4)特点 优点: ①该工艺井不受井斜、井深和硫化氢等限制,最大排液量可达l000m3/d,单井增产效果显著; ②可多次重复启动,与投捞式气举装置配套,可减少修井作业次数; ③设备配套简单,管理方便; ④易测取液面和压力资料,设计可靠,经济效益高。 缺点: ①工艺井受注气压力对井底造成的回压影响,乐投体育网站不能把气水井采至枯竭; ②闭式气举排液能力小,一般在100m3/d以下,工艺应用范围受限; ③需高压气井或工艺压缩机作高压气源; ④套管必须能承受注气高压; ⑤高压施工对装置的安全可靠性要求高。 气举排水采气应用 蜀南气矿—花11井从1993年9月至1994年12月正常采气,日产气量8.0×104~10.0×104m3之间,日产水1.5m3以下,井口套压由25.765MPa下降至17.4MPa,井口油压由25.779MPa下降至16.7MPa,后因水化物堵塞集输管线月再次开井生产,由于此次关井时间较长,井口采油树盖板法兰长期漏气形成压水采气的不利局面,造成井筒积液上升,油压下降,开井前采用了放空排液,待积液排出后才倒入正常生产。到1995年10月底,套压降至15.77MPa,油压降至14.63MPa,1996年2月,又因输气管线日重新开井,由于井底积液太多采用放空排液但仍未获成功。 (4) 柱塞气举排水采气 柱塞气举是间歇气举的一种形式,依靠气井自身产出的气体的能量推动柱塞运动,称之为柱塞举升,如果需要注入高压气补充气井能量则称之为柱塞气举。 柱塞气举的工作原理 柱塞气举装置的正常工作由时间-周期控制器定时地控制气动阀的开关来完成。 当气动阀关闭时,柱塞上的阀已被防喷管内的撞击杆顶开,打开旁通,柱塞自行下落。柱塞撞击井下缓冲器后阀关闭,同时油管中液面不断上升。 当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞以上液体时,气动阀打开,气体迅速从套管进入油管,与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上部液体升向井口,直到把柱塞上部的液体举升至地面,柱塞撞击防喷管内的顶杆后,阀再次打开,气动阀关闭,柱塞下落,开始下一次工作循环。 2)柱塞举升运行原理图 3)工艺要求 ①油管内壁规则,采用Ф59mm×750mm通井规通井畅通无阻; ②气井自身具有一定的产能,带液能力较弱的自喷生产井; ③日产水量小于50m3/d; ④气液比大于500(m3/m3); ⑤井底具有一定深度的积液; 6.井底清洁,无泥浆等污物。 特点 优点: 1. 利用生产井自身能量,注气与不注气转换方便灵活; 2. 投捞作业方便,柱塞上下移动可防止结蜡和结垢。 3.柱塞在举升过程中,减少了液体的滑脱损失。 局限性: 柱塞气举工艺适合产水量小于50m3/d,气液比大于500(m3/m3),井底存在一定的积液,有一定产能、带液能力较弱的自喷生产井。 现场应用 柱塞气举排水采气工艺选择了陕93井进行现场试验,试验概况如下: 1.基本数据生产史。陕93井于1999年10月10日投产,试气期间累计产气量490.6891×104/d,产水量191.47m3,气液比为25627m3/m3;生产前油压24.20MPa,套压25.00MPa.生产过程中油、套压波动较大,压差逐渐增大。 试验情况:安装柱塞排水采气配套设备,柱塞下深为3633m,共进行了3个阶段的试验: (1)调试阶段。进行柱塞运行参数的调试15次,柱塞的下行时间70min,与理论计算柱塞上行时间68min接近,在产气量为2.2×104m3/d时上行时间530min。 (2)第一次试验阶段:采取增长开井时间的方法使井底产生积液,柱塞运行程序设置为:运行周期1次/天,开井时间22小时 ,关井时间2小时。试验中,柱塞正常运行期间油压、套压变化平稳,油套压差最大3.0MPa,平均日产水量14.5m3/d,生产15天累计排水210m3。 (3)无柱塞生产阶段。为了对柱塞排水效果进行对比,取出柱塞,在产量保持不变的 情况下进行无柱塞生产。无柱塞生产66天,平均产气量2.2251×104m3/d,油压从18.5MPA降至12MPa,套压从21.5MPa降至20.0MPa,油套压差从3MPa增大至8MPa。无柱塞生产前30天平均产水12m3/d,30天以后产水量急剧增加至22.12m3/d,且以后逐渐增多至27.8m3/d。 试验效果分析 1.柱塞运行期间油套压平稳,变化小。通过柱塞的气举作用,改变了无柱塞生产期间油压持续下降的现象,且油压能够有所回升。 2.不但抑制了油压继续下降的 现象,而且油套压均有不同程度的回升,且产气量平稳。在柱塞的协助下,气流在携夜过程中,液体滑脱减小,气流携夜能力相对增强,有效地解决了井筒继续积液的问题。 3.4 机抽排水采气工艺 (1)技术原理 借助机械能排水采气的助采工艺。是将深井泵下入井筒液面以下的适当深度,深井泵柱塞在抽油机的带动下,在泵筒内作上下往返抽汲运动,从而达到在油管内抽汲排水,降低液柱对井底的回压,从套管采出天然气。 它与采油工艺的抽油机采油不同点在于:气井是油管排水、油套环空采气。即产层气水混合物经井下分离器分离后,将天然气排至油套环空,水流到深井泵,再经深井泵排出地面。 抽油机排水采气(也称机抽排水采气)井的井下,安装井下气水分离器特别重要。 机抽排水采气工艺装备简单、设计方法成熟、投资少、不受高采出程度的限制、可枯竭性采气,因此适用于气藏的中后期水淹气井和低压间歇井,日排水量在10~100m3、泵挂深度小于 1500m、产层中部深度小于 3000m、温度小于 100℃的气井排水采气。 (2)优缺点 优点: 1.该工艺装备简单、可靠,可用天然气和电作动力,易于实现自动控制,以实现有人管理,无人操作; 2.工艺井不受采出程度影响,并能把气水井采至枯竭。 缺点: 1.需要深井泵、抽油机、抽油杆,初期投资较大,动力装置的配套在目前阶段困难较大; 2.受井斜、井深和硫化氢影响较大,泵挂深度和 排液量均受限制。 现场试验及效果分析 深抽排水采气井工艺技术先后在川南、川西南两口水淹井进行了10井次的现场试验,试验着重以加深泵挂、提高泵效和延长检泵周期为主要目的;同时,加强整体泵筒、金属)软密封组合柱塞、捞砂工具、玻璃钢抽油杆等配套工具整套应用及技术研究,试验结果,使这两口水淹井通过深抽排水工艺得以复产,到1996年9月底,两口井共增产天然气1020×104m3,累积排水1407m3(两口井的机、杆、泵、机抽参数见表1) 1.川西南矿区家41井 该井于1987年投产,1990年3月开展机抽排水采气,泵径φ56,泵挂1200m,随着开采时间的增加,液面逐渐降低,机抽效果越来越差,1995年5月,利用玻璃钢抽油杆对该井进行深抽试验,将泵挂加深至2002.63m(设计参数见表1)该井按设计方案实施后,见到了明显的效果,由于合理的杆柱设计,使柱塞实现了超行程运行,泵效达到118.2%。 2.川南宋8井 1996年8月应用新方案在宋8井进行了深抽试验(参数见表1)8月22日开始进行试抽,截止9月底止,累积抽汲25天,产水372m3,产气22.7×104m3(生产情况见表3) 3.5电潜泵排水采气工艺技术原理 采用多级离心泵装置,将气水井中的积液从油管中排除,降低井内液面高度,减少液柱对井底的回压,形成生产压差,使水淹停产井迅速恢复产能。 (1)工艺原理及流程 采用随油管一起下入井底的多级离心泵装置,将水淹气井中的积液从井内迅速排出,降低对井底的回压,形成一定的生产压差,使水淹气井重新恢复生产的一种机械排水采气工艺。 气井恢复正常生产后,气水混合物经油套环形空间、井口装置和输气管线进入分离器进行气水分离,分离后的天然气进入集输管线)适用范围 排水采气工艺适用于各类的水淹气井。特点是排量范围大,扬程范围广,能大幅度降低井底流压而扩大生产压差,是气田强排水的重要手段。 将电潜泵用于边水、底水水体封闭的产水气藏的强排水.可达到控制水侵、阻止边底水干扰,延缓气藏综合递减,提高有水气藏的最终采收率。 对于单井排水采气,电潜泵可用于复活各类水淹井,特别适用于产水量大(100m3/d以上)、扬程高(1500m以上)、单并控制剩余储量大的水淹井复产,通过强排水,降低井底回压,使水淹气井保持足够生产压差生产,实现边排水、边采气的目的。 电潜泵排水井场必须具备电源,电潜泵机组在井底的使用温度应小于150℃。 (3)优缺点 优点: 电潜泵排水可形成较大的生产压差,理论上可将气井采至枯竭; 自动化程度高,具有较强的自我保护能力,操作管理灵活方便,容易实现自我控制; 易于安装井下温度、压力传感元件,在地面通过控制屏,随时直接观测出泵吸入口处温度、压力、运行电流等参数; 变频控制器的使用,可根据井况条件适时调节电泵的排量及其它有关参数。 缺点: 1.多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵,使得初期投资大,特别是电缆费用高; 2.由于高温下电缆易损坏,使电潜泵机组的下入深度受到限制; 3.由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响,使得井下机组寿命较短,部分设备重复利用率不高,从而使得装备一次性投资较大,采气成本高; 4.选井受套管尺寸限制。 (4)现场应用情况 1)四川石油局 1984年以来,我国各油气田通过实践和不断总结,完善了配套工艺技术,取得了较好经济效益。如截止1995年底,四川石油局利用电潜泵排水采气己累计增产天然气1.83X108m3,排地层水74.34X104m3。采用电潜泵排水采气的水淹气井,均获得了重新复产的目的或恢复了井的自喷能力。 2) 2001年8月以来,从国外引进变速电潜泵机组,先后在2-329井和2-305井上展开了电潜泵排水采气工艺试验,通过实践和不断总结经验,完善了配套工艺技术,取得了较好的经济效益。两口井实施前均为水淹停产井,采用变速电潜泵排水采气工艺初期,日产气18592m3,日产地层水157m3,截止到2002年11月,电潜泵排水采气已累计增产天然气692.46×104m3,排地层水5.49×104m3。两口井均恢复了正常生产,取得了很好的效果。 国内外排水采气 技术原理及应用现状 主要内容 气井积液概念及危害 气井积液原理 排水采气工艺措施 一、气井积液概念及危害 1.1 气井积液 在天然气开采中,在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底,当气井产量高、井底气液速度大而井中液体的数量相对较少时,水将完全被气流携带至地面,随着气藏压力和天然气流动速度的逐步降低,致使气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒,滞留在井中,这种现象便称之为“气井积液”。 1.2 产水气藏的地质特征 (1)气藏具有多产层、多裂缝系统。 (2)气藏有边水和底水存在。由于气藏与外围的区域供水区无明显的联系,故驱动类型属于封闭性的弱弹性水驱气藏。地层水主要是沿裂缝的部位窜入井底的。气井见水的早晚与所在裂缝的部位、采气速度和边界条件有关。 (3)受储层非均质的影响。由于储层的非均质和受断层切割的影响,所形成的许多裂缝系统,使气、水分布不受构造高度的控制,气藏无统一的气水界面。 1.2 产水气藏的地质特征 (4)除少数气田控制储量较大外,相当多的裂缝系统控制储量较小,裂缝系统是开发的基本单元。 (5)大多数产水气井在生产初期的产水量上升很快,但经过一段时期的排水,裂缝系统的产水量逐渐减少,有的甚至不再产水。 由于产水气藏存在上述地质特征,在气田或气藏实施排水采气就具备了下述地质要素: (1)气藏具有封闭弱弹性水驱特征,产水气藏的水体有限、弹性能量有限,气藏的封闭性、定容性使排水采气成为可能。 (2)地层水分布受裂缝系统控制,多为裂缝系统内部封闭的局部水。这些水沿裂缝窜流,故可利用自然能量和人工举升的方法排水。 1.3 气井出水对生产的影响及危害 (1)气井积液的危害: “气井积液”一段时间聚集于井底,形成液柱,对气藏造成额外的静水回压,导致气井自喷能量持续下降。通常,如果这种情况持续下去,井筒中聚集的液柱终会将气压死,导致气井停产。 (2)气井出水对生产的影响 ①气藏出水后,在气藏产生分割,形成死气区,加之部分气井过早水淹,使最终采收率降低。 ②气井产水后,降低了气相渗透率,气层受到伤害,产气量迅速下降,递减期提前。 ③ 气井产水后,管柱内形成气水两相流动,单井产量迅速递减,气井自喷能力减弱,逐渐变为间歇井,最终因井底严重积液而停产。 ④气井产水将降低天然气质量,增加脱水设备和费用,增加了天然气成本。 二、气井积液原理 2.1 气井积液来源 ① 凝析液; ② 气层中的游离水。 ① 凝析液 式中: ——天然气饱和含水量; ——气井产气量. ② 气层中产游离水 ③ 气井产出液量 2.2 液体在井筒中的存在形式 ①以小液滴形态存在; ②以液膜的形式存在于油管内壁, 其多存在于管柱中、上部。 2.3 气井出水原因 ①气井工艺制度不合理。气井产量过大,使边、底水突进形成“水舌”或“水锥”。特别是裂缝发育的高渗透区,底水沿裂缝上升更容易形成“水锥”。 ②气井钻在离边水很近的区域,或有底水的气藏气井开采层段打开过深,接近气水接触面。 ③气水接触面已推进到气井井底,不可避免地要产地层水。 2.4 影响出水的主要因素 ①采气速度 过高的采气速度易导致底水很快到达井底,使气井无水生产期很短,产量迅速递减,甚至气井水淹。 ②生产压差 生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。生产压差越大,地层水因锥进或舌进而到达井底的时间越短,引起气井过早出水,甚至造成气井早期突发性水淹。 ③ 气层非均质性及地层岩性结构 气层岩性非均质性越强,井底距气水界面方向渗透性越强或纵向裂缝越发育,底水到达井底的时间越短。 ④ 原始气水界面距井底的高度与水体的能量 在相同条件下,井底距原始气水界面越近,水体的能量越大,越活跃,则底水到达井底的时间越短。 2.5 井底积液时的现象 (1)只产纯气,不产水; (2)井口压力快速下降; (3)井底液面缓慢上升; (4)气井产气量迅速下降。 当Qg Qc,天然气携带液滴以雾状流形式把液体排出井筒,此时井底无积液。 2.6 连续排液的最小流量 Qc: 当Qg Qc,气流中的液滴直径不断增大,气流携带液滴困难,液滴回落到井底形成积液。 2.7 井筒压力分布状态 ---井口至液面井段天然气与液滴及 其运动滑脱所产生的平均压力梯度; ---液面至气层中部混气液柱及其运 动滑脱所产生平均压力梯度; 三、排水采气工艺 针对出水气井的特点,对有水气藏的排水采气工艺技术可分为: 选择使气水两相管流举升效率最好的合理工作制度,把流入井筒的水全部带出地面,从而使气井的气水产量、井口流压和气水比保持相对稳定。 开发的中、后期,采用机械助喷工艺,排除井筒积液,降低井底回压,增大井下压差,提高气井带水能力和自喷能力,保证正常采气。 气体动力学方法 机械方法 物理化学方法 对给定的一口产水气井,究竟选择何种排水采气方法,需要进行不同排水采气方式的比较。 排水采气方法对井的开采条件有一定的要求,如果不注意地质、开采及环境因素的敏感性,就会降低排水采气装置的效率,甚至失败。 除了井的动态参数外,其他开采条件,如产出流体性质、出砂、结垢等,也是考虑的重要因素。而最终考虑因素是投入和产出,必须进行综合和对比分析,最后确定采用何种排水采气工艺。 3.1 优选管柱排水采气 优选管柱是在油气田开发中后期,当气井生产不能稳定且转入间歇开采时,对这类气井及时调整管柱,减少气流的滑脱损失,充分利用气井自身能量的气举排水采气方法。 优选管柱是一种自喷工艺,它施工简单到只需更换一次油管,而不需要人为地提供任何能量。 (1)技术原理 1)油管直径过小 ,虽可以提高气流速度,有利于将井底的液体排出,但在油管中的摩阻损失大,一定井口压力下所要求的井底流压高,从而限制了气井产量; 2)油管直径过大,虽可以降低气流速度及摩阻损失,从而降低流压,提高气井产量,但过低的气流速度无法将井底液体携至地面,最终造成井底积液、流压升高而限制产气量。 必须根据气井的产能状况优选合理的管径,充分利用气藏的能量,尽可能多地使井底的液体能及时被气流携带到地面,以获得最大产气量。 在设计自喷管柱时,必须考虑两个因素: (1)自喷管中的气流速度必须达到排液的临界速度,确保地层流入井筒的全部液体被带出; (2)当气体沿着自喷管柱流出时,必须建立合理的最低压力降,以保证井口有足够的压能将天然气输进集输管网和用户。 特点: 优点:理论成熟,施工容易,管理方便,工作制度可调,免修期长,投资少,除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外,无须另外特殊装备和动力装置,是充分利用气井自身能量实现连续排液生产,以延长气井带水自喷期的高效、高经济开采工艺技术。 缺点:气井排液量不宜过大,下入油管深度受油管强度的限制,因压井后复产启动困难,起下管柱时要求能实现不压井起下作业。应当指出,以特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用于高气液比、井筒中呈雾状流的含液气井,对井筒中呈其他流动型态的含液气井,则不宜用此方法。 3.2 泡沫排水采气工艺技术 针对产水气田开发而研究的一项助采工艺,具有设备简单、施工容易、见效快、成本低等优点,在出水气井得到广泛使用。 (1)泡沫排水机理 向井内注入某种能够遇水产生大量泡沫的表面活性剂,借助于天然气流的搅动,把水分散并生成大量低密度的含水泡沫,改变井筒内的气水流态。在地层能量不变的情况下,提高出水气井的带水能力,把地层水举升到地面。 (2)泡沫排水起泡剂及性能要求 ①起泡剂的性能 除具有表面活性剂的一般性能之外,还要求具有以下特殊性能。 起泡能力强。只要在井底矿化水中加入少量起泡剂(100~500mg/L),就能在天然气流的搅动下,形成大量含水泡沫,使气、液两相空间分布发生显著变化,水柱变成泡沫,密度下降几十倍。因此,原来无力携水的气液,现可将低密度的含水泡沫带到地面,从而实现排水采气目的。 泡沫携液量大。起泡剂遇到水后,立即在每个气泡的气水界面定向排列。当气泡周围吸附的起泡剂分子达到一定浓度时,气泡壁就形成一层牢固的膜。泡沫的水膜越厚,单位体积泡沫含水量越高,表示泡沫的携水能力越大。 起泡剂选择原则: 一般气水井主要采用阴离子型起泡剂,如磺酸盐、硫酸脂盐等,单独使用就能获得较好的效果; 含凝析油的气水井中,由于凝析油本身是一种消泡剂,会使起泡剂性能变差,应采用多组分的复合起泡剂(常将几种起泡剂同时配入一个体系中使用),也可采用两性或聚合物表面活性剂; 含硫化氢的气水井中,要注意防腐用的缓蚀剂与起泡剂互相之间能配伍,不能影响起泡剂性能。 (7)特点 优点:该工艺能充分利用地层自身能量实现举升,因而成本低、投资小、见效快、经济效益显著;设备配套简单,其举升流程与自喷生产完全相同;实施操作简便,实施过程中不需特殊的修井作业及关井;现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生产井有较强的适应能力,能满足不同类型生产井的需要。 缺点:排液能力小,一般在100m3/d以下。因起泡剂的注入量与井的日产水量成正比,产水量过高的井需要的药剂用量很大,并且要连续注入,工作量大,造成经济不合算。

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