超聲霧化排水采氣工藝技術(shù)

第四章超聲霧化排水采氣工藝技術(shù)第一節(jié)超聲霧化原理及國內(nèi)外應(yīng)用情況在天然氣開采過程中，人們都希望從地層進入井底的水及其它液體能夠及時地被氣流攜帶到地面，從而避免液體在井底聚積增大井底回壓、降低產(chǎn)氣量，氣井積液嚴重時會被積液壓死停產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中，氣體從井底流向井口時，隨著溫度和壓力的變化，水和烴類從氣流中凝析出來，井底或多或少總有積液。氣井產(chǎn)量越低攜液能力越差，井底積液越多，因而排液采氣是低產(chǎn)氣田開采所面臨的一大生產(chǎn)問題。目前，國內(nèi)外所采用的排液方法主要有三大類：一是氣體動力學(xué)方法，包括周期性放噴、小油管、虹吸管吹洗等；二是化學(xué)方法，包括注入泡沫活性劑等；三是機械方法，如柱塞舉升、深抽泵等。超聲霧化作為一種新的排水采氣工藝，相對于其他技術(shù)具有以下技術(shù)優(yōu)點：1、不傷害油氣層；2、依靠氣井自身能量連續(xù)排液；3、無需外界能量，節(jié)約地面能源；4、不受積液介質(zhì)的影響；5、超聲旋流霧化排液裝置下入井內(nèi)不壓井、不動管柱作業(yè)，用軟鋼絲實現(xiàn)投送和打撈，整套裝置的動作在油管內(nèi)實現(xiàn)，安裝、管理方便等。超聲霧化排水采氣是將一套超聲波霧化裝置，利用鋼絲作業(yè)下入并卡定在井內(nèi)油管的設(shè)計深度，借助天然氣流動能量，將大液滴打碎、霧化。超聲霧化是利用超聲能量使液體形成細微霧滴的過程。霧化方式是處于振動表面的薄液層在超聲振動的作用下激起毛細-重力波。當振動面的振動幅度達到一定值時，液滴即從波峰上飛出成霧。在較低流速的氣流帶動下，霧滴更容易從井內(nèi)攜帶出來。霧滴直徑可由式（4-1）近似計算：…………（4-1）（4-1）式中：T——液體的表面張力系數(shù)；ρ——液體的密度；f——聲振動頻率； α＝0.3。由式（4-1）可見，改變頻率可方便地控制液滴直徑的大小。另一方面可以由楊川東的理論得到氣體流速與液滴直徑的關(guān)系是：……（4-2）（4-2）式中：——液體密度，kg/m3；——氣體密度，kg/m3；d——液滴直徑，m；——氣體流速。從式（4-2）可以看出，氣體攜液流速與液滴直徑的平方根成正比，即液滴直徑與攜液流速平方成正比，液滴直徑增大，攜液流速將大幅增加；反之，只要將液滴直徑變小，需要的攜液流速將大幅減小。由（4-1）、（4-2）兩式可得到Vg與頻率f的關(guān)系是：………………（4-3）可見，氣體流速Vg與頻率f的三次方成反比，即發(fā)聲裝置發(fā)出的超聲波頻率越高，則需要的攜液流速越低。超聲霧化裝置中，采用了“亥姆赫芝哨”來產(chǎn)生超聲波?！昂ツ泛罩ド凇笔且粋€簡單的共振器，由兩個腔體組成（如圖4-1）。由流體流動速度差形成擾動發(fā)聲，其發(fā)聲的基波頻率（頻率越高，霧化液滴的直徑越?。┯汕惑w決定，為：VVV圖4-1亥姆赫芝哨示意圖式（4-4）表達了“亥姆赫芝哨”發(fā)出的超聲波頻率與其尺寸之間的關(guān)系?？梢钥闯?，只要尺寸V足夠合適，在足夠氣流速度差驅(qū)動下，能夠發(fā)出足夠高頻率的超聲波，就能將液體擊碎成微米級直徑的液滴，此時只需要相對較低的氣體流速就能夠?qū)⒕追e液攜帶出井筒，實現(xiàn)排水采氣的目的?！?-4）（4-4）式中c——：聲速；V——：空腔體積；R——：與腔連接管有關(guān)的系數(shù)。為了能讓“亥姆赫芝哨”在氣液混合流動環(huán)境下能夠發(fā)聲，在流體流過“亥姆赫芝哨”之前采用了一個能夠產(chǎn)生雙旋流的分離裝置將氣液分離，使流過“亥姆赫芝哨”的流體為氣體，且旋流分離裝置也有一定破壞液體表面張力使液滴破碎的作用；最后分離后的氣和分離后的液再經(jīng)過一霧化噴嘴（圖4-2）再次霧化，三重作用使液體充分霧化。圖4-2霧化噴嘴示意圖資料表明,現(xiàn)有超聲波技術(shù)應(yīng)用于油氣開采時主要集中在油井的解堵、稠油降粘、清蠟、除垢等領(lǐng)域。近幾年，我國超聲霧化排水采氣技術(shù)逐漸發(fā)展，中原油田已經(jīng)開展了應(yīng)用試驗,大牛地氣田也進行了6口井的試驗,取得了較好的排液及提高氣井自噴穩(wěn)產(chǎn)期的效果。第二節(jié)超聲霧化裝置及施工程序一、超聲霧化裝置超聲霧化裝置主要由霧化噴嘴、交叉分離頭、錐狀旋轉(zhuǎn)分離器、柱狀旋轉(zhuǎn)分離器、密封裝置、打撈頭、凸輪卡定器等組成。整套結(jié)構(gòu)動作是通過鋼絲、加重桿剪斷不同直徑的剪釘，在油管內(nèi)部實現(xiàn)凸輪卡定、密封。圖4-3超聲霧化裝置結(jié)構(gòu)圖裝置卡定密封后氣液混合物流經(jīng)柱狀旋轉(zhuǎn)分離器，氣液經(jīng)初步分離后進入錐狀旋轉(zhuǎn)分離器加速，分離后的氣體和液體經(jīng)交叉分離頭進入霧化噴嘴噴出，液體霧化成微小顆粒足以被氣體帶出地面，實現(xiàn)霧化排液采氣，防止氣井積液、延長氣井穩(wěn)產(chǎn)期。二、超聲霧化裝置施工程序1、收集氣井資料，編寫施工方案；2、關(guān)井，用錄井鋼絲下Ф59mm通井規(guī)通井到預(yù)定井深，通井合格；3、用錄井鋼絲下卡定器座封于預(yù)定井深并丟手；4、組裝超聲霧化裝置（安裝計算好的氣嘴），下入井內(nèi)投放并卡在卡定器上；5、開井恢復(fù)生產(chǎn)，進行超聲霧化排水采氣試驗，進行生產(chǎn)優(yōu)化。第三節(jié)超聲霧化選井條件、優(yōu)點及適應(yīng)性分析一、優(yōu)點超聲霧化排水采氣技術(shù)適用于深層、低滲氣藏，有一定能量，但產(chǎn)氣量相對較小，不足以將井內(nèi)的液體完全帶出地面的氣井（將要積液的氣井或靠激動式放噴排液維持正常生產(chǎn)的氣井），將霧化裝置下到積液位置，利用機械、氣動、超聲波霧化的多重作用，使液體形成微細霧滴，在井筒內(nèi)形成霧狀流，減少滑脫損失，提高自身攜液能力，提高排液效率，達到防止氣井積液、延長氣井穩(wěn)產(chǎn)期的目的。超聲霧化具有以下技術(shù)優(yōu)點：1、不傷害油氣層；2、依靠氣井自身能量連續(xù)排液；3、無需外界能量，節(jié)約地面能源；4、不受積液介質(zhì)的影響；5、超聲旋流霧化排液裝置下入井內(nèi)不壓井、不動管柱作業(yè)，用軟鋼絲實現(xiàn)投送和打撈，整套裝置的動作在油管內(nèi)實現(xiàn)，安裝、管理方便等。二、選井條件超聲霧化選井條件如下：1、通井合格，油管內(nèi)徑Φ62mm；2、井深2500—3500m；3、日產(chǎn)氣5000—20000m3；4、日產(chǎn)液不大于10m3；5、將要積液的氣井；6、靠激動式放噴排液維持正常生產(chǎn)的氣井。三、適應(yīng)性分析大牛地氣田目前共有生產(chǎn)井714口，井深一般為2500-3500m，油管內(nèi)徑為Φ62mm的氣井占生產(chǎn)井的80%左右，大部分氣井日配產(chǎn)在0.5×104m3/d至2.0×104m3/d之間，日產(chǎn)液0.1m3至12m3不等，平均約0.5m3/d。氣田中產(chǎn)量在1.0×104m3/d以下的氣井約占總井數(shù)的55％，這部分井普遍攜液能力差，井底積液較多，需要采取排水工藝措施才能維持生產(chǎn)。從以上情況分析可知，大牛地氣田很多氣井的條件適合超聲霧化工藝要求。第四節(jié)超聲霧化工藝設(shè)計方法及制度優(yōu)化一、設(shè)計方法超聲霧化工藝設(shè)計原則和設(shè)計思路：不壓井、不動管柱作業(yè)，用軟鋼絲實現(xiàn)投送和打撈，整套裝置的動作在油管內(nèi)實現(xiàn)。井下配套工藝技術(shù)：（1）支撐裝置:接箍式油管卡定器；（2）投送裝置:投送接頭；（3）打撈裝置:彈簧爪打撈筒。超聲旋流霧化器的技術(shù)參數(shù)：最大外徑：Φ57mm；總長度：850mm；霧化直徑：SMD78-88μm；霧化程度：≥93.6%。二、下入深度和氣嘴大小計算1、氣流持液率對裝置的影響持液率,又稱真實含液率或截面含液率，它是指在水氣兩相流動過程中，液相的過流斷面面積Al占總過流面積A的比例，即盒=Al/(Al+Ag)。如果井內(nèi)氣流持液率太高，雙旋流分離器將不能有效將氣液分離，沒有足夠的氣體驅(qū)動，超聲霧化裝置將不能發(fā)揮作用。如表4-1、圖4-4為DK16井2007年3月1日，也就是試驗制度1的最后一天所測得壓力梯度數(shù)據(jù)，可以看出在井深1278米以下井內(nèi)流體密度明顯變大，超聲霧化裝置處流體持液率高達83％，該制度的流速無法及時把超聲霧化裝置位置的流體持液率保持在較低的水平，超聲霧化裝置無法正常發(fā)揮作用，該生產(chǎn)制度下積液嚴重。表4-1DK16井2007年3月1日井流壓梯度測試數(shù)據(jù)表停點深度（m）壓力（MPa）溫度（℃）流壓梯度（MPa/100m）流溫梯度（℃/100m）010.0029.99850010.40324.7030.0802.941100010.80142.6170.0803.583150012.07557.1560.2552.908240016.17578.5160.4562.373250016.81981.0880.6442.572255017.23382.5160.8282.856井深1287m井深1287m處流體明顯密度變大圖4-4DK16井2007年3月1日流壓線性回歸曲線經(jīng)過調(diào)整后，制度3的流體流速雖然低于正常的臨界攜液流速近一半，但其流速就能夠保持超聲霧化位置的流體持液率在比較低的水平，持液率在32%左右，超聲霧化裝置可以有效工作，使液體霧化?？梢缘贸龅慕?jīng)驗是，超聲霧化裝置在持液率30%左右運行才能發(fā)揮較好效果，過高則效果不好。表4-2、圖4-5是在2007年6月5日，即在制度3末期測得的流壓梯度測試數(shù)據(jù)及線性回歸曲線圖。圖4-5DK16井2007年6月5日流壓線性回歸曲線圖表4-2DK16井2007年6月5日流壓梯度測試數(shù)據(jù)表停點深度（m）壓力（MPa）溫度（℃）流壓梯度（MPa/100m）流溫梯度（℃/100m）010.34827.7750011.12125.7610.155-0.402100012.01943.60.1803.568150013.13957.7760.2242.835235015.45977.6410.2732.337245015.73580.1320.2762.491255016.04482.4460.3092.3142、下入深度對裝置的影響氣井在一定氣產(chǎn)量下，井內(nèi)油管內(nèi)的持液率是隨井深位增加而增加的。圖4-6是PIPESIM軟件對DK16井制度3生產(chǎn)制度條件下的生產(chǎn)狀態(tài)進行模擬后，得出的井深與持液率的關(guān)系曲線?？梢娫?555m處持液率為30%左右，與實際相情況相符。如果把超聲霧化裝置下入深度上移，能夠?qū)⒁后w有效霧化的瞬時流量可以進一步減小。鑒于此設(shè)想2007年選D47-30井進行了超聲霧化工藝的實驗。利用PIPESIM軟件對生產(chǎn)狀態(tài)進行模擬分析后，設(shè)計D47-30井超聲霧化裝置下至井深1770m進行試驗。通過D47-30和DK16數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，霧化裝置下入深度減小，裝置上部持液率減小，相對較小的瞬時流量就能夠有效霧化裝置上部的積液。但是，如果超聲霧化裝置下入過淺，裝置以下的積液過多會造成井底回壓過大，不利于長期生產(chǎn)。因此，裝置下深應(yīng)當盡量接近油管底部。霧化裝置安裝后開始運行初期，可能會遇到持液率過高導(dǎo)致霧化效果不佳的情況，可采取短時間提產(chǎn)幫助排除積液降低持液率2～3次；若持液率此后仍然升高導(dǎo)致霧化效果不佳，那么只有上提裝置到持液率為30％左右（根據(jù)流壓測試數(shù)據(jù)）處運行。圖4-6DK16井在制度3條件下井深與持液率的關(guān)系曲線3、流速和氣嘴大小的影響從公式4-2、4-3可知，攜液流速和液滴直徑的平方根成正比，和頻率的三次方成反比，頻率和液滴直徑成反比，即頻率越大，液滴直徑越小，所需攜液流速越小。從“亥姆赫芝哨”原理和圖4-2可知，經(jīng)過氣嘴流速和頻率成正比，即流速越大，頻率越大。霧化氣嘴越小，流速越大，則頻率越大。綜上所述，當經(jīng)過氣嘴流速產(chǎn)生的頻率足夠大時，攜液流速就會等于或小于經(jīng)過氣嘴流速，氣體就能夠順利的帶出積液。經(jīng)過氣嘴流速、攜液流速受到霧化氣嘴大小、配產(chǎn)瞬時流量的影響。從實際生產(chǎn)考慮，氣嘴不宜小，否則不能夠保證氣井產(chǎn)量，而且易被井內(nèi)雜質(zhì)堵塞。氣嘴實際大小尺寸應(yīng)當比計算值稍微大一些，至少應(yīng)當保證隨著壓力的降低，在未來一年內(nèi)仍然能夠保證滿足配產(chǎn)需要。氣嘴大小使用下列公式計算：QUOTEd=14.066×10312式中：qsc——標況下通過氣嘴體積流量，m3/d；p1——氣嘴入口處壓力，MPa；Z1——氣嘴上游狀態(tài)下氣體壓縮系數(shù)；T1——氣嘴入口處溫度，K；γg——天然氣相對密度；K——天然氣絕熱系數(shù)；p2——氣嘴出口處壓力，MPa。三、生產(chǎn)制度優(yōu)化超聲霧化裝置借助天然氣流動能量，將大液滴打碎、霧化。生產(chǎn)時氣體流速過低，霧化裝置不能使液滴充分霧化，裝置上部積液將越來越多，進而導(dǎo)致裝置液壓，失去作用。目前還沒有發(fā)現(xiàn)國內(nèi)專門論述超聲霧生產(chǎn)制度優(yōu)化的理論。在實際生產(chǎn)中，我們的思路是這樣：要想超聲霧化裝置發(fā)揮好的效果，就要保證流過裝置的流體有足夠的流速；提高流速可以從兩方面入手，一是提高氣井生產(chǎn)時的瞬時流量，如果氣井的產(chǎn)量較低，可采用間歇開井生產(chǎn)的方式，減少生產(chǎn)時間，以提高瞬時流量；二是在滿足配產(chǎn)的前提下，盡量減小氣嘴尺寸。氣嘴一經(jīng)計算確定并安裝到井下，一般無法改變，除非不能滿足配產(chǎn)要求，才會去打撈并重新配置氣嘴。在日常生產(chǎn)優(yōu)化過程，以臨界攜液流量作為氣井瞬時流量的上限（一般氣井的流量都達不到），按一定比例逐步減小氣井瞬時流量，通過分析各流量下裝置的排液效果來確定最佳流量。DK16井根據(jù)李閩公式計算各自的臨界攜液流量，通過多個生產(chǎn)制度對比，發(fā)現(xiàn)采用3/5臨界流量作為生產(chǎn)時的瞬時流量，超聲霧化裝置運行效果最佳。若通過調(diào)整氣井的瞬時流量達不到3/5臨界流量，則盡量使瞬時流量靠近3/5臨界流量。第五節(jié)超聲霧化現(xiàn)場應(yīng)用一、應(yīng)用情況及效果分析“十一五”期間，大牛地氣田逐步對超聲霧化工藝進行逐步的推廣，截止2010年8月底，大牛地氣田共有6口井進行超聲霧化排水采氣試驗，分別為DK16、D47-30、D1-1-156、D1-1-122、D35-26和D66-76井?！笆晃濉鼻捌谥饕窃摴に嚨那捌谠囼炿A段，探索超聲霧化工藝在大牛地氣田的可行性，并且確定了超聲霧化工藝相關(guān)參數(shù)以及生產(chǎn)制度的制定，主要在DK16、D47-30井進行試驗；“十一五”后期對超聲霧化工藝的對邊界生產(chǎn)條件進行探索，主要在D1-1-156、D1-1-122、D35-26和D66-76井開展工作。表4-3是現(xiàn)有的6口超聲霧化氣井基礎(chǔ)參數(shù)表。表4-3超聲霧化氣井井參數(shù)表DK16D47-30D1-1-156D1-1-122D35-26D66-76投產(chǎn)日期2004.11.052006.11.82007.8.202006.1.92006.11.142010.1.2生產(chǎn)層位盒3太2盒3+山2盒3+山1+太2山2+太2盒3+山1+太2油管尺寸(mm)?73?73?73?73?73?73油管下深(m)2664.272428.526282628.382472.72566.27射孔井段(m)2675.0-2677.02690.0-2696.02441.5-2444.52661.5-2664.52802.5-28062648.0-2655.02669.0-2672.02819.0-2824.02852.0-2860.02877.0-2879.02883.5-2886.52498.5-2501.52572-25792585.5-2590.02748.0-2750.52755.0-2758.02811.0-2825.0無阻流量(104m3/d)1.254.524.6312.78173.7292.5556安裝霧化裝置日期2006.8.12007.12.12010.7.202010.5.72010.7.192010.7.18霧化氣嘴(mm)43.53.5霧化裝置下深(m)2552177019382110213622001、DK16井應(yīng)用效果分析（1）DK16井超聲霧化前生產(chǎn)情況DK16井于2004年11月5日投產(chǎn)，生產(chǎn)層位盒3，無阻流量1.25×104m3/d，配產(chǎn)0.5×104m3/d，投產(chǎn)時油壓21.1MPa，套壓21.4MPa。DK16井自投產(chǎn)至2005年底采用乙二醇防堵，效果很差，2005年底，該井進行了注醇改造，采用甲醇防堵，堵塞問題得到解決，生產(chǎn)時率提高至90%以上。DK16井生產(chǎn)基本正常，但攜液能力較差，需要頻繁進行提產(chǎn)帶液才能維持正常生產(chǎn)。2006年4月開始對該井進行泡排作業(yè)，先后使用XH-2-6、UT-11C型泡排劑進行助排。泡排措施在減小油套壓差方面取得了一定的效果，仍需要結(jié)合提產(chǎn)帶液才能維持該井的正常生產(chǎn)，泡排沒有取得明顯的效果。相關(guān)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)情況見表4-4和圖4-7。表4-4DK16井2006年1-7月生產(chǎn)情況表時間階段日均產(chǎn)氣量（m3/d）日均產(chǎn)液量（m3/d）平均油套壓差（MPa）日均套壓降(MPa/d)生產(chǎn)時率(%)提產(chǎn)帶液排水工藝措施1-3月61620.763.60.012110044次提產(chǎn)攜液4-5月(XH-2-6型)62480.522.470.029599.7620次注泡排劑11次共計86L6-7月(UT-11C型)58210.401.75-0.004399.0824次注泡排劑16次共計102L套壓油壓注乙二醇防堵泡排時泡排前圖4-7DK16井超聲霧化前生產(chǎn)曲線圖套壓油壓注乙二醇防堵泡排時泡排前從以上分析中看到，使用超聲霧化前氣井自身攜液能力差，井筒積液多，雖然采取了泡沫排水采氣工藝，但泡沫排水效果也不太好，氣井生產(chǎn)狀況仍然較差。（2）DK16井超聲霧化生產(chǎn)情況對DK16井進行超聲霧化試驗適應(yīng)性分析后，認為該井符合選井條件，于是從2006年8月開始采用超聲霧化工藝進行排水采氣試驗，配產(chǎn)從原來的0.6×104m3/d提高到0.65×104m3/d。自2007年初，按照李閩公式計算出的臨界攜液流量的不同百分比，有計劃的試驗了5種不同的生產(chǎn)制度，生產(chǎn)期間每月進行一次流壓測試，通過觀察油管內(nèi)氣液分布情況，判斷氣井是否積液，結(jié)合具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)以判斷該種制度是否合適DK16井。具體生產(chǎn)制度調(diào)整和數(shù)據(jù)見表4-5和4-6。表4-5DK16井生產(chǎn)制度調(diào)整表生產(chǎn)制度配產(chǎn)(m3/d)生產(chǎn)時間（h/d）瞬時流量（m3/h）備注制度1650024270按臨界流量的1/3生產(chǎn)制度2650016.5396按臨界流量的1/2生產(chǎn)制度3650014.5448按臨界流量的3/5生產(chǎn)制度4650012.5520按臨界流量的2/3生產(chǎn)制度565008.5765基本按臨界流量生產(chǎn)表4-6DK16井各生產(chǎn)制度生產(chǎn)數(shù)據(jù)表制度產(chǎn)氣量(m3/d)產(chǎn)液量(m3/d)氣液比(m3/m3)油套壓差(MPa)平均壓差(MPa)日均套壓降(MPa/d)流壓測試情況上部壓力梯度下部壓力梯度制度167070.7095810.3-1920.1230.424制度265860.64102910.6-035制度365190.59110490.9-3.82.2-0.01030.177制度465570.6896431.9-3.92.400.230制度564900.43150930-1.40.590.04350.208從表4-6不同生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)制度3是對DK16井試驗的霧化制度中最為合理的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)制度1瞬時流量和日配產(chǎn)偏低，導(dǎo)致油套壓差較大，從流壓測試情況可知，油管內(nèi)積液嚴重，霧化器上部積液形成的回壓達到了7MPa，說明DK16井采用超聲霧化工藝后瞬時流量下限為270m3/h左右。從2008年2月開始，DK16井一直按照制度3進行生產(chǎn)。圖4-8DK16井超聲霧化生產(chǎn)曲線圖

表4-7DK16井2007年1月15日流壓測試數(shù)據(jù)（制度1）深度（m）壓力（MPa）溫度(℃)壓力梯度(MPa/100m)溫度梯度（℃/100m）010.54710.10450011.04125.2870.0993.037100011.77843.1640.1473.575140012.83855.6420.2653.120160013.56660.9570.3642.658180014.42565.9790.4302.511200015.40570.4580.4902.240220016.27475.3480.4352.445240017.01781.0990.3712.876250017.40783.5740.3902.4752685.518.19489.008（3）DK16井超聲霧化工藝前后效果分析為了充分認識超聲霧化工藝的應(yīng)用效果，對DK16井注甲醇到使用超聲霧化工藝前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（262天）和超聲霧化工藝制度3連續(xù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)（368天）進行對比分析，見表4-8。表4-8DK16超聲霧化前后數(shù)據(jù)對比表制度日均產(chǎn)氣(m3/d)日均產(chǎn)液(m3/d)日均注醇(L/d)氣液比(m3/m3)生產(chǎn)時率(%)平均油套壓差(MPa)日均套壓降(MPa/d)提產(chǎn)帶液次數(shù)霧化前60870.592421031799.522.760.009088霧化后64960.78129832899.841.210.00320從表4-8中數(shù)據(jù)看，DK16井應(yīng)用超聲霧化后各項生產(chǎn)指標全面優(yōu)于應(yīng)用之前：=1\*GB3①日均產(chǎn)氣量增加7％，壓力下降減慢64％，說明氣井應(yīng)用超聲霧化工藝后，在產(chǎn)量保持基本穩(wěn)定的前提下，壓力下降速度大大減緩，延長了氣井的穩(wěn)產(chǎn)期。=2\*GB3②日均產(chǎn)水量增加32％，油套壓差減小56％，消除了提產(chǎn)帶液現(xiàn)象，說明應(yīng)用超聲霧化工藝后氣井攜液能力明顯增強。=3\*GB3③日均注醇量減少47％。氣井采用超聲霧化工藝后，減少了液態(tài)水量；氣流經(jīng)過節(jié)流降壓，降低了水合物生成溫度，從而可降低氣井注醇量。說明超聲霧化工藝有助于減少注醇量。（4）2種生產(chǎn)制度采出程度比較對DK16井假設(shè)兩種生產(chǎn)制度，一種是不采用超聲霧化工藝，以霧化前日均產(chǎn)氣和套壓降進行計算；另一種是以霧化后日均產(chǎn)氣和套壓降進行計算。當2種制度生產(chǎn)至氣井壓力降至目前大牛地氣田管網(wǎng)壓力4.5MPa為止，分別計算氣井的穩(wěn)產(chǎn)天數(shù)、采氣量和采出程度。已知DK16井控制儲量為0.36×108m3。具體數(shù)據(jù)見表4-9。從表4-9可知，當DK16井套壓降至4.5MPa時，不用超聲霧化工藝的采出程度僅為采用超聲霧化工藝的35.85%，可見超聲霧化工藝可以起到提高采收率的作用。圖4-9分別顯示了DK16井是否采用超聲霧化工藝生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)期的情況，從圖中可以清晰的看到采用超聲霧化工藝時氣井壓力下降慢，能夠延長氣井的穩(wěn)產(chǎn)期。表4-9DK16井是否進行超聲霧化生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表套壓(MPa)日均套壓降(MPa/d)天數(shù)日均產(chǎn)氣(m3)仍能采氣(m3)自投產(chǎn)采氣合計(m3)采出程度(%)非超聲霧化15(2006-7-31)0.009121160877372033865938924.05超聲霧化11(2010-5-31)0.003220316596133981252414741667.08超聲霧化回歸線非超聲霧化回歸線超聲霧化回歸線非超聲霧化回歸線圖4-9DK16井套壓回歸線圖(5)與條件相似氣井生產(chǎn)情況比較從大牛地氣田中選擇和DK16井控制儲量、生產(chǎn)層位、平均日產(chǎn)、儲層物性相似的氣井，按照DK16井霧化前生產(chǎn)時間（633天）和采用霧化后到2010年6月30日為止生產(chǎn)時間（18852小時）分別進行實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，具體數(shù)據(jù)見表4-10、4-11、4-12。通過比較可知，DK16井比1-37、1-83井壓力下降速度慢，階段采出程度顯示得到提高。由于DK16井壓力比其它兩口井都高，其最終采收率將會以較大幅度大于1-83井，而接近1-37井。表4-10氣井儲層物性對比表井號層位產(chǎn)層厚度(m)孔隙度(％)滲透率(10-3μm2)含氣飽和度(％)無阻流量(104m3/d)投產(chǎn)日期DK16盒3116.250.0940.81.252004-11-51-83盒395.00.1674.11.852005-8-11-37盒311.58.921.3606.692005-9-9表4-11超聲霧化前氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表井號控制儲量(108m3)投產(chǎn)時壓力(MPa)生產(chǎn)天數(shù)(d)生產(chǎn)后壓力(MPa)平均日產(chǎn)(m3/d)總采氣量(m3)日均套壓降(MPa/d)采出程度(%)油壓套壓油壓套壓DK160.3621.121.463313.515.4476430155750.00958.381-830.3319.519.863311.414.9487430851560.00779.351-370.3421.121.363315.617.4861854552790.006216.04表4-12超聲霧化后氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表井號控制儲量(108m3)2006年8月1日壓力(MPa)生產(chǎn)天數(shù)(d)2010年6月30日壓力(MPa)平均日產(chǎn)(m3/d)總采氣量(m3)日均套壓降(MPa/d)采出程度(%)油壓套壓油壓套壓DK160.3613.515.4142910.512.8554479224620.001822.011-830.3314.316.114296.47.7495470798640.005921.451-370.3417.417.914296.97.38083115507420.007433.97圖4-10霧化前3口井套壓曲線圖圖4-11霧化后3口井套壓曲線圖2、D47-30井超聲霧化應(yīng)用情況D47-30井于2006年11月8日投產(chǎn)，生產(chǎn)層位太2，無阻流量4.52×104m3/d。投產(chǎn)時油壓16.3MPa，套壓17.2MPa，配產(chǎn)0.7×104m3/d。D47-30井投產(chǎn)后生產(chǎn)較為穩(wěn)定，由于自身攜液能力不佳，平均每隔6～8天需要連續(xù)做泡排4次，每次消耗泡排劑10L，用來排出井底積液維持生產(chǎn)，泡排后該井油壓能夠緩慢回升。圖4-12D47-30井超聲霧化前生產(chǎn)曲線圖霧化階段4霧化階段3霧化階段2霧化階段1根據(jù)DK16井超聲霧化的成功應(yīng)用經(jīng)驗，于2007年12月1日對D47-30井進行超聲霧化實驗。D47-30井超聲霧化實驗共經(jīng)過5個階段，生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表霧化階段4霧化階段3霧化階段2霧化階段1霧化階段5停供關(guān)井霧化階段5停供關(guān)井霧化階段5霧化階段3霧化階段2霧化階段霧化階段5霧化階段3霧化階段2霧化階段1表4-13D47-30超聲霧化前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表階段配產(chǎn)(104m3/d)生產(chǎn)時間(h/d)瞬時流量(m3/h)平均油套壓差(MPa)日均套壓降(MPa/d)日均產(chǎn)氣(m3/d)日均產(chǎn)液(m3/d)備注超聲霧化階段16000154002.920.004461890.34約臨界流量的53%超聲霧化階段26000242503.780.007955550.34約臨界流量的33%超聲霧化階段35000153332.260.00553320.29約臨界流量的44%超聲霧化階段45000124162.540.003351750.19約臨界流量的55%超聲霧化階段5500086252.280.004952280.15約臨界流量的83%D47-30采用超聲霧化后生產(chǎn)穩(wěn)定，無需泡排工藝幫助排水，杜絕了降壓帶液，減少了對儲層的傷害。通過5個不同生產(chǎn)階段的探索，發(fā)現(xiàn)當瞬時流量降至250m3/h時，D47-30井油套壓差增大，生產(chǎn)情況不穩(wěn)定。當瞬時流量超過300m3/h時，D47-30能夠平穩(wěn)生產(chǎn)，超聲霧化裝置能起到較好的作用。為了充分認識超聲霧化工藝的應(yīng)用效果，對D47-30井應(yīng)用超聲霧化工藝前配產(chǎn)為6000m3/d的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（213天）和超聲霧化生產(chǎn)階段1生產(chǎn)數(shù)據(jù)（412天）進行對比分析，見表4-14。表4-14D47-30超聲霧化前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表制度日均產(chǎn)氣(m3/d)日均產(chǎn)液(m3/d)日均注醇(L/d)氣液比(m3/m3)平均油套壓差(MPa)日均套壓降(MPa/d)提產(chǎn)帶液次數(shù)泡排次數(shù)藥劑用量(L)霧化前60910.3678169191.920.0052132235霧化后61890.34148182442.920.0044000從表4-14中數(shù)據(jù)看，D47-30井應(yīng)用超聲霧化后部分生產(chǎn)指標得到優(yōu)化：=1\*GB3①日均產(chǎn)氣量增產(chǎn)100m3，壓力下降減慢15%，說明氣井應(yīng)用超聲霧化工藝后，在產(chǎn)量基本不變的情況下，有效的減小壓力下降速度，延長氣井穩(wěn)產(chǎn)期，提高氣井采出程度。=2\*GB3②日均產(chǎn)液量基本不變，油套壓差增大52%且處于較高的水平，但是杜絕提產(chǎn)帶液和泡排作業(yè)，總體評價該井應(yīng)用超聲霧化工藝后氣井攜液能力略有增強。=3\*GB3③日均注醇量增加89%，堵塞情況未發(fā)生。注醇量隨著氣溫的變化而變化，霧化前選擇數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過冬季，所以此數(shù)據(jù)對比可靠性不大。該井超聲霧化工藝試驗效果不明顯，分析認為仍需要進一步對生產(chǎn)制度進行優(yōu)化。下一步工作重點是優(yōu)化該井生產(chǎn)制度、加強流壓梯度監(jiān)測。3、D1-1-122等4口井超聲霧化應(yīng)用情況通過DK16和D47-30井前期的生產(chǎn)制度探索，發(fā)現(xiàn)超聲霧化排水采氣工藝能夠適應(yīng)大牛地氣田的生產(chǎn)狀況，改善氣井生產(chǎn)狀態(tài)。由于DK16和D47-30井生產(chǎn)制度調(diào)整中對瞬時流量的要求和氣井自身生產(chǎn)能力的限制，2口井大部分生產(chǎn)制度都是采取間歇生產(chǎn)的形式，所取得的成果和經(jīng)驗還不足以推廣到整個大牛地氣田。2010年5月份選取D1-1-122、7月份選取D1-1-156、D35-26和D66-76井進行超聲霧化排水采氣工藝試驗，氣井24小時連續(xù)生產(chǎn)，每一種生產(chǎn)制度下都進行流壓測試，以監(jiān)測井內(nèi)液體分布情況。當某一種生產(chǎn)制度不能保證氣井連續(xù)出液或者氣井壓降較大時進行制度調(diào)整。表4-154口井超聲霧化生產(chǎn)數(shù)據(jù)表井號制度周期配產(chǎn)(104m3/d)瞬時流量(m3/h)日均套壓降(MPa/d)平均油套壓差(MPa)日均產(chǎn)氣(m3)日均產(chǎn)液(m3)D1-1-1225.12-6.161.04170.022.68104120.756.17-8.160.83330.00492.783610.518.16-8.310.729203.5673050.19D1-1-1567.21-8.211.25000.03133.47125620.938.22-8.311.041703.09104720.76D35-267.20-8.311.04170.01162.55103020.68D66-767.19-8.311.45830.03642.92143880.95為了進一步說明各井超聲霧化生產(chǎn)情況，用各井霧化前1個月生產(chǎn)數(shù)據(jù)和霧化后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，具體數(shù)據(jù)見表4-16。表4-164口井超聲霧化前后數(shù)據(jù)對比表井號采氣工藝日均套壓降(MPa/d)日均采氣(m3)日均產(chǎn)液(m3)日均注醇(L)堵塞次數(shù)提產(chǎn)帶液次數(shù)降壓帶液次數(shù)泡排次數(shù)D1-1-122霧化前0.033377390.862902211霧化后0.008988800.541810000D1-1-156霧化前0.0292520.791950000霧化后0.0238120650.89960000D35-26霧化前091790.54900000霧化后0.0116103020.7920000D66-76霧化前0.06128911.09980000霧化后0.0364143880.95900000表4-17超聲霧化前后流壓測試情況表井號采氣工藝測試時間油壓套壓上部梯度下部梯度D1-1-122霧化前2010-4-2111.612.60.1070.265霧化后2010-6-158.412.10.21D1-1-156霧化前2009-12-99.712.80.249霧化后2010-8-237.810.90.17D35-26霧化前2010-7-04霧化后2010-8-107.890.132D66-76霧化前2010-3-181218.10.337霧化后由于4口井采用超聲霧化工藝時間較短，目前還未能確定超聲霧化工藝所有邊界生產(chǎn)條件。表4-16中超聲霧化工藝前后的大部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有明顯變化，D1-1-122、D1-1-156井注醇量減少40%—50%，D35-26、D66-76注醇量變化不大，說明超聲霧化工藝能夠減少氣井注醇量。氣田6口井試驗井進行超聲霧化前日均注醇量之和為993L，進行超聲霧化后日均注醇量之和為736L，下降了25％，說明此工藝有助于降低注醇量。表4-17通過各井超聲霧化前后流壓測試壓力梯度對比，發(fā)現(xiàn)壓力梯度霧化后數(shù)據(jù)都小于霧化前的數(shù)據(jù)，說明超聲霧化工藝能夠改善油管內(nèi)氣液分布情況，有效排出油管內(nèi)積液，利于氣井穩(wěn)定生產(chǎn)。D1-1-122井已經(jīng)采用超聲霧化工藝3個月，經(jīng)過3個制度的調(diào)整，發(fā)現(xiàn)該井按照制度3(瞬時流量292m3/h)生產(chǎn)時，已經(jīng)不能連續(xù)產(chǎn)液，油套壓差逐漸增加，該制度不適合超聲霧化裝置的運行。從DK16、D47-30和D1-1-122井生產(chǎn)運行看，當氣井瞬時流量降至300m3/h以下時，超聲霧化裝置無法正常運行，油套壓差大，產(chǎn)液困難，油管積液嚴重。圖4-14D1-1-122井井超聲霧化曲線圖二、經(jīng)濟及環(huán)境評價DK16、D47-30井超聲霧化工藝試驗評價見表4-18。從表4-18可知，DK16和D47-30井采用采用超聲霧化工藝后，都產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，其中DK16井較為顯著。兩口井都能夠降低壓力下降速度，延長穩(wěn)產(chǎn)期，提高采出程度，做到清潔生產(chǎn)，有于利環(huán)境保護。

表4-18超聲霧化經(jīng)濟及環(huán)境評價表項目分項目DK16D47-30氣量增產(chǎn)效益日均增產(chǎn)氣(m3)409100年增產(chǎn)氣(104m3)13.53.3年增效益(萬元)13.53.3注醇節(jié)約效益日節(jié)約注醇量(L)113-70年節(jié)約注醇量(m3)37.3-23年增效益(萬元)5.6-3.45泡排節(jié)約效益年節(jié)約泡排劑和施工成本(萬元)54一年效益三項效益合計(萬元)243.855年總效益裝置使用5年預(yù)計效益(萬元)12019.25投入成本超聲霧化裝置成本(萬元)885年凈效益5年凈增效益(萬元)11211.25環(huán)境評價杜絕了天然氣放空，保護了環(huán)境杜絕了天然氣放空，保護了環(huán)境穩(wěn)產(chǎn)評價穩(wěn)產(chǎn)期得到延長穩(wěn)產(chǎn)期得到延長第六節(jié)小結(jié)1、從大牛地目前超聲霧化排水采氣工藝運行情況來看，油管內(nèi)徑為Ф62mm，瞬時流量高于300m3/h的氣井都能夠運行超聲霧化裝置。2、超聲霧化裝置在氣流持液率為30%左右時霧化效果最好，為了避免裝置以下的積液過多會造成井底回壓過大，裝置下深應(yīng)當盡量接近油管底部。3、通過DK16井生產(chǎn)制度優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)以臨界攜液流量（李閩公式）的3/5作為生產(chǎn)的瞬時流量取得較好的使用效果。D1-1-122等4口井以連續(xù)生產(chǎn)制度進行超聲霧化試驗取得了初步成效，井內(nèi)積液減少。6口試驗井排液有效率100%。4、與條件相似的連續(xù)生產(chǎn)井相比，超聲霧化工藝井壓力下降速度減小15%—60%左右，氣井穩(wěn)產(chǎn)期延長，可提高采出程度高。5、氣井采用超聲霧化工藝后，減少了液態(tài)水量；氣流經(jīng)過節(jié)流降壓，降低了水合物生成溫度，從而可降低氣井注醇量，6口試驗井注醇量總體上降低了25%。6、超聲霧化工藝在大牛地氣田試驗取得了較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，2口試驗井投入16萬元，產(chǎn)出139萬元，增效123萬元，表明超聲霧化排水采氣工藝在大牛地氣田是一種可行的排水采氣新工藝。7、超聲霧化工藝是一種價格適中、運行時不需要外部能量、管理簡單的排水采氣工藝，而且對氣井的壓力和產(chǎn)量要求不高，比較適合低壓低產(chǎn)井，建議進一步推廣試驗。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究HYPERLIN