第六章采氣工程第二版廖銳全主編課件

第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)分析與管理

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點分析第二節(jié)氣井生產(chǎn)工作制度第三節(jié)氣井出水與排水采氣工藝第四節(jié)優(yōu)選管住排水采氣工藝第五節(jié)泡沫排水采氣第六節(jié)其他排水采氣工藝第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點分析圖6.1氣井生產(chǎn)各部分壓降示意圖圖6.1氣井生產(chǎn)各部分壓降示意圖△P1=Pr-Pwfs—通過氣層的壓降；△P2=Pwfs-Pwf—通過完井段的壓降；△P3=PUR-PDR—通過井底氣嘴的壓降；△P4=PUSV-PDSV—通過井下安全閥的壓降；△P5=Pwh-PDSC—通過地面氣嘴的壓降；△P6=PDSC-Psep—通過集氣管的壓降；△P7=Pwf-Pwh—油管內(nèi)的總壓降；△P8=Pwh-Psep—井口到集氣站的總壓降。

一、基本方法氣井節(jié)點分析方法具有以下幾方面的用途：（1）對已開鉆的新井，根據(jù)預(yù)測的流入動態(tài)曲線，選擇完井方式及有關(guān)參數(shù)，確定油管尺寸、合理的生產(chǎn)壓差；（2）對已投產(chǎn)的生產(chǎn)井，能迅速找出限制氣井生產(chǎn)的不合理因素，提出有針對性的改造及調(diào)整措施，使之達(dá)到合理的利用自身能力，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；（3）優(yōu)選氣井在一定生產(chǎn)狀態(tài)下的最佳產(chǎn)量；（4）確定氣井停噴時的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析氣井的停噴原因；（5）確定排水采氣時機(jī)，優(yōu)選排水采氣方式；（6）對各種產(chǎn)量下的開采方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，尋求最佳方案和最大經(jīng)濟(jì)效益；（7）選用某一方法預(yù)測未來氣井的產(chǎn)量隨時間的變化；（8）可以使生產(chǎn)人員很快找出提高氣井產(chǎn)量的途徑（1）根據(jù)確定的分析目標(biāo)選定解節(jié)點。（2）建立生產(chǎn)壓力系統(tǒng)模型。（3）完成各個部分?jǐn)?shù)學(xué)模型的動靜態(tài)生產(chǎn)資料的擬合。（4）求解流入和流出動態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點。（5）完成確定目標(biāo)的敏感參數(shù)分析。氣井的節(jié)點分析過程和油井的節(jié)點分析方法是一樣的，可以按照以下過程進(jìn)行這里以氣層和舉升油管兩個主要流動過程為例，說明協(xié)調(diào)條件。氣井的流入動態(tài)曲線（IPR）不是了氣井井底壓力與產(chǎn)量之間的關(guān)系，如圖6-2所示。IPR曲線上每一流壓對應(yīng)一產(chǎn)量，它反映了一定開采時間內(nèi)氣層向氣井的供氣能力。圖6-2氣井節(jié)點系統(tǒng)分析曲線在給定井口壓力條件下，改變氣井產(chǎn)量，按照舉升管中流動規(guī)律計算得出的油管吸入壓力與產(chǎn)量的關(guān)系曲線，稱為油管動態(tài)曲線，簡稱TPR曲線。TPR曲線反映了氣井舉升管的舉升能力，如圖6-2所示。圖6-3系統(tǒng)分析曲線由圖（6-3）可見，流入與流出動態(tài)曲線的交點為A。在A點的左側(cè)，例如在產(chǎn)量q1下，對應(yīng)的井底流壓P1>P1＇，說明生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)流入能力大于流出能力，這說明油管或流出部分的管線設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計能力過小或流出部分有阻礙流動的因素存在，限制了氣井生產(chǎn)能力的發(fā)揮。而在A點的右側(cè)，例如在產(chǎn)量下，情況剛好相反。在該處表明氣層生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計流出管道系統(tǒng)的能力，說明流出管路的設(shè)計過大，造成了不必要的浪費或氣井的某些參數(shù)控制不合理，或氣層傷害降低了井的生產(chǎn)能力，需要進(jìn)行解堵、改造等措施。只有在A點，產(chǎn)層的生產(chǎn)能力剛好等于流出管路系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，表明井處于流入與流出能力協(xié)調(diào)的狀態(tài)，該點稱為協(xié)調(diào)產(chǎn)量點。[例6-1]解：取③為解點，系統(tǒng)被分割為兩部分（1）流入

(2)流出已知：氣井（油管）深度H=3000m；地面水平集氣管L=3000m；油管和集氣管內(nèi)徑d=6.20㎝；管內(nèi)摩阻系數(shù)f=0.015,管內(nèi)平均溫度T=293K；氣體相對密度=0.6；分離器壓力=5MPa.產(chǎn)能指數(shù)方程為目標(biāo)：在所給參數(shù)條件下，求系統(tǒng)最大產(chǎn)能。分析步驟如下：（1）假設(shè)一系列氣體流量:5、7.5、10、12.5、15、17.5和20，單位為104m3/d；（2）在Psep=5MPa條件下，利用水平管輸氣公式計算各流量相應(yīng)的井口壓力Pwh值，計算結(jié)果列入表6.1第4欄；（3）取=13.459MPa，利用所給氣井產(chǎn)能指數(shù)方程，計算各流量下的Pwf值，計算結(jié)果列入表6.2第3欄；（4）利用垂直管單相氣流公式計算，計算結(jié)果列入表6.2第6欄；5）在同一圖上畫出流入、流出動態(tài)曲線，如圖7.4所示；

(6）由流入、流出動態(tài)曲線的交點，求出系統(tǒng)在目前條件下的最大產(chǎn)能為15.4×104m3/d。

表6-1水平輸氣管壓力計算結(jié)果qsc104m3/dpsepMPa水平輸氣管△P3-1MPaP3=PwhMPa5.050.17015.17017.550.37525.375210.050.64985.649812.550.98845.988415.051.36956.369517.551.79656.796520.052.25817.2581表6-2垂直管壓力計算結(jié)果qsprIPR垂直管單相流P6△P8-6P3△P6-35.013.4612.4141.0449.8012.6127.513.4611.7071.7519.1982.50810.013.4610.8992.5598.4892.40912.513.469.9773.4827.6562.32115.013.468.91494.5446.6582.25617.513.467.66265.7965.4141.86620.013.466.10947.3494.687

1.422二、氣井敏感參數(shù)分析

[例6-2]對如圖6-5所示的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，利用例6-1中的數(shù)據(jù)分析井口壓力一定時，油管直徑對系統(tǒng)產(chǎn)能的影響，pwh=6MPa，d1=5.03cm，d2=7.59cm。解：目的是分析油管直徑對系統(tǒng)產(chǎn)能的影響，根據(jù)解點盡可能靠近分析對象的要求，取⑥為解節(jié)點，則圖6-4節(jié)點3圖解圖6-5各節(jié)點的位置1—分離器；2—井口油嘴；3—井口；4—井下安全閥；5—井下油嘴；6—井底；7—完井段；8—氣層流入pr-△p8-6=pwf流出pwh+△p6-3=pwfqsc,104m3/d5101520222424.2186pwf,MPa12.414310.89938.91456.10944.45101.40210.0000表6-3流入動態(tài)（1）根據(jù)，計算流入態(tài)，結(jié)果見表6-3（3）利用垂直管單相流公式，分別代入d1、d2，計算井口流壓一定時間的流出動態(tài)q~pwf，結(jié)果見表6-4。qsc，104m3/dPwf,MPaD1=5.03cmD2=10.03cm57.75957.5988108.28867.6699159.10227.78692010.13217.9479表6-4流出動態(tài)圖6-6不同直徑油管圖解（4）分別畫出兩種油管的q~pwf關(guān)系曲線，每一曲線都與IPR曲線有一交點，相應(yīng)的流量即為采用該油管時系統(tǒng)所能提供的最大產(chǎn)能，如圖6-6、表6-5所示。表6-5不同管徑的井底流壓及產(chǎn)量d，cmPwf，MPaQsc，104m35.028.9157.597.817.6顯然，采用較大直徑的油管時，系統(tǒng)產(chǎn)能可以提高。本例中，油管直徑由5.02cm增加到7.59cm，系統(tǒng)產(chǎn)能提高17.3%。

[例6-3]

在圖（6.1）的生產(chǎn)系統(tǒng)中，井口安裝一個氣嘴，可供選擇的氣嘴尺寸分別為26/64，32/64和40/64in，即1.03、1.27和1.59㎝；其它參數(shù)同前例。試分析安裝氣嘴后對系統(tǒng)產(chǎn)能的影響。

解：（1）選氣嘴②為解點；（2）從例1，由流出動態(tài)曲線求得不同流量下流出系統(tǒng)的P3值，并令P3=PDSC；同時，由流入動態(tài)曲線可求得對應(yīng)流量下流入系統(tǒng)的P3值，且P3=Pwh。（3）令△p1=pwf-pDSC

，由圖6-7可得出不同氣嘴條件下的產(chǎn)氣量，見表6-6.表6-6不同氣嘴條件下的產(chǎn)氣量△p1，MPaQsc，104m3/d015.4212.5△p1，MPaQsc，104m3/d39.544.5（4）氣嘴在非臨界狀態(tài)下工作，利用嘴流公式計算不同尺寸氣嘴的qsc～▽P2值結(jié)果見表6.7D/㎝（in）

QscPwh△p2=pwh－pDSC1.03(26/64)51015205.5857.5859.1010.4511.442.731.27(32/64)51015205.5166.3437.9299.7910.3460.6931.5592.5331.59(40/64)51015205.2405.9307.5858.9980.070.281.221.74

表6.7不同尺寸氣嘴的qsc～△P2值（5）在同一張圖上繪出系統(tǒng)的△p1～Qsc曲線和各氣嘴的△p2

～Qsc曲線，如圖（6-7）所示。每一組曲線與系統(tǒng)的△p1～Qsc曲線相交，每一交點相應(yīng)的流量為安裝該氣嘴后系統(tǒng)的產(chǎn)能，見表6-8

圖6-7各種氣嘴的特性曲線表6-8不同氣嘴條件下的系統(tǒng)產(chǎn)能d，cm（in）qsc,104m3/d1.03（26/64）12.61.27(32/64)13.81.59(40/64)14.4第二節(jié)氣井生產(chǎn)各種制度與生產(chǎn)特征一、氣井合理產(chǎn)量的確定

在組織新井投產(chǎn)時，首先要確定部署氣井的合理產(chǎn)量。保持氣井在合理產(chǎn)量條件下生產(chǎn)不僅可以使氣井在較低投入下較長時間穩(wěn)產(chǎn)，而且可以使氣藏能在合理的采氣速度下獲得較高的采收率，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。氣井的合理產(chǎn)量必須在充分掌握氣藏在地下、地面有關(guān)測試資料，在產(chǎn)能試井或氣井系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上確定，礦場稱之為氣井的定產(chǎn)。氣井生產(chǎn)過程中，壓力、產(chǎn)量會隨生產(chǎn)時間延長而遞減。根據(jù)氣井壓力、產(chǎn)量遞減情況確定一個合理日產(chǎn)氣量稱為配產(chǎn)1.氣井合理產(chǎn)量的確定原則1）氣藏保持合理采氣速度2）氣井井身結(jié)構(gòu)不受破壞3）氣井出水期晚，不造成早期突發(fā)性水淹4）平穩(wěn)供氣、產(chǎn)能接替的原則5）合理產(chǎn)量與市場需求協(xié)調(diào)的原則2.氣井合理產(chǎn)量確定的方法1）經(jīng)驗配產(chǎn)法2）考慮地層與井筒的協(xié)調(diào)配產(chǎn)法3）采氣曲線配產(chǎn)法4）數(shù)值模擬法5）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法二、氣井生產(chǎn)工作制度

序號工作制度名稱適用條件1定產(chǎn)量制度qg=常數(shù)氣藏開采初期2定井底滲流速度制度C=常數(shù)疏松的砂巖地層，防止流速大于某值時砂子從地層中產(chǎn)出3定井壁壓力制度△p=常數(shù)氣層的巖石不緊密，易坍塌的氣井4定井口壓力制度pwh=常數(shù)凝析氣井，防止井底壓力低于某值時油在地層中凝析出來；當(dāng)輸氣壓力一定時，要求一定的井口壓力，以保證輸入管網(wǎng)5定井底壓差制度△p=pr-pwf=常數(shù)氣層巖石不緊密、易坍塌的井；有邊、底水的井，防止生產(chǎn)壓差過大引起水錐表6-9氣井工作制度1.定產(chǎn)量工作制度

定產(chǎn)量工作制度適用于產(chǎn)層巖石膠結(jié)的無水氣井早期生產(chǎn)，是氣井穩(wěn)產(chǎn)階段最常用的生產(chǎn)工作制度。因在氣井投產(chǎn)早期，地層壓力高，井口壓力也高，采用氣井允許的合理產(chǎn)量生產(chǎn)，具有產(chǎn)量高、采氣成本低、易于管理的特點。當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆岛?，可以采取降低井底壓力的方法來保持產(chǎn)量一定。2.定井口（井底）壓力工作制度氣井生產(chǎn)到一定時間，井口壓力下降到接近輸氣壓力時，應(yīng)轉(zhuǎn)入定井口壓力制度生產(chǎn)。定井口壓力制度是定井底壓力制度的變形，一般還可以近似的簡化為按定井底壓力預(yù)測產(chǎn)量變化。定井口壓力工作制度一般應(yīng)用在氣藏附近無低壓管網(wǎng)，但天然氣要繼續(xù)輸?shù)矫摿驈S或高壓管網(wǎng)的氣井，或是需要維持井底壓力高于凝析壓力的凝析氣井。4.確定氣井工作制度時應(yīng)考慮的因素

1）地質(zhì)因素（1）地層巖石膠結(jié)程度（2）地層水的活躍程度2）影響氣井工藝制度的采氣工藝因素（1）天然氣在井筒中的流速（2）水合物的形成（3）凝析壓力3）影響氣井工藝制度的井身技術(shù)因素3.定生產(chǎn)壓差工作制度

pr-pwf=常數(shù)，即限制生產(chǎn)壓差小于某一極限壓差。此時的極限壓差是保證氣井不出水、不出砂的最大生產(chǎn)壓差，該壓差大小由試井資料確定。因氣井生產(chǎn)壓差為常數(shù)，而地層壓力、井底壓力、井口壓力、產(chǎn)氣量等將隨時間下降，因此，當(dāng)產(chǎn)量或井口壓力不能滿足生產(chǎn)要求，應(yīng)轉(zhuǎn)入其他工作制度或開始帶水采氣。（1）套管內(nèi)壓力的控制

（2）油管直徑對產(chǎn)量的限制

4）影響氣井工藝制度的其他因素

三、常規(guī)氣藏的采氣工藝

按照氣藏的特征、開采特點和方式，可將其大體分為常規(guī)氣藏和特殊氣藏。常規(guī)氣井可包括純氣井、低壓氣井、有邊底水的氣藏氣井等；特殊氣藏主要包括高含硫氣藏和凝析氣藏。1.無水氣藏氣井的開采無水氣藏是指氣藏中無邊底水和層間水的氣藏（也包含邊底水不活躍的氣藏）。這類氣藏的驅(qū)動方式主要是氣驅(qū)。在開采過程中除產(chǎn)少量凝析水外，氣井基本上只產(chǎn)純氣（有點也產(chǎn)少量凝析油，但不屬凝析氣井）。1.無水氣藏的開采1）無水氣藏氣井的開采特征（1）氣井的階段開采明顯①產(chǎn)量上升階段。僅井底受損害，而損害物又易于排出地面的無水氣井才具有這個階段的特征。在此階段，氣井處于調(diào)整工作制度和井底產(chǎn)層凈化的過程。產(chǎn)量、無阻流量隨著井下滲透條件的改善而上升。②穩(wěn)產(chǎn)階段。產(chǎn)量基本保持不變，壓力緩慢下降。穩(wěn)產(chǎn)期的長短主要取決于氣井采氣速度。③遞減階段。當(dāng)氣井的能量不足以克服地層的流動阻力、井筒油管的摩阻和輸氣管道的摩阻時，穩(wěn)產(chǎn)階段結(jié)束，產(chǎn)量開始遞減。④低壓小產(chǎn)量階段。產(chǎn)量、壓力均很低，但遞減速度減慢，生產(chǎn)相對穩(wěn)定，開采時間延續(xù)很長圖6-10無水氣藏氣井生產(chǎn)階段劃分示意圖（2）氣井合理產(chǎn)量（3）氣井穩(wěn)產(chǎn)期和遞減期的產(chǎn)量、壓力能夠預(yù)測（4）采氣速度只影響氣藏穩(wěn)產(chǎn)期的時間長短，而不影響最終采收率2)無水氣藏氣井的開采工藝措施（1）可以適當(dāng)采用大壓差采氣（2）應(yīng)正確確定合理的采氣速度（3）充分利用氣藏能量（4）采用氣舉排液2.有邊、底水氣藏氣井的開采

1）動態(tài)特征實踐證明，氣井出水早遲主要受以下四個因素的影響：（1）井底距原始?xì)馑缑娴母叨龋涸谙嗤瑮l件下，井底距氣水界面越低，氣層水到達(dá)井底的時間越短。(2)氣井生產(chǎn)壓差：隨著生產(chǎn)壓差的增大，氣層水到達(dá)井底的時間越短（3）氣層滲透性及氣層孔縫結(jié)構(gòu)：氣層縱向大裂縫越發(fā)育，底水到達(dá)井底的時間越短。（4）邊底水體的能量與活躍程度。2）氣井出水的三個明顯階段（1）預(yù)兆階段：氣井水中氯根含量明顯上升，由幾十毫克每升到幾千、幾萬毫克每升，壓力、氣產(chǎn)量、水產(chǎn)量無明顯變化。（2）顯示階段：水量開始上升，井口壓力、氣產(chǎn)量波動。（3）出水階段：氣井出水增多，井口壓力、產(chǎn)量大幅度下降。

3）治水措施（1）控水采氣（2）堵水（3）排水采氣3.低壓氣藏的采輸氣工藝氣藏通常采用是衰竭式開采。因此，隨天然氣的不斷才出，氣藏壓力將逐漸降低，在開采的中后期，氣藏就處于低壓開采階段。1）高、低壓分輸工藝2）使用天然氣噴射器助采工藝3）建立壓縮機(jī)站4）負(fù)壓采氣工藝技術(shù)四、常規(guī)氣井的生產(chǎn)動態(tài)分析與管理

實施氣井生產(chǎn)管理的目的就是要保證氣井在規(guī)定的工作制度下穩(wěn)定生產(chǎn)。一般的，對于未出水的氣井，主要工作就是使其穩(wěn)定生產(chǎn)，盡量延長無水采氣期。對于已出水的井，主要工作就是盡量排除和減少水對采氣的影響。氣井生產(chǎn)動態(tài)分析的內(nèi)容包括：分析氣井配產(chǎn)方案和工作制度是否合理；分析氣井生產(chǎn)有無變化及其變化的原因；分析各類氣井的生產(chǎn)特征和變化規(guī)律，進(jìn)一步查清氣井生產(chǎn)能力，預(yù)測氣井未來產(chǎn)量和壓力變化，氣井見水及水淹時間等；分析氣井增產(chǎn)措施及效果；分析井下及地面采輸設(shè)備的工作狀況。1.用試井資料分析氣井動態(tài)1）正常的指示曲線2）大產(chǎn)量測點時的指示曲線3）小產(chǎn)量測點時指示曲線上翹4）指示曲線向下彎曲5）指示曲線不規(guī)則1）從采氣曲線分析氣井動態(tài)2）用采氣曲線判斷井內(nèi)情況3）利用采氣曲線可分析氣井生產(chǎn)規(guī)律2.用采氣曲線分析氣井動態(tài)3.利用氣井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析氣井動態(tài)1）利用油壓、套壓分析井筒情況不同情況下氣井油壓、套壓的關(guān)系如下：

純氣井氣水同產(chǎn)井開井油管生產(chǎn)套管生產(chǎn)油、套合采油管生產(chǎn)套管生產(chǎn)油、套合采關(guān)井井筒內(nèi)無液柱油管內(nèi)液柱高于環(huán)空液柱油管液柱低于環(huán)空液柱油壓＜套壓油壓＞套壓油壓≈套壓相等油壓≤套壓油壓≥套壓油壓≈套壓油壓＝套壓油壓＜套壓油壓＝套壓油壓＞套壓2）由生產(chǎn)資料判斷氣井產(chǎn)水的類別氣井產(chǎn)出水一般有兩類：一類是氣層水，包括邊水、底水等；另一類是非氣層水，包括凝析水，鉆井液水，殘酸水，外來水等。序號名稱典型特征1氣層水氯根含量高（可達(dá)數(shù)萬mg/L）2凝析水氯根含量低（低于1000mg/L）,雜質(zhì)少3鉆井液水渾濁，粘稠，氯根含量不高，固體雜質(zhì)多4殘酸水有酸味，PH＜7，氯根含量不同5外來水視來源不同，水型不同，水型不一致6地面水PH≈7，氯根含量低（低于100mg/L）表6-12不同類別水的典型特征3)根據(jù)生產(chǎn)資料分析是否有邊、（底）水侵入氣井由以下幾種情況綜合判斷氣井是否是邊、底水侵入（1）鉆探證實氣藏存在邊、底水;(2)井身結(jié)構(gòu)完好，不可能有外來水竄入；(3)氣井產(chǎn)水的水性與邊水一致；（4）采氣壓差增加，可能引起底水錐進(jìn)，氣井產(chǎn)水量增加；（5）歷次試井結(jié)果對比：指示曲線上，開始上翹的“偏高點”的生產(chǎn)壓差逐漸減小，證明水錐高度逐漸增高，單位壓差下的產(chǎn)水量增大。（1）經(jīng)鉆探知道氣層上面或下面有水層；

（2）氣井固井質(zhì)量不合格或套管下得淺、裸露層多，以及在采氣過程中發(fā)生套管破裂，提供了外來水入井通道；

（3）水性與氣藏水性不同；

（4）井底流壓高于水層壓力下生產(chǎn)時氣井不出水，低于水層壓力時則出水；

（5）氣水比規(guī)律出現(xiàn)異常。

4）根據(jù)生產(chǎn)資料分析是否有外來水侵入氣井第三節(jié)氣井出水與排水采氣工藝一、氣井出水原因及其對生產(chǎn)的影響1、氣井出水原因（1）氣井生產(chǎn)工藝制度不合理。氣井產(chǎn)量過大，使邊、底水突進(jìn)，形成“水舌”或“水錐”，特別是裂縫發(fā)育的高滲區(qū)，底水沿裂縫上升更容易形成“水錐”。（2）氣井鉆在離邊水很近的區(qū)域，或有底水的氣藏氣井開采層段打開過深，接近氣水接觸面。 （3）氣水接觸面已推進(jìn)到氣井井底，不可避免地要產(chǎn)地層水。2.氣井產(chǎn)水對生產(chǎn)的影響（1）氣藏出水后，在氣藏產(chǎn)生分割區(qū)，形成死氣區(qū)，加之部分氣井過早水淹，使最終采收率降低。一般純氣驅(qū)氣藏最終采收率可達(dá)90%以上，水驅(qū)氣藏采收率僅為40%~50%，氣藏因氣水兩相流動使一次采收率低于40%。（2）氣井產(chǎn)水后，降低了氣相滲透率，氣層收到傷害，產(chǎn)氣量迅速下降，遞減期提前。（3）氣井產(chǎn)水后，由于在產(chǎn)層和自噴管住內(nèi)形成氣水兩相流動，壓力損失增大，能量損失也增大，從而導(dǎo)致單井產(chǎn)量迅速遞減，氣井自噴能力減弱，逐漸變?yōu)殚g歇井，最終因為井底嚴(yán)重積液而水淹停產(chǎn)。（4）氣井產(chǎn)水將降低天然氣質(zhì)量，增加脫水設(shè)備和費用，增加了天然氣的開采成本。二、排水采氣工藝

針對出水氣藏氣井的上訴特點，對有水氣藏的排水采氣工藝技術(shù)科分為一次開采的“三穩(wěn)定”帶水采氣制度和二次開采的排水采氣工藝技術(shù)。所謂一次開采的“三穩(wěn)定”帶水采氣制度，就是針對有水氣井不同的生產(chǎn)類型和特點，在開發(fā)初期，優(yōu)選井口角式節(jié)流閥開度，使氣水兩相管流舉升效率最高，在合理的工藝制度下吧流入井筒的水全部帶出地面，從而使氣井的氣、水產(chǎn)量，井口流壓和氣水比保持相對穩(wěn)定的生產(chǎn)制度。所謂有水氣藏的二次開采技術(shù)，是指開發(fā)的中、后期，根據(jù)不同類型氣水井的特點，采用相適應(yīng)的人工或機(jī)械的助噴工藝，排除井筒積液，降低井底回壓，增大井下壓差，提供氣井帶水能力和自噴能力，確保產(chǎn)水水氣井正常采氣的生產(chǎn)工藝。第四節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣一、產(chǎn)氣管柱尺寸對氣井生產(chǎn)的影響

氣井中的產(chǎn)氣管柱，也就是裝在套管內(nèi)的管柱，至少可以起到三種重要作用。首先，如果管柱在靠近井底處安裝有封隔器，則管柱可以保護(hù)套管不受產(chǎn)氣管柱內(nèi)流體的高壓作用。其次，它可以保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用。第三，如果尺寸及組合得當(dāng)，使用產(chǎn)氣管柱可以使井身內(nèi)不會留有烴類液體和水。第四，管柱的尺寸必須足夠大，因而可以使氣井在井口回壓的作用下能通過最大氣量。第四項是在有各種限制情況下所起到的作用最重要的一個二、優(yōu)選管柱工藝原理要舉起一定直徑的液滴，井中的氣體速度必須超過不流動氣體中液滴的自由降落速度，這個速度由下式給出:

當(dāng)氣流速度等于液滴沉降的最終速度時，直徑為d的液滴就能被氣流夾帶到地面，即（6-9）（6-10）則攜帶最大液滴的最小氣體流速為液滴變形的慣性力與阻止這種變形的表面壓力/d之比，用韋伯?dāng)?shù)（Webernumber）來表示許多實驗表明，在韋伯?dāng)?shù)達(dá)到30之前，存在著穩(wěn)定的液滴。因此，穩(wěn)定的自由降落液滴的最大直徑為(6-14)（6-12）（6-11）為安全計，Turner等人建議取安全系數(shù)為20%。有為了礦場使用，對水可以采用如下數(shù)值：=60N/m，

=1081kg/m3。則對于凝析油：=20N/m，=726kg/m3。則（6-15）三、應(yīng)用的技術(shù)界限與條件優(yōu)點（1）屬自力式氣舉，能充分利用氣藏自身能量，不需人為施加外部能源助噴，（2）變井由間歇生產(chǎn)為較長時期的連續(xù)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；（3）．設(shè)計成熟、工藝可靠，成功率高；（4）設(shè)備配套簡單、施工管理方便，易推廣。缺點：（1）．工藝井必須有一定的生產(chǎn)能力，無自噴能力的井必須輔以其他誘噴措施復(fù)產(chǎn)或采用不壓井修井工藝作業(yè)；（2）．工藝的排液能力較小，一般在120m2/d左右；3．對小油管常受井深影響。一般在2600m左右第五節(jié)泡沫排水采氣一、泡沫排水采氣機(jī)理

能顯著降低水的表面張力或界面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑，也稱為起泡劑。泡沫排水采氣是向井內(nèi)注入某種能夠遇水產(chǎn)生大量泡沫的表面活性劑，當(dāng)井底積水與表面活性劑接觸后，大大降低了水的表面張力。借助于天然氣流的攪動，表面活性劑與井底積液充分接觸，把水分散并生成大量較穩(wěn)定的低密度含水泡沫，從而改變了井筒內(nèi)氣水流態(tài)。在地層能量不變的情況下，提高了出水氣井的帶水能力，將井底積液攜帶到地面，從而達(dá)到排水采氣的目的。1.氣泡效應(yīng)

泡沫藥劑首先是一種起泡劑，她只需要使氣井起泡劑濃度為100~200mg/L,就能使油管中氣水兩相流動狀態(tài)發(fā)生顯著變化，使氣水兩相介質(zhì)在流動過程中高度泡沫化，其結(jié)果是使井內(nèi)流體密度幾乎降低10倍。如果不加起泡劑時氣流舉水至少需要3m/s的井底氣流速度，加起泡劑后只需要0.1m/s的氣流速度就可能將井底積液以泡沫形式帶出井口。2.分散效應(yīng)

在氣水同產(chǎn)井中，無論什么流態(tài)，都不同程度地有大大小小的液滴分散在氣流中，這種分散能力，取決于氣流對液相的攪動、沖擊程度。攪動越猛烈，分散程度越高，液滴越小，就越容易被氣流帶至地面。

氣流對液相的分散作用，是一個克服表面張力的過程，分散得越小，比表面就越大，需做的工就越多。而泡沫助采劑是一種表面活性劑，它只需在產(chǎn)層中下入30~50mg/L,就可將表面張力從30~60mN/m降低到16~30mN/m.由于表面張力大幅度下降，達(dá)到同一分散程度所做的功將大大減少?；蛘哒f，在同一氣流沖擊下，水相在氣流中的分散大大提高，這就是助采劑的分散效應(yīng)。3.減阻效應(yīng)

減阻劑主要是一些不溶的固體纖維、可溶的長鏈高分子聚合物及締合膠體，而且主要應(yīng)用于湍流。然而，開采過程中，天然氣流對井底及井筒里液相的劇烈沖擊和攪動，所形成的正是一種湍流混合物，既有利于泡沫的生成，也符合減阻劑的動力學(xué)條件。4.洗滌效應(yīng)泡排藥劑通常也是一種洗滌劑，它對井底附近地層孔隙和井壁的清洗，包含著酸化、吸附、濕潤、乳化、滲透等作用，特別是大量泡沫的生成，有利于將不溶性污垢包裹在泡沫中被帶出井口，這將解除堵塞、疏通流道，改善氣井的生產(chǎn)能力。二、泡沫排水起泡劑及其性能要求1.起泡劑的性能（1）氣泡能力強(qiáng)（2）泡沫攜液量大（3）泡沫的穩(wěn)定性適中（4）在含凝析油和高礦化水中有較強(qiáng)的起泡能力2.起泡劑類型及其評價方法1）起泡劑類型序號起泡劑名稱類型氣井條件1烷基磺酸鹽或烷基苯磺酸鹽陰離子型氣水井2烷基酚聚氧乙烯鏈非離子型含礦化水氣井3有機(jī)硅化合物、酒精廠發(fā)酵后殘液兩性含礦化水和凝析油氣井4丙烯酰胺和乙酰丙酮丙烯酰胺共聚物高分子聚合物含礦化水和凝析油氣井5起泡劑：磺酸鹽類、硫酸醇酯、烷基聚氧乙烯醇酯穩(wěn)定劑：羧甲基纖維素、環(huán)烷皂等復(fù)合物含礦化水和凝析油氣井6固體起泡劑：組分如聚氧乙烯烷基醚、聚二乙醇、尿素復(fù)合物含礦化水和凝析油氣井表6-14國外起泡劑主要類型2）起泡劑的評價方法（1）氣硫法（2）羅氏米爾法3.起泡劑的選擇（1）井溫（2）凝析油、H2S、CO2含量（3）水礦化度（4）親憎平衡值（HLB）（5）表面張力（6）臨界膠束濃度（C.M.C）（7）穩(wěn)定性三、泡沫排水采氣適用范圍及工藝設(shè)計優(yōu)點

:1)投資小、經(jīng)濟(jì)效益顯著;2)設(shè)備配套簡單，管理施工方便;3)易于推廣.缺點:1)要求井有一定的自噴能力，自噴能力喪失的水淹井須輔之以放噴或其他誘噴措施，以恢復(fù)自噴能力;2)需定時定量向井筒添加泡排劑，工藝的排液能力不高，一般100m3/左右，氣液比比較小;3)井身結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格;4)工藝參數(shù)的確定難度較大.第六節(jié)其他排水采氣工藝一、氣舉排水采氣工藝氣舉是一種舉升井下流體的方法。這種方法是通過某種機(jī)械手段，把具有較高壓力的氣體注入到井筒中，用作舉升液流的介質(zhì)。氣舉可分為①連續(xù)氣舉、②間歇氣舉、③柱塞氣舉三種①連續(xù)氣舉：就是將高壓氣體連續(xù)地注入氣舉管內(nèi)，使井筒中的液體充氣并減輕產(chǎn)出液混合物的密度，達(dá)到降低井底壓力的目的，在地層與井底之間形成足夠的生產(chǎn)壓差，從而獲得所需的產(chǎn)量。②間歇氣舉：就是周期性地向井筒注入高壓氣，靠高壓氣的膨脹能將積聚在井筒中的液體舉升到地面的一種舉升方法。③柱塞氣舉：間歇氣舉的一種特殊形式，柱塞作為一種固體的密封界面，將被舉升的液段與舉升氣體分開，減少氣體竄流和液體回落，以提高氣舉的效率。連續(xù)氣舉優(yōu)點:

1)工藝井不受井斜、井深和硫化氫限制及氣液比影響;2)排液量大,單井增產(chǎn)效果顯著;3)可多次重復(fù)啟動,與投撈式裝置配套，可減少修井作業(yè)次數(shù);4)設(shè)備配套簡單，管理方便;5)易測取液面和壓力資料，設(shè)計可靠，經(jīng)濟(jì)效益高缺點:1)井受注氣壓力對井底造成的回壓影響，不能把氣采至枯竭;2)需要高壓氣井或工藝壓縮機(jī)作高壓氣源;3)套管必須能承受注氣高壓;4)高壓施工，