天然气井排水采气技术研究与应用.pdf

第 3 7卷第 3期 天 然 气 勘 探 与 开 发 天然气井排水采气技术研究与应用 薛方 刚 1 ． 西安石油大学 石油工程学院 薛刚计 2 ． 中国石 油长庆 油田第二采气厂 摘 要 天然气井 中常有烃类凝析液以及地层水的流入。随着 天然气 的不断开发 ， 井底含 水量往往 也越 来越 大 ． 特别是对于产量较低 、 井底压力低 、 气流速度 比较慢 的气井很容易形成一定量的积液 ， 产生液柱。 很大程度影响 了天然 气的产 量． 严重的甚至压 死井 。以榆林 南区气井和子洲气 田气井为例分析评价常见排水采气工艺的优缺点 对常见 的排 水采气技术进行研究分析 ， 。为进一步开发含水气井提供理论经验和技术指导。表4参4 关键字 携 液井筒积液排水采气现场应用 0 引言 天然气在开 发过程 中受井底 积液的影响 比较 大。人们为了排 出井底积液 ，根据不同的地质情况 编制了不 同的排水采气技术 。 目的是能够有效的 、 及时的排 出井底积液 。 从而保证气井稳定生产 ， 提高 有水气藏 的采收率。常见 的排水采气技术有泡沫排 水采气 、 气举排水采气 、 电潜泵排水采气 、 优选管柱 排水采气 、 射流泵排水采气等⋯。 榆林气 田低产低效井较多 ， 在开发过程 中， 由于 气井产量较低 ，气流速度较慢 ，不能将液体带出井 口， 井口产液量小于地层出液量 ， 常 出现气井井筒积 液现象 ， 抵消地层能量 ， 降低井口压力和产气量。子 洲一 米脂气 田目前投产的 6 6口气井 中， 配产小于等 于 i x l O m3 ／ d的气井 3 3口， 由于产量无法满足临界 携液流量 ， 存在不同程度的积液 ， 不能够平稳连续生 产。 榆林气 田通常采用泡沫排水采气工艺 ， 近几年也 有速度管柱排水采气技术首次在子洲气田应用。均 取得了 良好的工业效果。 无论哪种排水采气工艺其 目的都是将井底积液 带到井 口。 所 以就必须研究气体 的携液能力。 这方面 的研究主要是 T u r n e r 利用液滴模型提 出了气体携 液能力和临界速度以及西南石油大学李闽得到椭球 形液滴模型[2 1 。后者提出的最小携液流速为 s一 2 相应最小携液产量或临界产量公式为 2 -5 10 等 式中 A 油管横截 面积 ， m ； P井底压力 ． MP a ； 井底温度 ． K z p ， T条件下的气体偏差 因子 ， 无因次量 ； 携液临界流量 ， m 3 ／ d 。 为 了保证 自喷井 的积 液被 带到 井 口 。必 须保证 自喷气流速度大于临界携液速度。常见的排水采气 技术都是为了降低井底回压。下面总结几类常见的 排水采气工艺。 1 泡沫排水 采气 技术 1 工艺原理 向含水井筒 中投入一定量的起泡剂 ，在气流的 作用下产生大量低密度气泡 ， 减小了井筒能量损失 。 减少了气体滑脱效应 ， 提高了气体 的携液能力。 该技术适用于有 自喷能力的气井 、油套管连通 性好 、 油管至少下到气藏顶部的气井 。 对于油管不连 通气井可 以通过加固体泡排棒实现排水采气。该技 术对设备和工具要求低 、 成本低 、 见效快。在各个气 田有很广范的应用。 泡沫排水采气技术的难点和关键在于对起泡剂 的选择以及起泡剂的注入浓度 、 加注量 、 加注时机的 把握『 3 _ 。这些 因素与气井的压 力 、 气体性质有关 ， 只 作者简介 薛方刚 ， 男，1 9 8 7 - 出生 ， 西安石油 大学石 油工程 学F2 0 1 1 级油气田开发工程专业在读硕 士研 究生。地址 7 1 0 0 6 5 陕西省 西 安市电子二路 东段 1 8 号西安石 油大学石油工程学院研 1 1 1 班1 7 9 邮箱。 电话 1 8 7 9 1 4 8 8 9 9 1 。E - ma i l f a n g g a n g ． x 1 6 3 ． c o m 49 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 4 年 7月出版 有把握好才能取得良好的排液效果。 2 实例分析 榆林气 田南区气井近7 0 ％属于低产 ， 低效井 。 在 投产一段 时间后产量变小 ， 井底压力小 ， 并含有凝析 油， 井底形成了一定量的积液 ， 影响了气井产能 。该 区块生产井开发情况如表1 ， 该区块适合使用泡沫排 水采气技术 。 表1 榆林气田南区生产气井分类 在此情况下 ， 2 0 1 0 年榆林南区气井实施泡沫排 水采气工艺 ， 共实施3 7 口井1 8 9 井次 ， 结果如表2 表2 2 0 1 0 年榆林南区气 井泡排统计 由表 2 可 以看 出泡 沫 排水 工 艺 对榆 林 南 区 大 多 数气井都有很好的效果 。泡排效果好的井次达到了 7 1 ． 9 6 ％。以该区块中某口井为例 ， 实验了5 天平均生 产油套压从6 ． 6 MP a 减小到0 ． 4 MP a ，日产 量从0 ． 7 x 1 0 m ff d 增加到 1 ． 3 x l 0 4 m3 ／ d 。 泡沫排水采气技术在榆 林南区气田产生了良好的开发效果。 2 优选管柱排水 采气技术 1 工 艺原理 通过缩小油管内径 ， 减小气液流动截面 ， 提高气 液流速 ， 从而更多的将积液带到地面 。 充分利用气井 自身能量实现连续排液生产。 该技术施工简单 、 工艺 成熟 、 投资少 、 对设备的要求低 。 油管直径过小 ， 虽然 能够提高气液流速 ， 但会增大摩阻损失 ． 所 以 ， 只能 根据气井的实际情况来确定油管直径。 根据实际应用情况人们对优选管柱排水采气技 术做了改进 、 优化也被称为速度管柱排水采气 。此 项技术 已经被投入应用 ， 并取得了良好的工业效果 。 该工艺原理 向油管内下入连续的同心油管 ， 并 留有 一 定的环空。 前期井底压力相对高时 ， 可用优选管住 排水采气工艺排出积液 。到了后期 自喷压力不够大 时 ， 可向环空 中注入高压气体 ， 增加井底回压 。 从而 更有效的带出井底积液 。 5 0 2 实例分析 下面以子洲气田的实际应用为例分析改进后的 优选管柱排水采气技术。 子洲气田在 2 0 1 1 年 以前以 泡沫排水采气为主 ，但是该气 田中存在甲醇和高矿 化度凝析油以及地层水 ， 严重影响了泡沫排水效果。 表 3详细地列出了子洲气 田 2 0 1 0年和 2 0 1 1 年泡排 效 果 表3子洲气 1 1 2 0 1 0 2 0 1 1 年气 井泡排效果对 比 从表 3中可 以看出该 区块泡排效果不是很好 。 原 因是子洲气 田气井水质均呈现 C a C I 水型 ， C l 一 含 量在 3 5 - 3 1 ～ 1 4 7 3 4 7 ． 9 3 m g ／ L ， 平 均为 1 3 0 5 2 ． 3 9 m g ／ L 矿化度为 3 l 1 ． 2 6 2 3 8 5 2 9 ． 5 1 ． 0 m g ／ L ， 总矿化度平均 2 2 9 3 6 ． 2 5 m g ／ L 。 针对这样的情况 ， 子洲气田使用了改 进的优选管柱排水采气技术 。该技术在子洲气 田取 得了良好的效果 。见表 4 。 表4改进的优选管柱排水采气前后对比表 该井在使用改进的优选管柱排水采气技术后产 气量和产水量均明显增加 ， 3个 月的增产量达 到了 6 0 ． 5 2 3 7 x1 0 m 。 3 电潜泵排水采气 技术 使用多级离心泵将井筒 中的积液抽汲到地面 ， 降低井筒的液柱 ， 使气井恢复生产。 该工艺适合产液 量大 、 产液快的气井和已经压死的气井。 该技术见效 快 、 出液多、 效果 明显 。 缺点是对设备要求高 ， 离心泵 的代价较高 ， 投资大。 4 柱塞气举 排水 采气技术 利用关井期 间储 存在柱塞下方的天然气 的能 量 ， 通过开井时在柱塞上部 、 下部产生的压差 ， 将柱 塞和井 内液体举升到地面。 在举升过程中， 柱塞作为 液柱和举升气体之间的机械界面， 起到密封作用 ， 防 止气体窜流和减少液体滑脱 。 提高举升效率。 气举的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7 卷第 3 期 天 然 气 勘 探 与 开 发 目的是将高压气从油套环空或油管 内注入 ，以降低 管柱内液柱的压力， 提高气井举升能力。 该技术能够有效的防止气体上串．减少气体的 滑脱损失。要求气井有足够的井底压 力和产气量 ， 同时对套管的抗压性也有一定的要求。 5 结 论 1 天然气气井在开发过程中应根据不同的实 际情况选择与其相适应的排水采气技术 ．才能有效 地连续地排出气井积液 ， 使气井正常开发。 2 天然气井在开发中后期 ， 一般使用单一排水 采气工艺很难高效地排出井底积液。可根据情况改 变现行工艺或者使用复合排水采气工艺。从而满足 复杂的含水气 田的高效开发 。 参考文献 1 杨川东． 采气工程[ M] ． 北京 石 油工业 出版社 ， 1 9 9 7 ． 2 李 闽 ， 郭平， 张 茂林 ， 等． 气井连续携液模型 比较 研究[ J 】 ， 西 南石油学报 ． 2 0 0 2 ． 3 阎云 和． 气井 带水 条件 和泡 沫排 水 实践 [ J J ． 天然 气工 业． 1 9 83 ． 4 曹和平， 张 书平， 白晓弘， 等． 速度管柱 系统研制 与应用【 J ] ． 石 油机械， 2 0 1 1 ， 3 9 1 0 1 1 3 一 l 1 5 ． 修改 回稿 日期2 0 1 3 1 1 - 1 5 编辑文敏 ◆。◆ ◆一 ◆-．-。◆-◆-◆一◆_．- ◆-◆-◆_ ．- ◆-●-◆-．--●-◆- ◆-◆-◆-◆◆-◆_．． ◆-◆-．_-◆- ◆- ．-◆-◆-◆-．．-◆ ◆ 上 接 2 7 页 参考文献 1 李 五忠 ， 王一兵 ， 崔思华 ， 等． 沁水盆地南 部煤层气 田煤层 气 成藏 条件 分析 f J 】 ． 煤 田地质与勘探 ， 2 0 0 3 ， 4 2 2 3 2 6 ． 2 汪 曾荫 ， 刘汉男 ， 唐锦秀 ， 等 ． 华北地 台晚古生代 含煤 地层 多重划分[ J ] ． 华北地质矿产杂志， 1 9 9 6 ， 3 1 9 2 3 ． 3 尚冠雄． 华北晚古 生代聚煤 盆地造盆 构造述 略[ J 】 ． 中国煤 田地质 ， 1 9 9 5 ， 6 2 1 - 6 ． 4 李宝芳 ， 温显端 ， 李贵东 ． 华北石炭 、 二叠 系高分辨层 序地 层分 析[ J ] ． 地 学前 缘 中国地 质 大学 ， 北京 ， 1 9 9 9 ， 6 6 81 93 ． 5 陈世悦 ， 刘焕杰． 含煤建造露 头层序地层分析[ J 】 ． 煤 田地质 与勘探， 1 9 9 5 ， 4 2 1 3 1 7 ． 6 Va i l P R， Mi t c h u mJ r R M,T h o mp s o n I I I S ． S e i s m i c s t r a t i g r a p h y a n d g l o b a l c h a n g e s o f s e a l e v e l p a r t 3 r e l a t i v e c h a n g e s o f s e a l e v e l f r o m c o a s t a l o n l a p 【 C 】 ． M P a y t o n C E ． e d ． S e i s m i c S t r a t i g r a p h y Ap p l i c a t i o n S t o Hy d r o c a r b o n E x p l o r a t i o n ． AAP G Me mo i r ． 1 9 7 7． 2 6 6 3 8 1 ． 7 宋 万超 ， 刘波 ， 宋新民． 层序地层学概念 、 原理 、 方法及应用 [ M] ． 北京 石油工业出版 社 ， 2 0 0 3 ． 8 李增学． 内陆表海聚 煤盆地的层 序地 层分析[ J 】 _ 地 球科学 进 展， 1 9 9 4 ， 1 1 6 6 5 7 0 ． 9 尚冠雄主编． 华北地 台晚古生代煤地质学研究【 M 】 ． 太原 山 西科学技术 出版社， 1 9 9 7 ． 1 0 程东 ， 柴东浩 ， 程保洲 ． 华北晚古生 代含煤岩 系以层序古 地 理 为背 景的 聚煤 特征 [ J J ． 华 北地质 矿产杂 志， 1 9 9 6， 1 2 4 5 8 7 5 9 4 ． 1 1 邵龙义 ， 鲁静 ， 汪浩 ， 等． 近海型含煤岩系沉积学及层序地 层学研究进展 古地理学报 ， 2 0 0 8 ， 1 0 6 5 6 1 5 7 0 ． 1 2 邵龙义 ， 何 志平 ， 鲁静 ， 等． 环渤海湾西部石炭 系一 二叠系 层序地层及聚煤作用研究【 M】 ． 北京 地质 出版社 ， 2 0 0 8 ． 修改 回稿 13期2 0 1 4 0 5 1 2 编辑王晓清 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m