气举排水采气分析

2020/2/2812019年7月气举排水采气施工现状及建议铭华石油2020/2/282一、气井的液体来源二、垂直管气液两相流态三、井底积液的产生及影响四、气举排水工艺五、实例分析及建议2020/2/283气井的液体来源1.底水的锥进和边水的指进随着采油、气速度增大，水锥不断上升，突破进入井底，造成油水或气水同产，使油、气产量减少。或随油、气藏不均衡开采而引起边水在侧向推进中,沿着流线局部先期突进。2.层间水隔层条件不好或固井质量不合格，气层压力下降使上、下层的水进入气层。3.地层中的游离水或烃类凝析液进入井筒许多气井不仅产气而且产出凝析油和水。当气藏压力低于露点压力时，液态凝析物就会随气体一起产出;当油藏压力高于泡点压力，凝析油先以气相形式随气体一起进入井筒，然后在油管或分离器中凝结。地层水滞留水气藏外部水气藏内部水凝析水沉积水底水凝析水间隙水钻井滞留水边水封存水开采中措施用水层间水裂缝水加深钻井滞留水气藏水种类统计表2020/2/284气井的液体来源当饱和气体或半饱和气体进入进入井筒时，在射孔处不会有液体析出，但在井筒上部可能会发生凝析现象。因为在生产管柱中，凝析处压力梯度会升高，并且与流速也有关，凝析后液体会滑落并堆积。在温度和压力都高于露点的温度和压力时，水会一直以水蒸气的形式存在，但当温度和压力降到露点以下时，部分水蒸气会凝析成液相。如果凝析发生在井筒中，且气体流速低于临界流速，就无法携液至地面，从而造成井底积液。2020/2/285气井的液体来源4.其他1.孔隙水：压力下降，孔隙格架变形，将其中的水挤出。2.封存水：很小的喉道中的地层水随压力下降渗出。3.裂缝水：压力下降，挤压出裂缝中的水。4.滞留水：钻井及措施用水滞留。液体类型出水特征底水采水矿化度与压降程度有关，可能逐渐升高，也可能突然升高边水层间水采出水矿化度突然升高，随时间的推延，产水量增大，有局限性凝析水矿化度零~弱（5g/l），产出物水气比为0.3~2cm3/m3孔隙水矿化度高，随时间推延，产水量降低封存水裂缝水采出水矿化度较高，但通常与地层水矿化度不同，随时间推迟，产水量增大地层水出水特征表2020/2/286一、气井的液体来源二、垂直管气液两相流态三、井底积液的产生及影响四、气举排水工艺五、实例分析及建议2020/2/287水力学中气液两相管流是否要划分流态，不同学者有不同主张其中Orkiszewski（奥齐思泽斯基1967）等学者主张流态划分，以Orkiszewski为例，认为垂直管中气液两相混合物向上流动时，一般有泡状流、段塞流、过渡流与环雾流。想要研究气井中液体的影响，首先要了解流动条件下气液两相的相互影响。垂直管气液两相流态2020/2/288当气液两相混合物中含气率较低时，气相以分散的小泡分布于液相中，在管柱中央的气泡较多，靠近管壁气泡较少，小的气泡都近似球形。气泡上升速度大于液体的流速，而混合物的平均流速较低。特点是:气体为分散相，液体为连续相；气体主要影响混合物密度，对摩阻的影响不大，而滑脱现象比较严重。垂直管气液两相流态-泡状流2020/2/289当混合物继续向上流动时，压力逐渐降低，气体不断膨胀，含气率增大，小的气泡相互碰撞聚合而形成大的气泡，其直径接近于管径；气泡占据了大部分管子界面，形成一段液一段气的结构。气体段塞行似炮弹，其中也携带液体微粒。在两个气段之间，是夹杂小气泡向上流动的液体段塞。这种弹状气泡举升液体的作用很像一个破漏的活塞向上推进。在段塞向上运动的同时，弹状气泡与管壁之间的液体层也存在相对运动，称之为液体回落。虽然如此，在这种流型下，液、气间的相对运动就要较泡状流小，滑脱也小，段塞流是两相流中举升效率最高的流型。垂直管气液两相流态-段塞流2020/2/2810液相从连续相过渡到分散相，气相从分散相过渡到连续相，气体连续向上流动并举升液体到一定高度，然后液体回落、聚集，而后又被气体举升，这种混杂的、震动式的液体运动是过渡流的特征，也称为震动流。垂直管气液两相流态-过渡流2020/2/2811当含气率更大时，气相汇合成气柱在管柱中流动，液体则沿着管壁成为一个流动的液环，这时管壁上有一层液膜；通常总有一些液态被夹带，以小液滴的形式分布在气柱核心中。垂直管气液两相流态-环雾流2020/2/2812垂直管气液两相流态在气井生产过程中，可能会出现一种或多种流型，下图是一口气井从投产到停产关井过程中的流型变化。（假设油管没有下到射孔段中部，因此从油管鞋到射孔段中部，流体是在套管内流动）2020/2/2813一、气井的液体来源二、垂直管气液两相流态井底积液的产生及影响四、气举排水工艺五、实例分析及建议2020/2/2814井底积液的产生及影响判断：在气井生产过程中，通常产气量下降会导致产液量上升，这种现象一般会引起井筒积液，最终使气井报废或产量极低且不稳定。如果发现及时，通过采取各种举升方法排出液体，可以将气井产量的损失降到最低。气井井底积液主要表现在以下几个特征：1.流量递减曲线出现严重的不稳定形态能够反映井下积液现象。2020/2/28152.由于气体密度远低于水和凝析油的密度，当测试工具遇到油管中液面时，压力梯度曲线出现明显拐点且斜率会有明显变化。井底积液的产生及影响3.压力计测压出现峰值或压力急剧上升。4.套压升高且油压下降。5.氯离子含量基本接近气藏地层水的一般氯离子的含量。6.环空液面上升或不产液。2020/2/2816井底积液的产生及影响产生：地层天然气进入气井井底向地面流动，在井筒垂直管道流动过程中，需要克服摩擦阻力、液体滑脱损失等，当地层压力足够高，气体流速足够大，可以将一部分液体携带到地面。流速较大时会形成雾流，液滴分散在气体中，只有少部分液体滞留在油管或生产套管中。当地层压力降低时，在克服各种井筒损失后，井口剩余压力随之降低，在气井无法达到临界携液流量后，液体就会逐渐堆积在井底形成井底积液。对于接近经济效益下限的低产气井，优化配产和排除井底积液可使气井连续生产。但有些高产气井，当油管尺寸大或井口压力过高时也会产生井底积液。影响：井底积液会形成不稳定的段塞流，并导致气井产量下降。如果不能连续排除井筒积液，最后可能导致气井产量下降，甚至停产。2020/2/2817一、气井的液体来源二、垂直管气液两相流态三、井底积液的产生及影响气举排水工艺五、实例分析及建议2020/2/2818工艺简介气举排水采气是依靠外来高压气源或压缩机，向井筒内注入高压气体与产层产出流体在井筒中混合，降低井筒内流体的密度及其静水压力，从而降低井底流压，使产层流体流入井筒并被举至地面的一种排水采气方式。2020/2/2819流程简介油管气井1计量站气井2气源分离器排污罐总进气缓冲器一级缓冲器一级压缩二级冷却二级缓冲器二级压缩一级冷却三级缓冲器三级压缩三级冷却脱水塔压力保持阀缓冲器油套环空压缩机天然气压缩助排工艺流程图2020/2/2820过程分析当气井水锁停产时，油套管内的液面在同一位置。当高压气体进入油套环空后，环空内的液面被挤压下降，如不考虑液体被挤入地层，油套环空内的液体则全部进入油管，油管内的液面上升，在此过程中压缩机的压力不断升高。当油套环空内的液面下降到油管管鞋时，压缩机压力达到最大，称启动压力。环形液面达管鞋高压气体地层h2停产时地层h1套管油管2020/2/2821过程分析注入气体进入油管与油管内的液体混合，液面不断上升，直至喷出地面，在开始喷出之前，井底压力大于或等于地层压力，喷出之后由于油套环空仍继续进气，油管内液体继续喷出，使混有天然气液体密度进一步降低，井底压力相应降低，压缩机压力也随之下降，当井底压力低于地层压力时，地层流体就流入井内。由于地层出液使油管内混气液体密度稍有增加，因而压缩机压力又有所上升，经过一段时间后趋于稳定，达到稳定生产状态，此时压缩机压力称为工作压力。时间压力0PeP0气举时压缩机压力变化液体排除地面高压气体地层h32020/2/2822过程分析如当液面高度h3时压缩机停止作业，油管内部分液体回落，并且地层进行短暂井筒续流，液面重新升高，此时液面高度h3＜h4≤h1，所以压缩机重新启动后，必须将这段时间内恢复的液体△h=h4-h3重新排出去，如果当液面降至h3时再次停机作业，残留液面高度仍为h3。所以反复停开机排除井底固有的积液有限，大大降低了压缩机的工作效率，恢复生产的层位和产能有限，特别对于水平井的水平段积液的排除更是有限。并且过于频繁重复的停开机作业，反复的使压缩机达到最大压力，这势必会加大压缩机的损耗及能耗，增加作业成本。停机时地层h4h3……………………………………2020/2/2823一、气井的液体来源二、垂直管气液两相流态三、井底积液的产生及影响四、气举排水工艺实例分析及建议2020/2/2824实例分析水平井示意图地层h4h3……………………………………以目前长深登平23井为例，本井初期日产气4.8万方，日产液39方，随着地层压力下降，2015年开始间开生产，开井日产气0.4万方，日产液0.8方。目前压缩机助排生产，受电机功率限制，日开机作业2次，每次5-6个小时，间歇性出液，日开机约12小时，日排液4-5方，但在停机这12小时内液面进行恢复，液面重新升高，当再次开机作业时势必将停井这段时间内恢复的液体重新排出去，并且注气压力会对地层形成一定回压，如果油管压力、油套环空压力、地层压力不匹配，井筒积液还会被压回地层，因此大大降低了压缩机的工作效率，还增加了压缩机的运行负荷。因此建议施工时首先关闭进站阀门，套管增压注入，压制液面，增加弹性势能，达到启动压力，接着套管加大排量注入，最大限度举升井底积液，激活气井自喷，最后调整排量，保持高于临界携液量，打开进站阀门连续排液生产。所以压缩机进行连续性作业才能快速排出井底积液，并且能保证压缩机长时间在稳定生产状态工作，保持稳定的工作压力和负荷，减少损耗。基于目前的实际情况，建议适当缩短停机时间，以降低停机时液面的恢复高度。或者如果管线及井口设备条件允许，压缩机开机作业时关闭进站阀门，井口产气全部用来压缩机反复举水作业，最大限度的将井底积液排除后，再进行停机进站生产及液面恢复，达到较高产能和经济效益。2020/2/2825汇报完毕！请批评指正！