第一篇：柱塞氣舉排水采氣工藝在含硫氣井中的應(yīng)用

柱塞氣舉排水采氣工藝在含硫氣井中的應(yīng)用

川東北地區(qū)各氣田普遍含硫，隨著氣田開發(fā)程度的逐步增大，特別是石炭系氣藏，大部分已產(chǎn)地層水。氣水井的出水特征差異較大，井口壓力不斷降低，管理、開發(fā)難度不斷增大。特別是針對(duì)部分具有井深、小產(chǎn)氣量、小產(chǎn)水量等特點(diǎn)的氣水同產(chǎn)井，傳統(tǒng)的泡排工藝已出現(xiàn)不適應(yīng)性，需要探索新的排水采氣接替工藝。同時(shí)采用中心站的管理模式，取消了單井站，井站無人值守。間歇生產(chǎn)人工開關(guān)井受值班時(shí)間的制約具有隨意性，由于人工進(jìn)行間歇開關(guān)井，存在諸多不利因素，如開關(guān)井時(shí)間制度，工作量、人員配置、交通等矛盾。如何延長(zhǎng)氣水同產(chǎn)井的自噴生產(chǎn)期、如何將傳統(tǒng)意義的間歇生產(chǎn)人工開關(guān)井過渡到自動(dòng)化間歇生產(chǎn)、如何解決柱塞氣舉工藝所涉及到一系列工具的抗硫性能是要面臨的一大課題。

為了達(dá)到理想的開采效果，針對(duì)氣水同產(chǎn)井的實(shí)際井況，開展了國(guó)內(nèi)首次柱塞氣舉排水采氣工藝在含硫的氣水同產(chǎn)井的先導(dǎo)性試驗(yàn)。通過對(duì)柱塞排水采氣工藝原理、工藝要求等進(jìn)行研究，優(yōu)化地面抗硫配套工具，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的開采目的，逐步形成了含硫的氣水同產(chǎn)井的柱塞氣舉排水采氣工藝配套技術(shù)。該工藝對(duì)延長(zhǎng)低壓間歇?dú)饩烊荒芰可a(chǎn)期，優(yōu)化地面管理、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效提高經(jīng)濟(jì)效益，并最終提高含硫的氣水同產(chǎn)井的采收率具有十分重要的指導(dǎo)意義。

一、柱塞氣舉工藝原理及參數(shù)設(shè)計(jì)

1、柱塞氣舉排水采氣工藝原理及要求

(1)柱塞氣舉排水采氣工藝原理

柱塞氣舉是將柱塞作為氣液之間的機(jī)械界面，利用氣井自身能量推動(dòng)柱塞在油管內(nèi)進(jìn)行周期地舉液，能夠有效地阻止氣體上竄和液體回落，減少液體滑脫效應(yīng)，增加間歇?dú)馀e效率。柱塞氣舉過程井筒油套壓變化見圖1。

圖1 柱塞舉升過程油壓、套壓變化示意圖

當(dāng)控制薄膜閥關(guān)閉時(shí)，柱塞在自身重力作用下在油管內(nèi)穿過氣液進(jìn)行下落。在關(guān)井瞬時(shí)，套壓可能下降也可能不變，套壓下降時(shí)由于套管中的氣體繼續(xù)向油管膨脹，使油套壓趨近平衡，這時(shí)油壓會(huì)相應(yīng)升高，之后套壓由地層供氣能力控制;關(guān)井初期，油壓恢復(fù)較快，之后油壓由地層供氣能力控制。

柱塞下落到達(dá)井下卡定器位置處，撞擊卡定器的緩沖彈簧，液面通過柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚集。

地面控制器控制薄膜閥打開，生產(chǎn)管線暢通，套管氣和進(jìn)入井筒內(nèi)的地層氣向油管膨脹，到達(dá)柱塞下面，推動(dòng)柱塞及上部液體離開卡定器開始上升，直到柱塞到達(dá)井口。開井后，氣體從井口產(chǎn)出，油壓迅速降低，柱塞逐漸加速上升;同時(shí)套管氣體進(jìn)入油管舉升柱塞，套壓下降。

環(huán)空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續(xù)上行，液體到達(dá)井口后，由于控制閥節(jié)流，油壓又開始增加;當(dāng)柱塞到達(dá)井口后，油壓會(huì)繼續(xù)增加，套壓降到最小值。

根據(jù)設(shè)置的關(guān)井時(shí)間，地面控制器控制薄膜閥關(guān)閉生產(chǎn)管線，柱塞再次在自身重力作用下開始下落。(2)工藝要求

① 氣井具有一定的產(chǎn)能，帶液能力較弱的自噴或間噴生產(chǎn)井。② 日排液量小于30 m3。

③ 氣液比大于每千米250 m3/m3。

④ 國(guó)內(nèi)一般井深H≤4 000 m(國(guó)外資料可以達(dá)5 000 m)。⑤ 井底有一定深度的積液。

⑥ 油管完好暢通、管串上工具內(nèi)徑和油管統(tǒng)一。⑦ 井底清潔，無泥漿等污物。

2、相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

在Foss & Gaul圖版技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用柱塞舉升數(shù)值模擬技術(shù)，借助現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，模擬求解柱塞的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。結(jié)合氣井產(chǎn)能擬穩(wěn)定態(tài)的IPR，系統(tǒng)設(shè)計(jì)柱塞舉升的工作參數(shù)，使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)處于最佳，試驗(yàn)井TS12井及L12井參數(shù)設(shè)計(jì)如下。(1)TS12井柱塞氣舉工藝參數(shù) ① 依靠該井自身能量進(jìn)行生產(chǎn)。② 卡定器下入深度：3 929 m。③ 運(yùn)行周期：3~8次/天。

④ 預(yù)計(jì)產(chǎn)水：10~15 m3/d(初期水量較大)。⑤ 預(yù)計(jì)產(chǎn)氣：(1~1.5)×100000 m3/d。(2)L12井柱塞氣舉工藝參數(shù) ① 依靠該井自身能量進(jìn)行生產(chǎn)。② 卡定器下入深度：3 727.6 m。③ 運(yùn)行周期：3~8次/天。

④ 預(yù)計(jì)產(chǎn)水：4~10 m3/d(初期水量較大)。⑤ 預(yù)計(jì)產(chǎn)氣：(1~1.8)×100000m3/d。

二、含硫氣井柱塞氣舉工藝優(yōu)化

由于柱塞氣舉工藝在國(guó)內(nèi)還沒有在含硫氣水同產(chǎn)井中應(yīng)用的先例，因此在開展試驗(yàn)前，充分借鑒四川氣田廣安區(qū)塊5口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際情況，結(jié)合試驗(yàn)井的具體井況，對(duì)卡定器設(shè)計(jì)的合理性、氣源連接管線、薄膜閥控制系統(tǒng)動(dòng)力氣源優(yōu)化等三個(gè)方面進(jìn)行了深入思考，并進(jìn)行工藝優(yōu)化，最終取得現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的成功。

1、卡定器、緩沖彈簧設(shè)計(jì)整體優(yōu)化

在廣安區(qū)塊實(shí)施柱塞舉升工藝的5口井中，部分井的卡定器+緩沖彈簧在井下發(fā)生位移(圖2)。分析認(rèn)為是井下工具設(shè)計(jì)缺陷所致，緩沖彈簧的密封性不好，在柱塞工藝井下工具發(fā)生位移后，將對(duì)氣井安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。

圖2 打撈出井的卡定器、緩沖彈簧

有些卡定器、緩沖彈簧上設(shè)計(jì)有密封膠皮，用來起密封作用阻止液體回落。這種想法初衷是好的，但是走進(jìn)了思維誤區(qū)。首先，卡定器是安裝在油管接近底部，不是安裝在油管的中部，基本上不存在回落問題;其次，分析生產(chǎn)過程可以知道，不管是開井還是關(guān)井恢復(fù)過程中，液體主要是從地層流入井筒再進(jìn)入油管，不然柱塞也就沒有液體可帶;另外，膠筒的存在對(duì)鋼絲作業(yè)打撈造成一定的困難。針對(duì)卡定器、緩沖彈簧設(shè)計(jì)上存在缺陷，為確保川東北氣礦

含硫氣井的卡定器能卡得住、卡得穩(wěn)，對(duì)卡定器、緩沖彈簧進(jìn)行了改進(jìn)(圖3)。借助試驗(yàn)井修井作業(yè)的時(shí)機(jī)，預(yù)先在卡定器位置下入節(jié)流器工作筒，將節(jié)流器的坐放部件與緩沖彈簧整體結(jié)合，確保坐放能更加可靠。

圖3 采用節(jié)流器改進(jìn)卡定器、緩沖彈簧

2、氣源管線優(yōu)化改進(jìn)

柱塞氣舉工藝在廣安區(qū)塊的部分井中出現(xiàn)了高壓氣源軟管鼓泡的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅氣井的安全生產(chǎn)，所有實(shí)施井均被迫關(guān)閉，改為原生產(chǎn)流程開井生產(chǎn)。針對(duì)氣源管線鼓泡問題，分析認(rèn)為起泡原因是由于管線是由多層材料加工而成，加工過程中最外層和第二層之間留有空氣，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)過程中氣源軟管出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象。

針對(duì)該種情況提出的解決措施：將所有高壓軟管更換成高壓不銹鋼管，確?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全，不但解決了高壓軟管的安全隱患，而且美化了井場(chǎng)。

3、薄膜閥控制系統(tǒng)動(dòng)力氣源優(yōu)化

廣安區(qū)塊實(shí)施的柱塞氣舉工藝井均為非含硫氣井，因此，采用的是普通材質(zhì)的工具，直接連接油套環(huán)空，將油套環(huán)空中的天然氣直接作為薄膜閥控制系統(tǒng)的動(dòng)力氣源。針對(duì)川東北氣礦試驗(yàn)井的含硫情況，將井口防噴管、捕捉器等關(guān)鍵部位的工具改為抗硫材質(zhì)，同時(shí)將井站凈化氣管線來氣作為薄膜閥控制系統(tǒng)的動(dòng)力氣源(圖4)，以確保設(shè)備及人員的安全。

圖4 凈化氣管線來氣作為薄膜閥動(dòng)力氣源

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果評(píng)價(jià)

1、試驗(yàn)概況

通過前期論證，決定將柱塞氣舉排水采氣工藝應(yīng)用于川東北氣礦的TS12井和L12井兩口含硫的氣水同產(chǎn)井，試驗(yàn)概況如下： TS12井在未使用柱塞氣舉前，采用泡沫排水采氣工藝，每天不間斷連續(xù)加注起泡劑、消泡劑。每天加注HRQ-1型起泡劑25 kg，加注HRX-1型消泡劑25 kg，油壓5~6 MPa，套壓10~11.5 MPa，日產(chǎn)氣(1~1.1)×100000 m3，日產(chǎn)水12~13 m3。在完成坐放井下卡定器緩沖彈簧及地面配套流程安裝后，自2011年9月18日開始采用柱塞氣舉工藝生產(chǎn)，從柱塞控制模式入手進(jìn)行柱塞氣舉制度的摸索，由于TS12井地層能量較為充足，試驗(yàn)前實(shí)測(cè)地層靜壓為16.715 MPa，該井立足于“減少關(guān)井復(fù)壓時(shí)間、增加開井次數(shù)”，以期達(dá)到多產(chǎn)氣的目的。通過TS12井每次柱塞到達(dá)井口時(shí)間比對(duì)、柱塞運(yùn)行周期分析、開關(guān)井時(shí)井口油套壓變化的判斷，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過現(xiàn)場(chǎng)30余次的調(diào)試，初步摸索出適合TS12井的柱塞氣舉工藝制度，在采用時(shí)間控制模式、每天運(yùn)行9個(gè)周期的情況下，完全依靠天然能量生產(chǎn)，油壓2.2~8 MPa，套壓8~11.6 MPa，日產(chǎn)氣(1.2~1.5)×100000m3，日產(chǎn)水11.5~15m3。生產(chǎn)情況見圖5，可以看出柱塞完全可以代替泡排工藝，該井完全依靠天然能量，實(shí)現(xiàn)清潔開采，延長(zhǎng)氣井自噴生產(chǎn)期，推遲上其他工藝的時(shí)間。

圖5 TS12 井柱塞階段生產(chǎn)情況

藝間歇生產(chǎn)，每天加注HRQ-1型起泡劑8 kg，加注HRX-1 型消泡劑8 kg，油壓5~5.5 MPa，套壓7~8MPa，日產(chǎn)氣(1.1~1.4)×100000 m3，日產(chǎn)水4~5.5 m3。在完成坐放井下卡定器緩沖彈簧及地面配套流程安裝后，自2011年9月21日開始采用柱塞氣舉工藝生產(chǎn)，從柱塞控制模式入手進(jìn)行柱塞氣舉制度的摸索，由于L12 井地層能量較低，試驗(yàn)前實(shí)測(cè)地層靜壓為11.732 MPa，該井立足于“增加關(guān)井復(fù)壓時(shí)間、減少開井次數(shù)”，以期達(dá)到多產(chǎn)氣的目的。

圖6 L12 井柱塞階段生產(chǎn)情況

通過L12井每次柱塞到達(dá)井口時(shí)間比對(duì)、柱塞運(yùn)行周期分析、開關(guān)井時(shí)井口油套壓變化的判斷，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過現(xiàn)場(chǎng)20余次的調(diào)試，初步摸索出適合L12井的柱塞氣舉工藝制度，在采用時(shí)間控制模式、每天運(yùn)行5個(gè)周期的情況下，完全依靠天然能量實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，油壓5~6.5 MPa，套壓7.6~8.8 MPa，日產(chǎn)氣(1.2~1.5)×100000 m3，日產(chǎn)水3~4 m3。生產(chǎn)情況見圖6，可以看出柱塞完全可以代替泡排工藝，該井完全依靠天然能量，實(shí)現(xiàn)清潔開采，延長(zhǎng)氣井自噴生產(chǎn)期，推遲上其他工藝的時(shí)間。

2、試驗(yàn)效果分析

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明：柱塞氣舉排水采氣工藝在具有井深、小產(chǎn)氣量、小產(chǎn)水量等特點(diǎn)的含硫氣井中的應(yīng)用取得良好的排水采氣效果和經(jīng)濟(jì)效益，在初期運(yùn)行調(diào)試過程中，試驗(yàn)了多個(gè)工作制度，柱塞基本能夠順利到達(dá)井口，從而起到帶液目的，每個(gè)制度下運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。目前TS12每天9個(gè)周期，關(guān)1小時(shí)52分鐘，開井32分鐘，日產(chǎn)水11~13 m3，日產(chǎn)氣(1~1.1)×100000m3，L12井每天生產(chǎn)5個(gè)周期，關(guān)井4小時(shí)8分，開井40 分鐘，日產(chǎn)水2~3 m3，日產(chǎn)氣(1~1.2)×100000 m3。兩口試驗(yàn)井均能連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)較為平穩(wěn)。

L12井及TS12井的實(shí)踐表明：柱塞氣舉排水采氣工藝能夠起到有效帶液的作用，能夠延長(zhǎng)水淹井自然能量生產(chǎn)期，能夠替代泡排工藝。

在未使用柱塞氣舉前，兩口井均采用泡沫排水采氣，每天不間斷連續(xù)加注起、消泡劑。計(jì)算可得TS12井每月節(jié)約成本18 235.5元，L12井每月節(jié)約成本6 687.0元，月總節(jié)約成本約24 922.5元。

結(jié)論及建議：

(1)柱塞氣舉排水采氣工藝在TS12井、L12井的試驗(yàn)成功，表明柱塞氣舉排水采氣工藝可以在具有井深、小產(chǎn)氣量、小產(chǎn)水量等特點(diǎn)的含硫氣水同產(chǎn)井中應(yīng)用。

(2)柱塞氣舉排水采氣工藝能夠起到有效帶液的作用，能夠延長(zhǎng)水淹井自然能量生產(chǎn)期，能夠替代泡排工藝。

(3)該工藝技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、無動(dòng)力消耗、地面設(shè)備的自動(dòng)化程度高、易于管理等優(yōu)點(diǎn)。

(4)由于L12井、TS12井采用改進(jìn)后的井下卡定器，這種卡定器是根據(jù)井下節(jié)流器卡定原理改進(jìn)而成，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果較好，具有推廣價(jià)值。(5)由于針對(duì)含硫氣井所采用的柱塞產(chǎn)品均來自國(guó)外，且國(guó)外公司并未提供柱塞氣舉制度執(zhí)行的建議。因此，逐步建立試驗(yàn)井的柱塞氣舉工藝生產(chǎn)管理制度顯得尤為迫切，力爭(zhēng)在試驗(yàn)初步成功的基礎(chǔ)上，細(xì)化生產(chǎn)管理制度，做到“一井一策”，真正實(shí)現(xiàn)柱塞氣舉排水采氣工藝的精細(xì)化管理。

(6)建議通過分析試驗(yàn)井柱塞磨損程度，建立柱塞氣舉排水采氣工藝的柱塞維護(hù)制度，以確保試驗(yàn)井柱塞的正常運(yùn)行。

(7)建議在具備選井條件的含硫氣水同產(chǎn)井中推廣應(yīng)用柱塞排水采氣工藝，同時(shí)開展分體柱塞、自動(dòng)化控制間歇生產(chǎn)等先導(dǎo)性試驗(yàn)。

第二篇：排水采氣工藝技術(shù)

排水采氣工藝技術(shù)

由于在氣井中常有烴類凝析液或地層水流入井底。當(dāng)氣井產(chǎn)量高、井底氣液速度大而井中流體的數(shù)量相對(duì)較少時(shí)，水將完全被氣流攜帶至地面，否則，井筒中將出現(xiàn)積液。積液的存在將增大對(duì)氣層的回壓，并限制其生產(chǎn)能力，有時(shí)甚至?xí)鈱油耆珘核酪灾玛P(guān)井。排除氣井井筒及井底附近地層積液過多或產(chǎn)水，并使氣井恢復(fù)正常生產(chǎn)的措施，稱為排水采氣。排水采氣工藝可分為:機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法即優(yōu)選管柱排水采氣工藝、氣舉排水采氣工藝、電潛泵排水采氣工藝、機(jī)抽等排水采氣工藝，物理化學(xué)法即泡沫排水采氣法及化學(xué)堵水等方法。這些工藝的選擇取決于氣藏的地質(zhì)特征、產(chǎn)水氣井的生產(chǎn)狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)投入的考慮。優(yōu)選管柱排水采氣技術(shù)

在氣水井生產(chǎn)中后期，隨著氣井產(chǎn)氣量和排水量的顯著下降，氣液兩相間的滑脫損失就取代摩阻損失，上升為影響提高氣井最終采收率的主要矛盾。這時(shí)氣井往往因舉液速度太低，不能將地層水即使排出地面而水淹。優(yōu)選管柱排水采氣工藝就是在有水氣井開采到中后期，重新調(diào)整自噴管柱，減少氣流的滑脫損失，以充分利用氣井自身能量的一種自力式排水采氣方法。優(yōu)選管柱排水采氣工藝，其理論成熟，施工容易，管理方便，工作制度可調(diào)，免修期長(zhǎng)，投資少，除優(yōu)選與地層流動(dòng)條件相匹配的油管柱外，無須另外特殊設(shè)備和動(dòng)力裝置，是充分利用氣井自身能量實(shí)現(xiàn)連續(xù)排水生產(chǎn)，以延長(zhǎng)氣井帶水自噴期的一項(xiàng)開采工藝技術(shù)。

該技術(shù)適用于開采中后期具有一定能量的間噴井、弱噴井，能延長(zhǎng)氣水井的自噴期，適用于井深＜3000m，產(chǎn)水量＜100 m3/d。對(duì)采用油管公稱直徑≤60mm進(jìn)行小油管排水采氣的工藝井，最大排水量50m3/d，油管強(qiáng)度制約油管下深。工藝實(shí)施后需要配合誘噴工藝使施工井恢復(fù)生產(chǎn)。2 泡沫排水采氣技術(shù)

泡沫排水采氣技術(shù)是通過地面設(shè)備向井內(nèi)注入泡沫助采劑，降低井內(nèi)積液的表、界面張力，使其呈低表面張力和高表面粘度的狀態(tài)，利用井內(nèi)自生氣體或注入外部氣源（天然氣或液氮）產(chǎn)生泡沫。由于氣體與液體的密度相差很大，故在液體中的氣泡總是很快上升至液面，使液體以泡沫的方式被帶出，達(dá)到排出井內(nèi)積液的目的。該工藝適用于弱噴、間噴的產(chǎn)水氣井，井底溫度≤120℃，抗凝析油的泡排劑要求凝析油量在總液量中的比例不超過30%，其最大排水能力＜100 m3/d，最大井深＜3500m。泡排的投入采出比在1：30以上，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。3 柱塞氣舉排水采氣技術(shù)

柱塞氣舉是一種用于氣井見水初期的排水采氣工藝。它是將柱塞作為氣、液之間的機(jī)械截面，依靠氣井原有的氣體壓力，以一種循環(huán)的方式使柱塞在油管內(nèi)上、下移動(dòng)，從而減少液體的回落，消除了氣體穿透液體段塞的可能，提高了間歇?dú)馀e舉升效率。柱塞的具體工作過程是：關(guān)井后柱塞在自身重力的作用下沉沒到安裝在生產(chǎn)管柱內(nèi)的彈簧承接器頂部，關(guān)井期間柱塞下方的能量得以恢復(fù)，即油氣聚集；開井后，在柱塞上下兩段壓差作用下，柱塞和其上方的液體被一同向上舉升，液體舉出井口后，柱塞下方的天然氣得以釋放，完成一個(gè)舉升過程；柱塞到達(dá)井口或延時(shí)結(jié)束后，井口自動(dòng)關(guān)閉，柱塞重新回落到彈簧承接器頂部，再重復(fù)上述步驟。如果井筒內(nèi)結(jié)蠟、結(jié)晶鹽或垢物，則在柱塞上下往復(fù)運(yùn)行過程中將會(huì)得到及時(shí)清除。

該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，全套設(shè)備中只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)件——柱塞，柱塞作為設(shè)備中唯一的易損件，可在井口自動(dòng)捕捉或極易手工捕捉，容易從一口井起出轉(zhuǎn)向另一口井，不需立井架，檢查、維修或更換都很方便。另外，井下所有設(shè)備可用鋼絲繩起出，不需起油管，作業(yè)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。

該工藝適用于弱噴或間噴的小產(chǎn)水量氣井，最大排水能力＜50m3/d，氣液比＞700～1000m3/ m3，柱塞可下入深度（卡定器位置）＜3000m，一般應(yīng)用于深度2500m左右，對(duì)斜井或彎曲井受限。

柱塞在運(yùn)行的同時(shí)還可消除蠟、水化物及砂等的沉積堵塞問題，而且柱塞每循環(huán)舉升液量可在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到了穩(wěn)定產(chǎn)量和提高舉升效率的目的。氣舉排水采氣技術(shù)

氣舉排水采氣技術(shù)是通過氣舉閥，從地面將高壓天然氣注入停噴的井中，利用氣體的能量舉升井筒中的液體，使井恢復(fù)生產(chǎn)能力。氣舉可分為連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e兩種方式。影響氣舉方式選擇的因素有：井的產(chǎn)量、井底壓力、產(chǎn)液指數(shù)、舉升高度及注氣壓力等。對(duì)井底壓力和產(chǎn)能高的井，通常采用連續(xù)氣舉生產(chǎn)；對(duì)井底壓力及產(chǎn)能較低的井，則采用間歇?dú)馀e或活塞氣舉。

目前現(xiàn)場(chǎng)普遍采用連續(xù)氣舉的方式。所謂連續(xù)氣舉，是將產(chǎn)層高壓氣或地面增壓氣連續(xù)地注入氣舉管內(nèi)，給來自產(chǎn)層的井液充氣，使氣、液混相，以降低管柱內(nèi)液柱的密度，提高舉升能力。當(dāng)井底壓力降至足以形成生產(chǎn)壓差時(shí)，就造成類似于自噴排水的勢(shì)頭，在井內(nèi)液柱被卸載后，井可望達(dá)到所需的產(chǎn)量指標(biāo)。連續(xù)氣舉方式主要有三種：開式氣舉、半閉式氣舉和閉式氣舉。

該工藝適用于水淹井的復(fù)產(chǎn)和大產(chǎn)水量井的助噴及氣藏連續(xù)強(qiáng)排，工藝井不受井斜、井深和硫化氫限制及氣液比影響，排水量大，最大排水能力可達(dá)到600m3/d，單井增產(chǎn)效果顯著?？啥啻沃貜?fù)啟動(dòng)。設(shè)備配套簡(jiǎn)單，管理方便，投資少，經(jīng)濟(jì)效益高。目前現(xiàn)場(chǎng)最大舉升高度可達(dá)到4000m。

其缺點(diǎn)是工藝井受注氣壓力對(duì)井底造成的回壓影響，不能把氣藏采至枯竭；需要高壓氣井或壓縮機(jī)作高壓氣源；套管必須能承受注氣高壓；高壓施工，對(duì)裝置的安全可靠興要求高。5 機(jī)抽排水采氣技術(shù)

機(jī)抽排水采氣工藝是針對(duì)有一定產(chǎn)能，動(dòng)液面較高，鄰近無高壓氣源或采取氣舉法已不經(jīng)濟(jì)的水淹井，采用井下分離器、深井泵、抽油桿、脫節(jié)器、抽油機(jī)等配套機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行排水采氣的生產(chǎn)工藝。目前，井口密封和大氣液比井的機(jī)抽排水還需進(jìn)一步深入研究。該工藝設(shè)計(jì)、安裝和管理較方便，經(jīng)濟(jì)成本較低，不受氣井采出程度影響，并能把氣井采至枯竭。

該工藝適用于水淹井復(fù)產(chǎn)、間噴井和開發(fā)后期低壓氣水井的開采，由于受井斜、井深、硫化氫和氣液比（泵易造成氣鎖）影響較大，目前最大泵掛深度3000m，最大排水能力＜100 m3/d，最大允許氣液比為800 m3/ m3。由于氣水井與油井性質(zhì)差異較大，尚未完全解決配套問題。

以上各種工藝適合于不同的氣藏開發(fā)階段，其中適合于氣藏自噴末期，氣井具有自噴或間噴能力產(chǎn)水氣井的工藝有優(yōu)選管柱、泡排、柱塞氣舉排水采氣工藝，適合于氣井強(qiáng)排水或水淹氣井復(fù)產(chǎn)的工藝有氣舉、機(jī)抽排水采氣工藝。在選擇排水采氣工藝時(shí)，要遵循以下原則：所選氣井必須具有一定的產(chǎn)能，具有一定的可采儲(chǔ)量；在工藝類型的選擇上，優(yōu)先選擇不用動(dòng)管柱的排水采氣工藝，然后再選擇動(dòng)管柱的排水采氣工藝；優(yōu)選出的排水采氣工藝要能盡快排出氣井井底積液，恢復(fù)氣井產(chǎn)能；所選的排水采氣工藝要從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，工藝的應(yīng)用期要相對(duì)較長(zhǎng)，盡量避免氣井在短期內(nèi)再次水淹；排水采氣工藝的選擇要從經(jīng)濟(jì)投入出發(fā)，盡量選用投資較低，作業(yè)較簡(jiǎn)單，易于管理的排水采氣工藝。

排水采氣工藝選擇流程：

氣井生產(chǎn)能力弱噴≤3000m＞3000m≥800是新井否凝析油含量≥30%否優(yōu)選管柱泡沫排水是柱塞氣舉是泡沫排水井口增壓溫度＜120℃凝析油含量＜30%自噴≤3000m水淹＞3000m井深井深＜800氣液比＞30m3凝析油含量≥30%否氣舉＋泡排是連續(xù)氣舉產(chǎn)液量≤30m3機(jī)抽連續(xù)氣舉否

給定的一口產(chǎn)水氣井，究竟選擇何種排水采氣方法，需要進(jìn)行不同排水采氣方式的比較。排水采氣方法對(duì)井的開采條件有一定的要求，如果不注意地質(zhì)、開采和環(huán)境因素的敏感性，就會(huì)降低排水采氣裝置的效率和壽命。因此，除了井的動(dòng)態(tài)參數(shù)外，其他開采條件如產(chǎn)出流體性質(zhì)、出砂、結(jié)垢等也是考慮的重要因素。此外，設(shè)計(jì)排水采氣裝置時(shí)，還需要考慮電力供給、高壓氣源、井場(chǎng)環(huán)境等。而最終考慮因素是經(jīng)濟(jì)投入。

排水采氣的方法很多，各自存在其自身的優(yōu)點(diǎn)與局限性。在生產(chǎn)中要利用其優(yōu)點(diǎn)，避免其缺點(diǎn)，針對(duì)不同的氣井條件采用合適的排水采氣方法。組合排水采氣工藝可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，是今后排水采氣發(fā)展的一個(gè)方向。目前的排水采氣技術(shù)具有廣闊的使用空間，潛力巨大，將在含水氣田排水采氣生產(chǎn)中大有作為。但是這些工藝還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不能滿足實(shí)際工作的需要，隨著工藝及技術(shù)水平的提高，不斷發(fā)展新的人工舉升采氣設(shè)備與技術(shù)，使得人工舉升好、技術(shù)逐步向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

第三篇：自立式調(diào)壓閥在采氣工藝中的應(yīng)用

自立式調(diào)壓閥在采氣工藝中的應(yīng)用

前言

天然氣在集輸過程中，面對(duì)環(huán)境中地層壓力、溫度管線彎曲度等的變化，壓力會(huì)忽高忽低。在以前的生產(chǎn)中，固定管線壓力主要利用水套爐后節(jié)流調(diào)壓閥，這種方法調(diào)壓不穩(wěn)定，當(dāng)遇見產(chǎn)水井、產(chǎn)氣不穩(wěn)定井時(shí)，節(jié)流調(diào)壓閥穩(wěn)定壓力作用較差，而且存在很大安全隱患。最近我站在采氣工藝中充分發(fā)揮其創(chuàng)新思想，在原來的工藝基礎(chǔ)上大膽改造，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的完全自力式高壓調(diào)節(jié)器，取得了良好效果。

KIMRAY完全自力式高壓調(diào)節(jié)器

當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器所要求滿足的關(guān)閉壓力超過300psi時(shí)，需要選擇一套由高壓馬達(dá)閥和指揮器組合而成的高壓調(diào)節(jié)器組合。供氣壓力調(diào)節(jié)器的裝臵被加入以減小上游壓力，直至到操作控制閥致動(dòng)器的額定壓力上。

組成：氣動(dòng)薄膜閥；指揮器；供氣壓力調(diào)節(jié)器；凝結(jié)水罐；儀表風(fēng)管及接頭。實(shí)圖見圖一

性能： 進(jìn)口壓力：Max.400PSI 出口壓力：5-300PSI可調(diào)

圖一KIMRAY完全自力式高壓調(diào)節(jié)器

在一個(gè)減壓調(diào)節(jié)的配臵里控制線路連接下游的，而閥則在壓力開的模式操作。減壓調(diào)節(jié)器是一個(gè)整裝的裝臵。當(dāng)控制線路連接下游時(shí)，供應(yīng)壓力來源于上游。供氣系統(tǒng)或配氣系統(tǒng)

工作原理：在調(diào)節(jié)器內(nèi)，只有指揮器和氣動(dòng)閥部分零件（剖面線部分）是活動(dòng)部件。指揮器閥芯由兩個(gè)緊緊連在一起的不銹鋼小球組成。上游壓力（紅色）是指揮器的供氣壓力，同時(shí)，它也是氣動(dòng)薄膜上面的作用力。氣動(dòng)薄膜閥的面積是其閥座面積的2倍，這保證其正確的關(guān)閉。

指揮器的下閥口是氣動(dòng)閥薄膜下部作用力的入口（紅色到黃色），指揮器的上閥口是氣體排放口（黃色到藍(lán)色）。指揮器彈簧作用在其活動(dòng)部分的上部，同時(shí)，它與下游壓力（藍(lán)色）相平衡。

圖二 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

假設(shè)旋緊指揮器調(diào)整螺釘，壓縮其彈簧，達(dá)到一個(gè)頂定壓力。當(dāng)下游壓力（藍(lán)色）太低時(shí)，指揮器彈簧壓迫其活動(dòng)部分向下移動(dòng)，首先，關(guān)閉指揮器上部閥口（黃色到藍(lán)色），接著打開其下部閥口（紅色到黃色）。這允許上游壓力（紅色）進(jìn)入氣動(dòng)閥薄膜下部（黃色）與上部壓力平衡。此時(shí)，作用在其底部的上游壓力的推動(dòng)下，氣動(dòng)閥的閥座打開，下游壓力逐漸升高。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，指揮氣閥芯會(huì)同時(shí)關(guān)閉上，下兩個(gè)閥口。

當(dāng)下游壓力超過其彈簧設(shè)定值時(shí)，指揮器活動(dòng)部分會(huì)往上移動(dòng)，打開其閥芯的上閥口，這允許從氣動(dòng)閥薄膜底部排放氣體（黃色到藍(lán)色）。當(dāng)其薄膜底部壓力減小后，氣動(dòng)閥口會(huì)向下移動(dòng)，關(guān)小閥口，以保持下游壓力與設(shè)定值相等。

這個(gè)無外排的，三通的指揮器閥芯，調(diào)整了氣動(dòng)閥膜底部的壓力

（黃色）重新定位了氣動(dòng)閥的閥座位臵，以適應(yīng)流量的變化。這種快速但穩(wěn)定的反應(yīng)，產(chǎn)生了真正的節(jié)流式調(diào)節(jié)作用。

供氣壓力調(diào)節(jié)器 為需要持續(xù)低壓起源的氣動(dòng)元件和指揮器提供所需壓力，其特點(diǎn)容易調(diào)整，內(nèi)部泄放；其工作溫度-18到93攝氏度

可移動(dòng)式薄膜依靠對(duì)所需流量快速的反應(yīng)提供恒定的下游壓力。薄膜閥座組件可以上下移動(dòng)以回應(yīng)出口微小的所需流量的變化，薄膜閥座的移動(dòng)改變噴嘴和尼龍閥座組件的間隙，從而補(bǔ)償所需流量的變化。

結(jié)論

采氣站在原來水套爐出口的針型調(diào)壓閥之后，高低壓緊急切斷閥之前安裝了完全自立式調(diào)壓閥，同時(shí)也在進(jìn)站總機(jī)關(guān)撬的放空管線上安裝了該閥。這樣連同各設(shè)備上的安全閥、井口人員的定時(shí)查巡就形成了在生產(chǎn)運(yùn)行中的五大安全保障。生產(chǎn)工藝中管線壓力穩(wěn)定，即便是面對(duì)突然斷電等突發(fā)事故，自立式調(diào)壓閥也能自動(dòng)泄壓，安全放空節(jié)約繁重的人工調(diào)壓成本，加強(qiáng)了安全保障，初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制壓力，為將來實(shí)現(xiàn)全面的遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)化采氣工藝積累經(jīng)驗(yàn)。

該閥在使用的過程中，隨著天氣的變冷，指揮器引壓管偶有堵塞等問題出現(xiàn)，這將是我們下一步的工作。但總的來說，完全自立式調(diào)壓閥在采氣站工藝改造中使用效果良好。

第四篇：排水采氣工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外排水采氣工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

一、國(guó)內(nèi)排水采氣技術(shù)

1、泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝是將表面活性劑注入井內(nèi)，與氣水混合產(chǎn)生泡沫，減少氣水兩相垂直管流動(dòng)的滑脫損失，增加帶水量，起到助排的作用。由于沒有人工給垂直管舉升補(bǔ)充能量，該工藝用于尚有一定自噴能力的井。

泡沫排水采氣機(jī)理 a.泡沫效應(yīng) 在氣層水中添加一定量的起泡劑，就能使油管中氣水兩相管流流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化。氣水兩相介質(zhì)在流動(dòng)過程中高度泡沫化，密度顯著降低，從而減少了管流的壓力損失和攜帶積液所需要的氣流速度。

b.分散效應(yīng)

氣水同產(chǎn)井中，存在液滴分散在氣流中的現(xiàn)象，這種分散能力取決于氣流對(duì)液相的攪動(dòng)、沖擊程度。攪動(dòng)愈激烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被氣流帶至地面。氣流對(duì)液相的分散作用是一個(gè)克服表面張力作功的過程，分散得越小，作的功就越多。起泡劑的分散效應(yīng)：起泡劑是一種表面活性劑，可以使液相表面張力大幅度下降，達(dá)到同一分散程度所作的功將大大減小。

c.減阻效應(yīng)

減阻的概念起源于“在流體中加少量添加劑，流體可輸性增加”。減阻劑是一些不溶的固體纖維、可溶的長(zhǎng)鏈高分子聚合物及締合膠體。減阻劑能不同程度地降低氣水混合物管流流動(dòng)阻力，提高液相的可輸性。

d.洗滌效應(yīng)

起泡劑通常也是洗滌劑，它對(duì)井筒附近地層孔隙和井壁的清洗，包含著酸化、吸附、潤(rùn)濕、乳化、滲透等作用，特別是大量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被帶出井口，這將解除堵塞，疏通孔道，改善氣井的生產(chǎn)能力。

1.1）起泡劑的組成及消泡原理

起泡劑由表面活性劑、穩(wěn)定劑、防腐劑、緩蝕劑等復(fù)配而成。其主要成分是表面活性劑，一般含量為30%～40%。

表面活性劑是一種線性分子，由兩種不同基團(tuán)組成，一種是親水基團(tuán)，與水分子的作用力強(qiáng)，另一種是親油基團(tuán)，與水分子不易接近。當(dāng)表面活性劑溶于水中后，根據(jù)相似相溶原理，親水基團(tuán)傾向于留在水中，而親油基團(tuán)傾向于分子在液體表面上整齊地取向排列形成吸附層，此時(shí)溶液表面張力大幅降低，當(dāng)有氣體進(jìn)入表面活性劑溶液時(shí)，親水基團(tuán)定向排列在液膜內(nèi)，親油基團(tuán)則定向排列在液膜內(nèi)外兩面，靠分子作用力形成穩(wěn)定的泡沫。

1.2）起泡劑的注入方式

起泡劑一般從油套環(huán)空注入，水呈泡沫段塞狀態(tài)從油管與氣一同排出后，在地面進(jìn)行分離。注起泡劑的方式有便攜式投藥筒、泡沫排水專用車、井場(chǎng)平衡罐及電動(dòng)柱塞計(jì)量泵等多種，需根據(jù)井場(chǎng)條件選擇。

1.3）性能要求 除具備表面活性劑一般性能外，還要求具有起泡能力強(qiáng)、泡沫攜液量大及泡沫穩(wěn)定性適中等特殊性能。常用的表面活性劑有離子型、非離子型、兩性表面活性劑及高分子聚合物表面活性劑。

1.4）適用井的特點(diǎn)：

（1）自噴井中因氣水比低，井底壓力低，垂管流動(dòng)帶水不好，形成了井底積液的井，表現(xiàn)為產(chǎn)氣量下降，油壓下降（油管生產(chǎn)），套油壓差值上升，產(chǎn)出水不均勻或呈股狀，出水間歇周期延長(zhǎng)，井口壓力波動(dòng)等。（2）因積液而停噴和間噴的井，經(jīng)過關(guān)井放噴，氣舉或其它措施排出了井內(nèi)積液，在注入了起泡劑的作用下改善垂管流動(dòng)狀態(tài)后就可自噴或延長(zhǎng)自噴周期的井。這類井在開井排積液前就可注入起泡劑，開井時(shí)即可起助排作用。

1.5）目前使用范圍 液體起泡劑

井的產(chǎn)水量≤300m3/d，井底溫度≤130℃。固體起泡劑：由于采用人工從油管投放，每日投入量有限，只適用于產(chǎn)水量低于30 m3/d的井和間歇排出井底積液的井。

1.6）工藝評(píng)價(jià)

（1）該工藝技術(shù)不復(fù)雜，使用的設(shè)備、工具較簡(jiǎn)單，易于操作管理，礦場(chǎng)推廣實(shí)施快，費(fèi)用低，氣水同產(chǎn)井自噴生產(chǎn)后可普遍采用，提高日產(chǎn)氣量和延長(zhǎng)自噴期。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，此項(xiàng)工藝每增產(chǎn)1m3天然氣費(fèi)用低于0.01元，是經(jīng)濟(jì)效益最高，最易于礦場(chǎng)推廣的排水工藝。（2）泡沫排水只是一種人工助排工藝，當(dāng)井的產(chǎn)水量上升，氣層壓力下降和氣水比下降到一定程度時(shí)，僅靠注入起泡劑，就不可能在維持自噴生產(chǎn)，需代之以其它人工舉升的排水工藝。（3）需定時(shí)定量向井筒添加起泡劑。工藝的排液能力不高，一般在100m3/d左右，氣液比較小。（4）井身結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格。（5）工藝參數(shù)的確定難度較大。

2、優(yōu)選管柱排水采氣工藝

小油管排水采氣工藝技術(shù)適用于有水氣藏的中、后期。此時(shí)井已不能建立“三穩(wěn)定”的排水采氣制度，轉(zhuǎn)入間歇生產(chǎn)，有的氣井已瀕臨水淹停產(chǎn)的危險(xiǎn)。對(duì)這樣的氣井及時(shí)調(diào)整管柱，改換成較小管徑的油管生產(chǎn)，任可以恢復(fù)穩(wěn)定的連續(xù)自噴。

2.1）技術(shù)原理

1）油管直徑過小，雖可以提高氣流速度，有利于將井底的液體排出，但在油管中的摩阻損失大，一定井口壓力下所要求的井底流壓高，從而限制了氣井產(chǎn)量。2）油管直徑過大，雖可以降低氣流速度及摩阻損失，從而降低流壓，提高氣井產(chǎn)量，但過低的氣流速度無法將井底液體攜至地面，最終造成井底積液、流壓升高而限制產(chǎn)氣量。

必須根據(jù)氣井的產(chǎn)能狀況優(yōu)選合理的管徑，充分利用氣藏的能量，盡可能多地使井底的液體能及時(shí)被氣流攜帶到地面，以獲得最大產(chǎn)氣量。

2.2）工藝評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：（1）屬自力式氣舉，能充分利用其藏自身能量，不需人為施加外部能源助噴。（2）變工藝井由間歇生產(chǎn)為較長(zhǎng)時(shí)期的連續(xù)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（3）設(shè)計(jì)成熟、工藝可靠，成功率高。（4）設(shè)備配套簡(jiǎn)單，施工管理方便，易于推廣。

缺點(diǎn)：（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120m3/d左右。（3）對(duì)11/2‘’小油管常受井深影響。一般在2600m左右。

3、氣舉排水采氣工藝

氣舉排水采氣工藝類似于氣舉采油，即將高壓天然氣注入氣井內(nèi)，以改善產(chǎn)層的兩相滲流狀態(tài)，減小垂直管流的壓力損失，建立足夠的生產(chǎn)壓差將井底的積液排出。此工藝在四川威遠(yuǎn)氣田獲得了較成功的應(yīng)用。由于氣舉排水工藝的推廣，一些不產(chǎn)氣井變成了高產(chǎn)井，氣藏產(chǎn)氣量自1985年開始實(shí)現(xiàn)了連續(xù)3年年產(chǎn)氣量保持在3×10m以上，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1）工藝評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：（1）可適應(yīng)的排液量和舉升高度變化范圍大，為各項(xiàng)人工舉升排水工藝之首。（2）對(duì)特殊和復(fù)雜條件適應(yīng)力強(qiáng)，對(duì)井下的高溫、腐蝕環(huán)境、出砂、井斜、井彎曲、小井眼和含氣量高等適應(yīng)力強(qiáng)，氣水比越高越有利；對(duì)間歇生產(chǎn)井，產(chǎn)水量變化的井，或交替產(chǎn)出大股水、大股氣的井均能適應(yīng)，這是機(jī)械泵排水所不能的。（3）井下工具簡(jiǎn)單、工作可靠，檢修周期長(zhǎng)，工藝推廣實(shí)施快；因井下工具簡(jiǎn)單，無運(yùn)轉(zhuǎn)部件，故工作時(shí)間長(zhǎng)、可靠；井下氣舉閥的更換和維修技術(shù)簡(jiǎn)單，檢修周期在一年以上。（3）操作管理方便，易為現(xiàn)場(chǎng)掌握。只需按要求注入一定氣量或一定壓力的高壓氣，井口無需住人管理、操作、資料錄取和井的分析，與氣水同產(chǎn)的自噴井相類似，不涉及機(jī)電等專門知識(shí)和技能。（4）費(fèi)用低，不用電。投資與抽油機(jī)排水相近，若鄰近有高壓氣井，可直接作為動(dòng)力，則費(fèi)用更低。

缺點(diǎn)：（1）工藝井受注氣壓力對(duì)井底造成的回壓影響，不能把氣采至枯竭。（2）封閉式氣舉排液能力小，一般在100 m3/d左右，使工藝的應(yīng)用范圍受到一定限制。（3）在無高壓氣井時(shí)，需用天然氣壓縮機(jī)提供高壓氣，增加了

83施工及管理工作量，增大了費(fèi)用。（4）套管必須能承受注氣高壓。（5）高壓施工，對(duì)裝置的安全可靠性要求高。

4、機(jī)抽排水采氣工藝

抽油機(jī)排水采氣就是將有桿深井泵裝置用于油管抽水，套管采氣。這種方法適用于氣藏中、后期，低壓間歇井或水淹氣井，且天然氣不含或低含硫。

4.1）工藝評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：（1）直接將泵置于井下，只要有足夠的泵掛深度，就可以在很低的回壓下排水采氣。（2）裝置簡(jiǎn)單，工作可靠，可用天然氣和電作動(dòng)力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其安裝使用和維護(hù)技術(shù)易于為礦場(chǎng)掌握。（3）投資少，并可使裝備多井運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）對(duì)于排水量不超過80 m/d，要求泵掛深度不超過1250m的井是一種可行的排水采氣工藝。（5）工藝井不受采出程度影響，并能把氣采至枯竭。

缺點(diǎn)：（1）需要深井泵、抽油機(jī)，由于井深，排量要求大，動(dòng)力裝置的配套在目前階段苦難較大。（2）受井斜、井深和硫化氫影響較大，目前泵掛深度僅能達(dá)到1500m，排量100m3/d左右。（3）鑒于氣水井與油井性質(zhì)差異較大，尚未完全解決配套問題。（4）該項(xiàng)工藝需長(zhǎng)期連續(xù)供電對(duì)分散較遠(yuǎn)的井，需有單井連續(xù)發(fā)電能力，增加了推廣此工藝的難度。

35、電潛泵排水采氣工藝

電潛泵排水采氣是將油井采液用的電潛泵下入氣水井井底，啟泵后將井底積液迅速排出井口，使水淹井的井底回壓得以降低，氣水井能恢復(fù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

5.1）工藝評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：（1）電潛泵因泵掛深度大，排量高，適用于壓力低、產(chǎn)水量大的排水采氣井。若以井深3000m，泵掛深度2650m計(jì)算，井底的回壓可降到5~6個(gè)Mpa，比氣舉排水對(duì)井底的回壓更低。（2）采用了可調(diào)速的變頻機(jī)組，可在低速下啟動(dòng)，故能多次重復(fù)啟動(dòng)而不損壞電機(jī)；可人工調(diào)整井下機(jī)組轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整井下泵的排量和揚(yáng)程，因而對(duì)井的產(chǎn)液量變化有一定的適應(yīng)能力，這對(duì)氣水井很重要。（3）易于安裝井下溫度、壓力傳感器，在地面通過控制屏，隨時(shí)直觀測(cè)出泵吸入口處溫度、運(yùn)行電流、壓力等參數(shù)。（4）自動(dòng)化程度較高，安裝、操作、管理方便。（5）不受井斜限制。

缺點(diǎn)：（1）需安裝高壓電源。（2）主要裝備在井下，對(duì)于單井裂縫系統(tǒng)，氣井復(fù)活后，難于取出多井多次運(yùn)用，使裝備的一次性投資較大。（3）電機(jī)、電纜壽命受井溫影響。由于高溫下電纜易損壞，使井深受限制，目前僅能應(yīng)用于3000m左右井深。

6、柱塞氣舉排水采氣工藝 柱塞泵井下排水采氣法。該方法是采用普通桿式柱塞泵將分離出來的水 壓人下面的地層。井的上部是產(chǎn)氣層,下面是出水層,而注人水層在封隔器的下邊。與常規(guī)水驅(qū)氣方法相比,它可減少水的損失量,增加氣產(chǎn)量。由于水氣在井底分離,并直接注人井下,采氣效率非常可觀。更大的益處是改善了采出氣的質(zhì)量,減少氣含水。

在美國(guó)，柱塞氣舉被認(rèn)為是最佳的排水采氣工藝。由于柱塞氣舉所需的氣體由自身的套管氣提供，勿需其它動(dòng)力設(shè)備，生產(chǎn)成本低。國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)研究，繼續(xù)消化和完善這一工藝。

6.1）工藝評(píng)價(jià)

（1）柱塞舉升基本上消除了液體回落（滑脫），提高了垂管舉升效率，對(duì)產(chǎn)水量不大，而氣水比較高的井采用柱塞氣舉可延長(zhǎng)自噴期。（2）柱塞舉升僅適用于產(chǎn)液量低的井，一般不超過40m3/d。（3）工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，一次性購(gòu)置和安裝費(fèi)用低。（4）薄膜閥由氮?dú)怛?qū)動(dòng)，每周消耗一瓶氮?dú)馔鉄o其它消耗。（5）由電子控制器程序控制薄膜閥的開關(guān)和柱塞的上升下落，日常管理工作很少。

二、國(guó)外排水采氣工藝技術(shù)

2.1）成熟工藝技術(shù)的發(fā)展

近年來,氣井排水采氣工藝技術(shù)方面的發(fā)展主要是新裝備的配制。如機(jī)抽工藝在抽油機(jī)方面發(fā)展了多種變形產(chǎn)品,如膠帶傳動(dòng)游梁式、旋轉(zhuǎn)驢頭式、雙驢頭式、數(shù)控液壓式等抽油機(jī)開發(fā)了可調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、自潤(rùn)滑井下泵柱塞、油管旋轉(zhuǎn)器、陶瓷泵閥等抽油機(jī)配套設(shè)備及部件在抽油桿方面,研制了鋁合金抽油桿、不銹鋼抽油桿、玻璃鋼抽油桿等多種新型高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨損的抽油桿同時(shí),在光桿密封、井下氣液分離、砂控、砂洗方面也做了大量工作,提高了光桿密封效果和防氣、防砂效果。

在氣舉采氣技術(shù)方面,主要是在氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件和氣舉井下工具等方面發(fā)展較快。氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件將多相流理論研究、井筒內(nèi)溫度分布研究、套管壓力不穩(wěn)定性研究的多項(xiàng)新成果應(yīng)用于軟件之中,使得模型更精確。氣舉配套工具已基本形成系列,產(chǎn)品主要有氣舉閥、偏心筒、封隔器、間歇?dú)馀e裝置、柱塞氣舉裝置、洗井裝置等。

電潛泵以其揚(yáng)程高、排量大等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。近幾年來,研制成功了高效多級(jí)電潛泵、新型大排量多級(jí)電潛泵、三種雙電潛泵完井系統(tǒng)、大功率電機(jī)等新設(shè)備新工具。同時(shí)在電壓保護(hù)裝置、電纜、氣體處理器等方面的研究也有了很大進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)了電潛泵用于高氣液比井的排水采氣,使電潛泵的泵效和使用壽命得到提高。在螺桿泵技術(shù)方面,為滿足油氣田開采工藝的需要,近十年來,各國(guó)有關(guān)制造廠和公司相繼推出了井下單螺桿抽油泵系列產(chǎn)品,主要以地面驅(qū)動(dòng)、抽油桿傳動(dòng)為主,同時(shí)也生產(chǎn)無桿螺桿泵等產(chǎn)品,在螺桿泵的元件和配套設(shè)備方面也推陳出新。

2.2）國(guó)外新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用

近年來,國(guó)外又開發(fā)出了一些以降低成本為主要目標(biāo)的井下排水采氣新技術(shù)、聚合物控水采氣技術(shù),重點(diǎn)研究了單井排水技術(shù)與氣藏工程相結(jié)的多學(xué)科氣藏整體治水技術(shù)。同時(shí)進(jìn)行了排水采氣工藝技術(shù)與裝備、井下作業(yè)、修井技術(shù)的系列配套研究研究應(yīng)用了能提高氣井產(chǎn)量、降低操作和處理費(fèi)用的井下氣水分離、回注系統(tǒng),及噴射氣舉、腔式氣舉、射流泵和氣舉組合開采等新工藝、新技術(shù)以及智能人工舉升配套裝備,使排水采氣工藝技術(shù)逐步向遙控、集中、高度自動(dòng)化、智能化舉升方向發(fā)展。

1、井下氣液分離同井回注技術(shù)

自90 年代以來,國(guó)外注意到傳統(tǒng)工藝在開采高含水氣田所存在的問題,研究采用低污染、低投人、高產(chǎn)出的采氣新工藝,在改進(jìn)分離設(shè)備上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,成功地研究出井下氣液分離與產(chǎn)出水直接回注技術(shù)。加拿大C一FER公司對(duì)井下氣、液分離技術(shù)進(jìn)行了研究,艾伯塔省PanCanadian 公司在加拿大某氣田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)。該技術(shù)是把水力旋流器與常規(guī)井下采氣系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)采氣、氣液分離和采出水同時(shí)注人同井地層。其原理是在井下利用某種分離裝置將地層產(chǎn)出的氣水進(jìn)行分離,然后將富氣流氣多水少舉升到地面,而將富水流水中氣很少在井下直接回注到某個(gè)選定的含水層或報(bào)廢地層中。

2、阻水開采法。

這種工藝適用于氣藏早期整體排水,也適用于中、后期阻水。其阻水機(jī)理是在邊水驅(qū)氣藏氣水界。面含水一側(cè)或底水驅(qū)氣藏的含水層布置排水井或在局部水驅(qū)氣藏,水沿高滲透帶或裂縫發(fā)育帶進(jìn)人。氣藏的通道上建立高分子聚合物粘稠液阻水屏障。其目的是拖住邊水推進(jìn),降低底水上升的速度,避免或減少氣水接觸,邊水驅(qū)為“彈性氣驅(qū)”的開采方式

3、電潛泵倒置排水采氣法

這是美國(guó) Centrilift公司開發(fā)出的一種新的井下排水法。該技術(shù)取決于氣井中必須有一排水層位于產(chǎn)氣層下方,將電潛泵倒置安裝,使它能向下泵送水并進(jìn)人下面的排水層。這種排液方法比將水泵送到地面所需的路程短得多,從而所需的功率也就少,只要注人壓力小于液柱壓力即可。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可減少水處理的費(fèi)用、所需功率小、可監(jiān)測(cè)井下壓力和提高氣產(chǎn)量。

4、天然氣連續(xù)循環(huán)技術(shù) 天然氣連續(xù)循環(huán)技術(shù)是針對(duì)以往應(yīng)用柱塞舉升或速度管柱實(shí)施氣井排液采氣時(shí)存在的缺點(diǎn)而推出的,可適用于柱塞氣舉不能正常工作的出砂氣井。

5、同心毛細(xì)管技術(shù)。

同心毛細(xì)管是針對(duì)低壓氣井積液、油氣井防蠟、清除鹽垢和清蠟等實(shí)際生產(chǎn)問題而研制出的一種新型工具,能夠經(jīng)濟(jì)有效地解決上述生產(chǎn)問題,降低生產(chǎn)作業(yè)費(fèi)用,提高作業(yè)井產(chǎn)量。

同心毛細(xì)管工藝技術(shù)。在同心毛細(xì)管的底部裝有一套井下注入單向閥組件。同心毛細(xì)管柱通常在積液氣井生產(chǎn)射孔段的底部，通過連續(xù)不斷地向井下注入化學(xué)發(fā)泡劑，降低井底液柱壓力，使泡沫化的液體隨天然氣氣流攜帶 出井筒，消除了氣井井底的液體滯留現(xiàn)象，從而提高排液效率。采用同心毛細(xì)管技術(shù)可以持續(xù)穩(wěn)定提高氣井產(chǎn)量。油田的實(shí)踐已經(jīng)證明[1。毛細(xì)管管柱的成功率大約為75，利用間歇試驗(yàn)可以很容易證明毛細(xì)管管柱是經(jīng)濟(jì)、有效的。但是，當(dāng)用毛細(xì)管管柱防止結(jié)垢、結(jié)蠟或結(jié)鹽時(shí)，如果不能連續(xù)地投入化學(xué)劑，就有可能發(fā)生化學(xué)劑粘連毛細(xì)管管柱的問題。

6、深抽排水采氣工藝技術(shù)。

深抽排水采氣工藝-泛指泵掛深度超過 2000m機(jī)抽排水采氣工藝。我國(guó)科技人員通過深抽排水采氣工藝優(yōu)化設(shè)計(jì) 和采用玻璃鋼與鋼混合桿柱設(shè)計(jì)[1O2，成功地將泵下到了2000m以下，并且研制出了適合于深抽生產(chǎn)的長(zhǎng)沖程整體泵筒深井泵。針對(duì)出砂和腐蝕較嚴(yán)重的井，采用了鍍鉻工藝，從而提高了泵筒防腐、耐磨性能。為排除氣體對(duì)深井泵的影響，采用了多相井下氣液分離器，實(shí)現(xiàn)了氣、液、砂三相分離，有效地增加了深井泵充滿系數(shù)，從而提高了泵效、延長(zhǎng)了檢泵周期。

7、聚合物控水采氣

聚合物控水采氣新技術(shù)利用聚合物控制氣井出水是一種新的思路,該方法與排水采氣不同,它不是通過排出井筒中的水來采氣,而是通過向井筒周圍的地層水注入聚合物,以減小井筒周圍地層水的滲透率,從而控制地層水流人井筒,并使氣順利采出。控制生產(chǎn)井產(chǎn)水的方法大致分為兩類第一,如果氣層與水層能明顯分開,可在水層選擇性的放置一種非滲透性的永久性阻擋物,包括水泥漿、固體顆粒、樹脂、高強(qiáng)度有機(jī)或無機(jī)凝膠。近十年來,英、美許多控水專家研究表明,封堵均質(zhì)砂巖氣層下部地層水工藝己基本過關(guān),但對(duì)中上部地層水的封堵效果還不能令人滿意。第二類,如果氣層與水層不易分開,用水溶性聚合物,不需要隔離氣和水。這種情況下,聚合物分子吸附在氣藏巖石表面,形成選擇性的阻擋層,只阻止水的流動(dòng)。

8、超聲波排水采氣工藝技術(shù) 超聲波排水采氣是在研究超聲空化作用物理原理的基礎(chǔ)上，提出的一種排水采氣的新方法。該方法[幻的核心是在井下建立人工功率超聲波場(chǎng)，通過功率超聲對(duì)地層積水的空化作用，使地層積水的局部產(chǎn)生高溫高壓、并快速霧化，高效率霧化后的地層積水伴隨著天然氣生產(chǎn)氣流沿采氣油管排至地面，從而能有效地提高采氣油管的帶水能力，達(dá)到降低和排除井筒中積水、開放地層產(chǎn)氣微細(xì)裂縫、提高單井產(chǎn)能的目的。

三、今后排水采氣系的發(fā)展趨勢(shì)

隨著氣井完井技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。智能完井促使人工舉升采氣系統(tǒng)隨著定向井、水平井及多分支井的增多而向最優(yōu)化生產(chǎn)力方向發(fā)展,成為人工舉升智能采氣系統(tǒng)隨著對(duì)水驅(qū)氣機(jī)理的的實(shí)驗(yàn)和研究,發(fā)展系列排水采氣工藝技術(shù),重點(diǎn)研究單井排水與氣藏工程相結(jié)合的氣藏整體治水技術(shù)隨著氣藏生產(chǎn)條件的變化,從單一排水采氣系統(tǒng)向聯(lián)合排水采氣系統(tǒng)發(fā)展隨著連續(xù)油管的研究與發(fā)展,不斷擴(kuò)大連續(xù)油管在排水采氣方面的應(yīng)用范圍隨著管材、工藝以及技術(shù)水平的提高,不斷發(fā)展新的人工舉升采氣設(shè)備與技術(shù),以及智能人工舉升配套裝備,使人工舉升生產(chǎn)操作逐步向遙控、集中、高度自動(dòng)化、智能化舉升方向發(fā)展。研究、優(yōu)化設(shè)計(jì)、最佳工藝措施優(yōu)選和各種工藝技術(shù)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)界限。研制出現(xiàn)有工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及診斷技術(shù)軟件。進(jìn)行氣舉、電潛泵、機(jī)抽、水力射流泵效率影響因素研究,提高使用效果,擴(kuò)大使用范圍。進(jìn)行組合排水采氣工藝研究,發(fā)展組合類型,擴(kuò)大適用范圍,特別要加強(qiáng)井口增壓和排水采氣工藝組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究。進(jìn)行延長(zhǎng)工藝免修期的配套技術(shù)研究。

總體上來看今后排水采氣工藝的發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：(1)組合排水采氣工藝可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，是今后排水采氣發(fā)展的一個(gè)方向。

(2)隨著人們對(duì)水驅(qū)氣藏機(jī)理的研究，發(fā)展系列排水采氣工藝技術(shù)，重點(diǎn)研究單井排水與氣藏工程相結(jié)合的氣藏整體防治技術(shù)。

(3)隨著工藝及技術(shù)水平的提高，不斷發(fā)展新的人工舉升采氣設(shè)備與技術(shù)，使得人工舉升技術(shù)逐步向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

四、認(rèn)識(shí)及結(jié)論

(1)排液采氣的方法很多，各自存在其自身的優(yōu)點(diǎn)與局限性。在生產(chǎn)中要利用其優(yōu)點(diǎn)，避免其缺點(diǎn)，針對(duì)不同的氣井條件采用合適的排液采氣方法。

(2)目前新的排水采氣技術(shù)具有廣闊的使用空間，潛力巨大，將在含水氣田排水采氣生產(chǎn)中大有作為。但是，這些工藝還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不能滿足實(shí)際工作的需要，急需探索新的排水采氣機(jī)理和技術(shù)，最終提高氣藏的采收率。(3)排水采氣工藝研究是一項(xiàng)系統(tǒng)的科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展工程。針對(duì)不同條件的含水氣井應(yīng)采取不同的開發(fā)方式，在優(yōu)選排水采氣方式方法上還有待人們更進(jìn)一步去研究探討。

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第五篇：地下儲(chǔ)氣井在天然氣加氣站的應(yīng)用

地下儲(chǔ)氣井在天然氣加氣站的應(yīng)用

1　概述

CNG技術(shù)在各地被廣泛應(yīng)用，由此帶動(dòng)CNG加氣站大量建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。加氣站的高壓儲(chǔ)氣系統(tǒng)，早期國(guó)內(nèi)外一般采取地面儲(chǔ)氣瓶或儲(chǔ)氣罐的方式儲(chǔ)存壓縮天然氣，由于儲(chǔ)存壓力高(達(dá)25MPa)，且安放在地面上，安全問題引起人們的普遍擔(dān)憂。

CNG地下高壓儲(chǔ)氣井是近年來迅速發(fā)展起來的一種全新的儲(chǔ)氣方式，是我國(guó)幾十年石油天然氣工業(yè)開采技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)與新興技術(shù)的完美結(jié)合。目前，該技術(shù)已列入石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高壓氣地下儲(chǔ)氣井》(SY／T6535--2021)中。經(jīng)過逾10年的開發(fā)研究和應(yīng)用，目前已基本趨于成熟完善，其安全性高等顯著優(yōu)點(diǎn)受到CNG汽車加氣站建設(shè)單位和消防安全管理部門的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。目前，全國(guó)已有逾300座CNG加氣站應(yīng)用此方法，地下儲(chǔ)氣井的保有量已逾l000口。

2　高壓氣地下儲(chǔ)氣井的特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)

通過鉆井工藝建造的地下儲(chǔ)氣井，將CNG在地下100-250m深處，徹底杜絕了地面的隱患，具有安全性高、占地面積小、設(shè)備布局美觀等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)CNG加氣站首選儲(chǔ)氣方式

①特點(diǎn)

泄漏隱患點(diǎn)大為減少，加氣站安全可靠性提高，便于操作，使用方便，免維護(hù)；不受環(huán)境影響，抗靜電，抗雷電；每口井占地面積≤1m。，運(yùn)行成本低；排水徹底，消除積水造成的設(shè)備腐蝕因素，杜絕惡性事故發(fā)生，事故影響范圍小。

②主要技術(shù)指標(biāo)

井管(TP8OCQJ儲(chǔ)氣井專用套管)外徑：177．8～244．5mm；單井容積：l一10m3；井深：100～250m；額定壓力：25MPa；儲(chǔ)存介質(zhì)：符合國(guó)標(biāo)《車用壓縮天然氣》(GB18047--2021)規(guī)定的天然氣。

③常見地F儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)

國(guó)內(nèi)常見地下儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)見表1。

表1

常見地下儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)

加氣站規(guī)模

／(m·d1)

儲(chǔ)氣井型號(hào)

儲(chǔ)氣井?dāng)?shù)

／口

額定壓力

／MPa

平深井深

/M

井管外徑

/MM

井管鋼級(jí)

單井容積

儲(chǔ)氣井

總?cè)莘e

ooo

CQJ3—25

150

177

TPSOCQJ

3.0

12.0

000

CQj3—25

160

177

TPSOCQJ

16.0

ooo

CQJ6—25

150

244.5

TP80CQJ

0

0

3　地下儲(chǔ)氣井關(guān)鍵技術(shù)

地下儲(chǔ)氣井關(guān)鍵技術(shù)在于井筒的固定技術(shù)。儲(chǔ)氣井建造過程包括鉆井、下井筒及其套管、上套管封頭、下水泥漿小管至井底、配水泥漿并通過泥漿泵和水泥漿小管將水泥漿自井底注入至溢出地面，凝固。

目前較為先進(jìn)的固井技術(shù)采用的是水泥漿自下而上灌注工藝，水泥漿將整個(gè)井筒外壁包覆并與井壁緊固成一體，以使井筒固定穩(wěn)定、可靠，提高井筒的強(qiáng)度、耐腐蝕性和儲(chǔ)氣的安全性，延長(zhǎng)其使用壽命，降低維護(hù)工作量。該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：固井工藝先進(jìn)、可靠；水泥緊固層密度高，井筒與井壁一體性好；固定性和防腐性均佳，可有效提高井筒的強(qiáng)度和壽命；高壓氣儲(chǔ)存安全、可靠，日常維護(hù)保養(yǎng)工作量小。它克服了傳統(tǒng)固井方式井筒穩(wěn)定性差、易腐蝕、使用壽命短且儲(chǔ)氣安全性差、維護(hù)保養(yǎng)工作量大等缺陷。