国内外排水采气技术应用现状优秀课件.ppt

国内外排水采气技术应用现状第1页，本讲稿共98页主要内容主要内容n气井积液概念及危害气井积液概念及危害 n气井积液原理气井积液原理n排水采气工艺措施排水采气工艺措施第2页，本讲稿共98页第3页，本讲稿共98页一、气井积液概念及危害一、气井积液概念及危害 n n1.1气井积液气井积液在天然气开采中，在气井中常有烃类凝在天然气开采中，在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底，当气井产量高、井析液或地层水流入井底，当气井产量高、井底气液速度大而井中液体的数量相对较少时，底气液速度大而井中液体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面，随着气藏压力水将完全被气流携带至地面，随着气藏压力和天然气流动速度的逐步降低，致使和天然气流动速度的逐步降低，致使气藏中气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒，滞留在井中，筒，滞留在井中，这种现象便称之为这种现象便称之为“气井气井积液积液”。第4页，本讲稿共98页n n1.2产水气藏的地质特征产水气藏的地质特征（1）气藏具有多产层、多裂缝系统气藏具有多产层、多裂缝系统。（2）气藏有边水和底水存在气藏有边水和底水存在。由于气藏与外围的区域供水区。由于气藏与外围的区域供水区无明显的联系，故驱动类型属于无明显的联系，故驱动类型属于封闭性的弱弹性水驱气藏封闭性的弱弹性水驱气藏。地层水主要是沿裂缝的部位窜入井底的。气井见水的地层水主要是沿裂缝的部位窜入井底的。气井见水的早晚与所在裂缝的部位、采气速度和边界条件有关。早晚与所在裂缝的部位、采气速度和边界条件有关。（3）受储层非均质的影响受储层非均质的影响。由于储层的非均质和受断层切。由于储层的非均质和受断层切割的影响，所形成的许多裂缝系统，使气、水分布不受构割的影响，所形成的许多裂缝系统，使气、水分布不受构造高度的控制，气藏无统一的气水界面。造高度的控制，气藏无统一的气水界面。第5页，本讲稿共98页n n1.2产水气藏的地质特征产水气藏的地质特征（4）除少数气田控制储量较大外，相当多的）除少数气田控制储量较大外，相当多的裂缝系统裂缝系统控制储量较小控制储量较小，裂缝系统是开发的基本单元。，裂缝系统是开发的基本单元。（5）大多数产水气井在生产）大多数产水气井在生产初期的产水量上升初期的产水量上升很很快快，但经过一段时期的排水，裂缝系统的产水量逐渐减但经过一段时期的排水，裂缝系统的产水量逐渐减少，有的甚至不再产水。少，有的甚至不再产水。第6页，本讲稿共98页n由于产水气藏存在上述地质特征，在气田或气藏实施排水由于产水气藏存在上述地质特征，在气田或气藏实施排水采气就具备了下述地质要素：采气就具备了下述地质要素：n（1）气藏具有封闭弱弹性水驱特征气藏具有封闭弱弹性水驱特征，产水气藏的水体，产水气藏的水体有限、弹性能量有限，气藏的封闭性、定容性使排水有限、弹性能量有限，气藏的封闭性、定容性使排水采气成为可能。采气成为可能。n（2）地层水分布受裂缝系统控制地层水分布受裂缝系统控制，多为裂缝系统内部，多为裂缝系统内部封闭的局部水。这些水沿裂缝窜流，故可利用自然能量和封闭的局部水。这些水沿裂缝窜流，故可利用自然能量和人工举升的方法排水。人工举升的方法排水。第7页，本讲稿共98页1.3气井出水对生产的影响及危害气井出水对生产的影响及危害气井出水对生产的影响及危害气井出水对生产的影响及危害（1）气井积液的危害：）气井积液的危害：“气井积液气井积液”一段时间聚一段时间聚集于井底，形成液柱，对气集于井底，形成液柱，对气藏造成额外的静水回压，导藏造成额外的静水回压，导致致气井自喷能量持续下降气井自喷能量持续下降。通常，如果这种情况持续下去，通常，如果这种情况持续下去，井筒中聚集的液柱终会将气压井筒中聚集的液柱终会将气压死，导致气井停产。死，导致气井停产。第8页，本讲稿共98页（2）气井出水对生产的影响）气井出水对生产的影响气藏出水后，在气藏产生分割，形成死气区，加之气藏出水后，在气藏产生分割，形成死气区，加之部分气井过早水淹，使最终采收率降低。部分气井过早水淹，使最终采收率降低。气井产水后，降低了气相渗透率，气层受到伤害，气井产水后，降低了气相渗透率，气层受到伤害，产气量迅速下降，递减期提前。产气量迅速下降，递减期提前。气井产水后，管柱内形成气水两相流动，单井产量迅速气井产水后，管柱内形成气水两相流动，单井产量迅速递减，气井自喷能力减弱，逐渐变为间歇井，最终因井底递减，气井自喷能力减弱，逐渐变为间歇井，最终因井底严重积液而停产。严重积液而停产。气井产水将降低天然气质量，增加脱水设备和费气井产水将降低天然气质量，增加脱水设备和费用，增加了天然气成本。用，增加了天然气成本。第9页，本讲稿共98页二、二、气井积液原理气井积液原理2.1气井积液来源气井积液来源 凝析液；凝析液；气层中的游离水。气层中的游离水。第10页，本讲稿共98页凝析液凝析液 式中:天然气饱和含水量;气井产气量.气层中产游离水气层中产游离水气井产出液量气井产出液量第11页，本讲稿共98页2.2液体在井筒中的存在形式液体在井筒中的存在形式以小液滴形态存在；以小液滴形态存在；以液膜的形式存在于油管内壁，以液膜的形式存在于油管内壁，其多存在于管柱中、上部。其多存在于管柱中、上部。第12页，本讲稿共98页2.3气井出水原因气井出水原因n气井工艺制度不合理。气井工艺制度不合理。气井产量过大，使边、底气井产量过大，使边、底水突进形成水突进形成“水舌水舌”或或“水锥水锥”。特别是裂缝。特别是裂缝发育的高渗透区，底水沿裂缝上升更容易形成发育的高渗透区，底水沿裂缝上升更容易形成“水锥水锥”。n气井钻在离边水很近的区域气井钻在离边水很近的区域，或有底水的气藏，或有底水的气藏气井开采层段打开过深，接近气水接触面。气井开采层段打开过深，接近气水接触面。n气水接触面已推进到气井井底，气水接触面已推进到气井井底，不可避免地不可避免地要产地层水。要产地层水。第13页，本讲稿共98页2.4影响出水的主要因素影响出水的主要因素采气速度采气速度过高的采气速度过高的采气速度易导致底水很快到达井底，使气易导致底水很快到达井底，使气井无水生产期很短，产量迅速递减，甚至气井水淹。井无水生产期很短，产量迅速递减，甚至气井水淹。生产压差生产压差生产压差过大生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。生产压会引起底水锥进或边水舌进。生产压差越大，地层水因锥进或舌进而到达井底的时间越短，差越大，地层水因锥进或舌进而到达井底的时间越短，引起气井过早出水，甚至造成气井早期突发性水淹引起气井过早出水，甚至造成气井早期突发性水淹。第14页，本讲稿共98页气层非均质性及地层岩性结构气层非均质性及地层岩性结构气层岩性非均质性越强，井底距气水界面方向气层岩性非均质性越强，井底距气水界面方向渗透性越强或纵向裂缝越发育，底水到达井底的时渗透性越强或纵向裂缝越发育，底水到达井底的时间越短。间越短。原始气水界面距井底的高度与水体的能量原始气水界面距井底的高度与水体的能量在相同条件下，井底距原始气水界面越近，水体的能在相同条件下，井底距原始气水界面越近，水体的能量越大，越活跃，则底水到达井底的时间越短。量越大，越活跃，则底水到达井底的时间越短。第15页，本讲稿共98页2.5井底积液时的现象井底积液时的现象（1）只产纯气，不产水；）只产纯气，不产水；（2）井口压力快速下降；）井口压力快速下降；（3）井底液面缓慢上升；）井底液面缓慢上升；（4）气井产气量迅速下降。）气井产气量迅速下降。第16页，本讲稿共98页n当当QgQc，天然气携带液滴以雾状流形式把液体排，天然气携带液滴以雾状流形式把液体排出井筒，此时井底无积液。出井筒，此时井底无积液。2.6连续排液的最小流量连续排液的最小流量Qc：n当当QgQc，气流中的液滴直径不断增大，气流携，气流中的液滴直径不断增大，气流携带液滴困难，液滴回落到井底形成积液。带液滴困难，液滴回落到井底形成积液。第17页，本讲稿共98页2.7井筒压力分布状态井筒压力分布状态-井口至液面井段井口至液面井段天然气与液滴天然气与液滴及及其运其运动动滑脱所滑脱所产产生的平均生的平均压压力梯度力梯度;-液面至气液面至气层层中部中部混气液柱混气液柱及其运及其运动动滑脱所滑脱所产产生平均生平均压压力梯度力梯度;第18页，本讲稿共98页n三、排水采气工艺三、排水采气工艺nn针对出水气井的特点，对有水气藏的排水采气针对出水气井的特点，对有水气藏的排水采气工艺技术可分为：工艺技术可分为：n选择选择使气水两相管流举升效率最好的使气水两相管流举升效率最好的合理工作合理工作制度制度，把流入井筒的水全部带出地面，从而使，把流入井筒的水全部带出地面，从而使气井的气水气井的气水产量产量、井口流压井口流压和和气水比气水比保持相对保持相对稳定。稳定。n开发的中、后期，开发的中、后期，采用机械助喷工艺采用机械助喷工艺，排除井，排除井筒积液，降低井底回压，增大井下压差，提高筒积液，降低井底回压，增大井下压差，提高气井带水能力和自喷能力，保证正常采气。气井带水能力和自喷能力，保证正常采气。第19页，本讲稿共98页气气体体动动力力学学方方法法机械方法机械方法物理化学方法物理化学方法第20页，本讲稿共98页n对给定的一口产水气井，究竟选择何种排水采气方法，对给定的一口产水气井，究竟选择何种排水采气方法，需要进行需要进行不同排水采气方式的比较不同排水采气方式的比较。n排水采气方法对井的开采条件有一定的要求排水采气方法对井的开采条件有一定的要求，如果不注意，如果不注意地质、开采及环境因素的敏感性，就会降低排水采气装置地质、开采及环境因素的敏感性，就会降低排水采气装置的效率，甚至失败。的效率，甚至失败。n除了井的动态参数外，其他开采条件，如除了井的动态参数外，其他开采条件，如产出流体性产出流体性质、出砂、结垢等，也是考虑的重要因素质、出砂、结垢等，也是考虑的重要因素。而最终考虑。而最终考虑因素是投入和产出，必须进行综合和对比分析，最后确定因素是投入和产出，必须进行综合和对比分析，最后确定采用何种排水采气工艺。采用何种排水采气工艺。第21页，本讲稿共98页3.1 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 n优选管柱是在油气田开发中后期，当气井生产不能稳定且优选管柱是在油气田开发中后期，当气井生产不能稳定且转入间歇开采时，对这类气井及时调整管柱，转入间歇开采时，对这类气井及时调整管柱，减少气流减少气流的滑脱损失的滑脱损失，充分利用气井自身能量的，充分利用气井自身能量的气举气举排水采气排水采气方法。方法。n优选管柱是一种自喷工艺，它施工简单到只需更换一优选管柱是一种自喷工艺，它施工简单到只需更换一次油管，而不需要人为地提供任何能量。次油管，而不需要人为地提供任何能量。第22页，本讲稿共98页n（1）技术原理）技术原理1）油管直径过小油管直径过小，虽可以提高气流速度，有利于将井，虽可以提高气流速度，有利于将井底的液体排出，但在油管中的摩阻损失大，一定井口底的液体排出，但在油管中的摩阻损失大，一定井口压力下所要求的井底流压高，从而压力下所要求的井底流压高，从而限制了气井产量限制了气井产量；2）油管直径过大油管直径过大，虽可以降低气流速度及摩阻损失，从，虽可以降低气流速度及摩阻损失，从而降低流压，提高气井产量，但过低的气流速度无法而降低流压，提高气井产量，但过低的气流速度无法将井底液体携至地面，最终将井底液体携至地面，最终造成井底积液、流压升造成井底积液、流压升高而限制产气量高而限制产气量。第23页，本讲稿共98页n必须根据气井的产能状况必须根据气井的产能状况优选合理的管径优选合理的管径，充分利，充分利用气藏的能量，尽可能多地使井底的液体能及时被用气藏的能量，尽可能多地使井底的液体能及时被气流携带到地面，以获得气流携带到地面，以获得最大产气量最大产气量。第24页，本讲稿共98页n在设计自喷管柱时，必须考虑两个因素：在设计自喷管柱时，必须考虑两个因素：（1）自喷管中的）自喷管中的气流速度必须达到排液的临界速度气流速度必须达到排液的临界速度，确保地层流入井筒的全部液体被带出；确保地层流入井筒的全部液体被带出；（2）当气体沿着自喷管柱流出时，必须建立合理的最低）当气体沿着自喷管柱流出时，必须建立合理的最低压力降，以保证压力降，以保证井口有足够的压能井口有足够的压能将天然气输进集输管将天然气输进集输管网和用户。网和用户。第25页，本讲稿共98页特点：特点：n优点：优点：理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少可调，免修期长，投资少，除优选与地层流动条件相，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊装备和动力装置，是充分匹配的油管柱外，无须另外特殊装备和动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排液生产，以延长气井带水自利用气井自身能量实现连续排液生产，以延长气井带水自喷期的高效、高经济开采工艺技术。喷期的高效、高经济开采工艺技术。n缺点：缺点：气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度的限制，的限制，因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井起下作业。应当指出，以特纳液滴模型为基础现不压井起下作业。应当指出，以特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用于高气液比、井筒中呈雾状流的含的优选管柱方法适用于高气液比、井筒中呈雾状流的含液气井，对井筒中呈其他流动型态的含液气井，则不宜液气井，对井筒中呈其他流动型态的含液气井，则不宜用此方法。用此方法。第26页，本讲稿共98页3.2 泡沫排水采气工艺技术泡沫排水采气工艺技术n针对产水气田开发而研究的一项助采工艺，具有设备简单、针对产水气田开发而研究的一项助采工艺，具有设备简单、施工容易、见效快、成本低等优点，在出水气井得到广泛施工容易、见效快、成本低等优点，在出水气井得到广泛使用。使用。n（1）泡沫排水机理）泡沫排水机理n向井内注入某种能够遇水产生大量泡沫的表面活性剂，向井内注入某种能够遇水产生大量泡沫的表面活性剂，借助于天然气流的搅动，把水分散并生成大量借助于天然气流的搅动，把水分散并生成大量低密度的含低密度的含水泡沫水泡沫，改变井筒内的气水流态改变井筒内的气水流态。在地层能量不变的情况。在地层能量不变的情况下，提高出水气井的带水能力，把地层水举升到地面。下，提高出水气井的带水能力，把地层水举升到地面。第27页，本讲稿共98页（2）泡沫排水起泡剂及性能要求）泡沫排水起泡剂及性能要求起泡剂的性能起泡剂的性能除具有表面活性剂的一般性能之外，还要求具有以除具有表面活性剂的一般性能之外，还要求具有以下特殊性能。下特殊性能。起泡能力强起泡能力强。只要在井底矿化水中加入少量起泡剂只要在井底矿化水中加入少量起泡剂(100500mg/L)，就能在天然气流的搅动下，形成大量，就能在天然气流的搅动下，形成大量含水泡沫，使气、液两相空间分布发生显著变化，水柱含水泡沫，使气、液两相空间分布发生显著变化，水柱变成泡沫，密度下降几十倍。因此，原来无力携水的气变成泡沫，密度下降几十倍。因此，原来无力携水的气液，现可将低密度的含水泡沫带到地面，从而实现排水液，现可将低密度的含水泡沫带到地面，从而实现排水采气目的。采气目的。泡沫携液量大泡沫携液量大。起泡剂遇到水后，立即在每个气泡的气水界面起泡剂遇到水后，立即在每个气泡的气水界面定向排列。当气泡周围吸附的起泡剂分子达到一定浓度时，定向排列。当气泡周围吸附的起泡剂分子达到一定浓度时，气泡壁就形成一层牢固的膜。泡沫的水膜越厚，单位体积泡气泡壁就形成一层牢固的膜。泡沫的水膜越厚，单位体积泡沫含水量越高，表示泡沫的携水能力越大。沫含水量越高，表示泡沫的携水能力越大。第28页，本讲稿共98页起泡剂选择原则：起泡剂选择原则：n一般气水井一般气水井主要采用主要采用阴离子型阴离子型起泡剂，如磺酸盐、硫酸起泡剂，如磺酸盐、硫酸脂盐等，单独使用就能获得较好的效果；脂盐等，单独使用就能获得较好的效果；n含凝析油的气水井含凝析油的气水井中中，由于凝析油本身是一种消泡剂，由于凝析油本身是一种消泡剂，会使起泡剂性能变差，应采用多组分的会使起泡剂性能变差，应采用多组分的复合起泡剂复合起泡剂(常将常将几种起泡剂同时配入一个体系中使用几种起泡剂同时配入一个体系中使用)，也可采用两性，也可采用两性或聚合物表面活性剂；或聚合物表面活性剂；n含硫化氢的气水井含硫化氢的气水井中中，要注意防腐用的缓蚀剂与起泡，要注意防腐用的缓蚀剂与起泡剂互相之间能配伍，剂互相之间能配伍，不能影响起泡剂性能不能影响起泡剂性能。第29页，本讲稿共98页（7）特点）特点n优点：优点：该工艺能充分利用地层自身能量实现举升，该工艺能充分利用地层自身能量实现举升，因而因而成本低成本低、投资小、见效快、经济效益显著；设备配、投资小、见效快、经济效益显著；设备配套简单，其套简单，其举升流程与自喷生产完全相同举升流程与自喷生产完全相同；实施操作简；实施操作简便，实施过程中不需特殊的修井作业及关井；现有的起便，实施过程中不需特殊的修井作业及关井；现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生产井有较强的适应能力，泡剂及泡沫助采剂对不同的生产井有较强的适应能力，能满足不同类型生产井的需要。能满足不同类型生产井的需要。n缺点：缺点：排液能力小排液能力小，一般在，一般在100m3/d以下。因起泡剂以下。因起泡剂的注入量与井的日产水量成正比，产水量过高的井的注入量与井的日产水量成正比，产水量过高的井需要的药剂用量很大，并且要连续注入，工作量大，需要的药剂用量很大，并且要连续注入，工作量大，造成经济不合算。造成经济不合算。第30页，本讲稿共98页油田应用情况油田应用情况 n牙哈气田作为塔里木最早开发的凝析气田，现已进入开发中期，有些井已进入含水期，因此选择YH501井作为试验现场，于2006年5月2日开始现场试验。YH501井基本情况：501井射孔井段5092.55101.5m油管下深5062m，目前该井油压1MPa，套压10.8 MPa，井口温度21，地层温度125，油管底部温度121，日产气67793m3，日产液313m3(其中油53 m3,水263 m3)，由于该井筒积水,目前只能间歇生产，水质矿化度260.3g/L，在药剂罐中每天加入UT-11药剂56kg,用水稀释至150L，然后用柱塞泵连续注入套管中，同时注意产出气液的变化情况，然后根据产出液变化情况调整加药量。第31页，本讲稿共98页应用效果：效果：n(1)减小井口油套压差，增大产气量，在实施泡沫排水工艺措施的过程中，表现出井口油套压差减小，日产气量增大的现象，表明通过该项措施有效地排出了井内积液，保障了气井稳产，初期日增产气0.8104 m3，生产稳定后，日产液量533 m3，日产气量1.52 104 m3，增幅达84213 m3，使高温高产水气井达到了泡沫助排采气的目的。n(2)降低了气井生产回压，节约地层能量，实施泡排工艺前,井筒压力损失较大，呈递增趋势，连续实施泡排工艺后，井筒压力损失逐渐减小，有效节约了气井地层能量。n(3)有效缓解了气井水淹趋势，盘活气井资源，在实施泡排工艺前，井筒逐渐开始出现积液，液面逐渐升高，实施泡排后，气井井筒液面深度逐渐降低。第32页，本讲稿共98页3.3气举排水采气气举排水采气n（1）定义：）定义：气举排水采气工艺是气举排水采气工艺是借助外来高压气源借助外来高压气源或压缩机，或压缩机，通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内注气点通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内注气点至地面的液体密度，提高举升能力，排除井底积液，至地面的液体密度，提高举升能力，排除井底积液，恢复气井生产能力的一种助喷工艺。恢复气井生产能力的一种助喷工艺。气举排水采气：气举排水采气：气举阀排水采气气举阀排水采气和和柱塞气举排水采气。柱塞气举排水采气。第33页，本讲稿共98页（2）气举方式分类）气举方式分类 从生产方式上可分为从生产方式上可分为连续气举连续气举和和间歇气举；间歇气举；气气举举工工艺艺从从装装置置类类型型上上可可分分为为开开式式、半半闭闭式式和和闭闭式式气举气举（连续气举）（连续气举）；从从举举升升流流程程上上可可分分为为正正举举和和反反举举。正正举举是是从从油油套套环环空空注注入入高高压压气气，井井液液和和高高压压气气从从油油管管产产出出；而而反反举举是是从从油管注入高压气，井液和高压气从油套环空产出。油管注入高压气，井液和高压气从油套环空产出。第34页，本讲稿共98页第35页，本讲稿共98页4 4）特点）特点优点：优点：该工艺井不受井斜、井深和硫化氢等限制，最大排液量该工艺井不受井斜、井深和硫化氢等限制，最大排液量可达可达l000ml000m3 3/d/d，单井增产效果显著；，单井增产效果显著；可多次重复启动，与投捞式气举装置配套，可减少修井作业可多次重复启动，与投捞式气举装置配套，可减少修井作业次数；次数；设备配套简单，管理方便；设备配套简单，管理方便；易测取液面和压力资料，设计可靠，经济效益易测取液面和压力资料，设计可靠，经济效益高。高。第36页，本讲稿共98页缺点：缺点：工工艺艺井井受受注注气气压压力力对对井井底底造造成成的的回回压压影影响响，不不能能把把气气水水井井采采至至枯竭；枯竭；闭闭式式气气举举排排液液能能力力小小，一一般般在在100m100m3 3/d/d以以下下，工工艺艺应应用用范围受限；范围受限；需高压气井或工艺压缩机作高压气源；需高压气井或工艺压缩机作高压气源；套管必须能承受注气高压；套管必须能承受注气高压；高压施工对装置的安全可靠性要求高。高压施工对装置的安全可靠性要求高。第37页，本讲稿共98页气举排水采气应用气举排水采气应用 蜀南气矿花11井从1993年9月至1994年12月正常采气,日产气量8.010410.0104m3之间,日产水1.5m3以下,井口套压由25.765MPa下 降 至17.4MPa,井 口 油 压 由25.779MPa下 降 至16.7MPa,后因水化物堵塞集输管线而关井。1995年6月再次开井生产,由于此次关井时间较长,井口采油树盖板法兰长期漏气形成压水采气的不利局面,造成井筒积液上升,油压下降,开井前采用了放空排液,待积液排出后才倒入正常生产。到1995年10月底,套压降至15.77MPa,油压降至14.63MPa,1996年2月,又因输气管线发生漏气关井。1996年6月3日重新开井,由于井底积液太多采用放空排液但仍未获成功。第38页，本讲稿共98页（4）柱塞气举排水采气柱塞气举排水采气柱塞气举是间歇气举的一种形式，依柱塞气举是间歇气举的一种形式，依靠气井自身产出的气体的能量推动柱塞靠气井自身产出的气体的能量推动柱塞运动，称之为运动，称之为柱塞举升柱塞举升，如果需要注入，如果需要注入高压气补充气井能量则称之为高压气补充气井能量则称之为柱塞气举柱塞气举。第39页，本讲稿共98页柱塞气举的工作原理柱塞气举的工作原理 n柱塞气举装置的正常工作由时间柱塞气举装置的正常工作由时间-周期控制器定时地周期控制器定时地控制气动阀的开关来完成。控制气动阀的开关来完成。n当气动阀关闭时，柱塞上的阀已被防喷管内的撞击杆顶当气动阀关闭时，柱塞上的阀已被防喷管内的撞击杆顶开，打开旁通，柱塞自行下落。开，打开旁通，柱塞自行下落。柱塞撞击井下缓冲器后柱塞撞击井下缓冲器后阀关闭阀关闭，同时油管中液面不断上升。，同时油管中液面不断上升。当油套环空压力恢当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞以上液体时，气动阀打开，复到足以突破油管鞋举升柱塞以上液体时，气动阀打开，气体迅速从套管进入油管，与地层流入井底的气一起推动气体迅速从套管进入油管，与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上部液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升柱塞及其上部液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升至地面，柱塞撞击防喷管内的顶杆后，阀再次打开，气动至地面，柱塞撞击防喷管内的顶杆后，阀再次打开，气动阀关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。阀关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。第40页，本讲稿共98页2）柱塞举升运行原理图第41页，本讲稿共98页3）工艺要求 油管内壁规则，采用油管内壁规则，采用59mm750mm通井规通井畅通井规通井畅通无阻；通无阻；气井自身具有一定的产能，带液能力较弱的自喷生气井自身具有一定的产能，带液能力较弱的自喷生产井；产井；日产水量小于日产水量小于50m3/d；气液比大于气液比大于500（m3/m3）；）；井底具有一定深度的积液；井底具有一定深度的积液；6.井底清洁，无泥浆等污物。井底清洁，无泥浆等污物。第42页，本讲稿共98页特点特点优点：优点：1.利用生产井自身能量，注气与不注气转换方便灵活；2.投捞作业方便，柱塞上下移动可防止结蜡和结垢。3.柱塞在举升过程中，减少了液体的滑脱损失。局限性局限性：柱塞气举工艺适合产水量小于50m3/d，气液比大于500（m3/m3），井底存在一定的积液，有一定产能、带液能力较弱的自喷生产井。第43页，本讲稿共98页现场应用现场应用 柱塞气举排水采气工艺选择了陕93井进行现场试验，试验概况如下：1.基本数据生产史。陕93井于1999年10月10日投产，试气期间累计产气量490.6891104/d，产水量191.47m3,气液比为25627m3/m3;生产前油压24.20MPa，套压25.00MPa.生产过程中油、套压波动较大，压差逐渐增大。第44页，本讲稿共98页 试验情况试验情况:安装柱塞排水采气配套设备，柱塞下深为3633m，共进行了3个阶段的试验：（1）调试阶段。进行柱塞运行参数的调试15次，柱塞的下行时间70min，与理论计算柱塞上行时间68min接近，在产气量为2.2104m3/d时上行时间530min。（2）第一次试验阶段:采取增长开井时间的方法使井底产生积液，柱塞运行程序设置为：运行周期1次/天，开井时间22小时，关井时间2小时。试验中，柱塞正常运行期间油压、套压变化平稳，油套压差最大3.0MPa，平均日产水量14.5m3/d，生产15天累计排水210m3。第45页，本讲稿共98页（3）无柱塞生产阶段。为了对柱塞排水效果进行对比，取出柱塞，在产量保持不变的 情况下进行无柱塞生产。无柱塞生产66天，平均产气量2.2251104m3/d，油压从18.5MPA降至12MPa，套压从21.5MPa降至20.0MPa，油套压差从3MPa增大至8MPa。无柱塞生产前30天平均产水12m3/d，30天以后产水量急剧增加至22.12m3/d，且以后逐渐增多至27.8m3/d。第46页，本讲稿共98页试验效果分析试验效果分析 1.柱塞运行期间油套压平稳，变化小。通过柱塞的气举作用，改变了无柱塞生产期间油压持续下降的现象，且油压能够有所回升。2.不但抑制了油压继续下降的 现象，而且油套压均有不同程度的回升，且产气量平稳。在柱塞的协助下,气流在携夜过程中，液体滑脱减小，气流携夜能力相对增强，有效地解决了井筒继续积液的问题。第47页，本讲稿共98页3.4机抽排水采气工艺机抽排水采气工艺（1）技术原理）技术原理 借助机械能排水采气的助采工艺。是将借助机械能排水采气的助采工艺。是将深井泵深井泵下入下入井筒液面以下的适当深度，深井泵柱塞在抽油机的带动下，井筒液面以下的适当深度，深井泵柱塞在抽油机的带动下，在泵筒内作上下往返抽汲运动，从而达到在在泵筒内作上下往返抽汲运动，从而达到在油管油管内抽汲内抽汲排排水水，降低液柱对井底的回压，从，降低液柱对井底的回压，从套管采出天然气套管采出天然气。它与采油工艺的抽油机采油它与采油工艺的抽油机采油不同点不同点在于：气井是油管排在于：气井是油管排水、油套环空采气。即产层气水混合物经井下分离器分水、油套环空采气。即产层气水混合物经井下分离器分离后，将天然气排至油套环空，水流到深井泵，再经深离后，将天然气排至油套环空，水流到深井泵，再经深井泵排出地面。井泵排出地面。第48页，本讲稿共98页抽油机排水采气（也称机抽排水采气）井的井下，安抽油机排水采气（也称机抽排水采气）井的井下，安装井下气水分离器特别重要。装井下气水分离器特别重要。机抽排水采气工艺装备简单、设计方法成熟机抽排水采气工艺装备简单、设计方法成熟、投资少、不受高采出程度的限制、可枯竭性采气，投资少、不受高采出程度的限制、可枯竭性采气，因此适用于气藏的中后期水淹气井和低压间歇井，因此适用于气藏的中后期水淹气井和低压间歇井，日排水量在日排水量在10100m3、泵挂深度小于、泵挂深度小于1500m、产层、产层中部深度小于中部深度小于3000m、温度小于、温度小于100的气井排水采的气井排水采气。气。第49页，本讲稿共98页（2）优缺点）优缺点优点：优点：1.1.该该工艺装备简单、可靠工艺装备简单、可靠，可用天然气和，可用天然气和电作动力，易于实现自动控制，以实现有电作动力，易于实现自动控制，以实现有人管理，无人操作；人管理，无人操作；2.2.工艺井工艺井不受采出程度影响不受采出程度影响，并能把气水，并能把气水井采至枯竭。井采至枯竭。第50页，本讲稿共98页缺点缺点：1.1.需要深井泵、抽油机、抽油杆，需要深井泵、抽油机、抽油杆，初期投资较大，初期投资较大，动力动力装置的配套在目前阶段困难较大；装置的配套在目前阶段困难较大；2.2.受受井斜、井深和硫化氢影响较大井斜、井深和硫化氢影响较大，泵挂深度和，泵挂深度和 排液量均受限制。排液量均受限制。第51页，本讲稿共98页现场试验及效果分析现场试验及效果分析 深深抽抽排排水水采采气气井井工工艺艺技技术术先先后后在在川川南南、川川西西南南两两口口水水淹淹井井进进行行了了1010井井次次的的现现场场试试验验,试试验验着着重重以以加加深深泵泵挂挂、提提高高泵泵效效和和延延长长检检泵泵周周期期为为主主要要目目的的；同同时时,加加强强整整体体泵泵筒筒、金金属属)软软密密封封组组合合柱柱塞塞、捞捞砂砂工工具具、玻玻璃璃钢钢抽抽油油杆杆等等配配套套工工具具整整套套应应用用及及技技术术研研究究，试试验验结结果果,使使这这两两口口水水淹淹井井通通过过深深抽抽排排水水工工艺艺得得以以复复产产,到到19961996年年9 9月月底底,两两口口井井共共增增产产天天然然气气1020101020104 4m m3 3,累累积排水积排水1407m1407m3 3(两口井的机、杆、泵、机抽参数见表两口井的机、杆、泵、机抽参数见表1)1)第52页，本讲稿共98页第53页，本讲稿共98页 1.川西南矿区家41井 该井于1987年投产,1990年3月开展机抽排水采气,泵径56,泵挂1200m,随着开采时间的增加,液面逐渐降低,机抽效果越来越差，1995年5月,利用玻璃钢抽油杆对该井进行深抽试验,将泵挂加深至2002.63m(设计参数见表1)该井按设计方案实施后,见到了明显的效果,由于合理的杆柱设计,使柱塞实现了超行程运行,泵效达到118.2%。第54页，本讲稿共98页 2.川南宋8井 1996年8月应用新方案在宋8井进行了深抽试验(参数见表1)8月22日开始进行试抽,截止9月底止,累积抽汲25天,产水372m3,产气22.7104m3(生产情况见表3)第55页，本讲稿共98页3.5电潜泵排水采气工艺技术原理电潜泵排水采气工艺技术原理 采采用用多多级级离离心心泵泵装装置置，将将气气水水井井中中的的积积液液从从油油管管中中排排除除，降降低低井井内内液液面面高高度度，减减少少液液柱柱对对井井底底的的回回压压，形形成成生生产产压压差，使差，使水淹停产井水淹停产井迅速恢复产能。迅速恢复产能。（1）工艺原理及流程）工艺原理及流程采用随油管一起下入井底的多级离心泵装置，将水淹气井中采用随油管一起下入井底的多级离心泵装置，将水淹气井中的积液从井内迅速排出，降低对井底的回压，形成一定的生产压的积液从井内迅速排出，降低对井底的回压，形成一定的生产压差，使水淹气井重新恢复生产的一种机械排水采气工艺。差，使水淹气井重新恢复生产的一种机械排水采气工艺。气井恢复正常生产后，气水混合物经油套环形空间、井口气井恢复正常生产后，气水混合物经油套环形空间、井口装置和输气管线进入分离器进行气水分离，分离后的天然气进装置和输气管线进入分离器进行气水分离，分离后的天然气进入集输管线。入集输管线。第56页，本讲稿共98页n（2）适用范围）适用范围n排水采气工艺适用于各类的水淹气井。特点是排量范围排水采气工艺适用于各类的水淹气井。特点是排量范围大，扬程范围广，能大幅度降低井底流压而扩大生产压差，大，扬程范围广，能大幅度降低井底流压而扩大生产压差，是气田强排水的重要手段。是气田强排水的重要手段。n将电潜泵用于边水、底水水体封闭的产水气藏的强排水将电潜泵用于边水、底水水体封闭的产水气藏的强排水可达到控制水侵、阻止边底水干扰，延缓气藏综合递减，提可达到控制水侵、阻止边底水干扰，延缓气藏综合递减，提高有水气藏的最终采收率。高有水气藏的最终采收率。对于单井排水采气，电潜泵可用对于单井排水采气，电潜泵可用于复活各类水淹井，特别适用于于复活各类水淹井，特别适用于产水量大（产水量大（100m3/d以上）、扬以上）、扬程高（程高（1500m以上）以上）、单并控制剩余储量大的水淹井复产，通过强、单并控制剩余储量大的水淹井复产，通过强排水，降低井底回压，使水淹气井保持足够生产压差生产，实现边排排水，降低井底回压，使水淹气井保持足够生产压差生产，实现边排水、边采气的目的。水、边采气的目的。n电潜泵排水井场必须具备电源，电潜泵机组在井底的使用电潜泵排水井场必须具备电源，电潜泵机组在井底的使用温度应小于温度应小于150。第57页，本讲稿共98页（3）优缺点）优缺点优点：优点：1.1.电潜泵排水可形成较大的生产压差，理论上可将气井采电潜泵排水可形成较大的生产压差，理论上可将气井采至枯竭；至枯竭；2.2.自动化程度高自动化程度高，具有较强的自我保护能力，操作管理，具有较强的自我保护能力，操作管理灵活方便，容易实现自我控制；灵活方便，容易实现自我控制；3.3.易于安装井下温度、压力传感元件，在地面通过控制屏，易于安装井下温度、压力传感元件，在地面通过控制屏，随时直接观测出泵吸入口处温度、压力、运行电流等参随时直接观测出泵吸入口处温度、压力、运行电流等参数；数；4.4.变频控制器的使用，可根据井况条件适时调节电泵变频控制器的使用，可根据井况条件适时调节电泵的排量及其它有关参数。的排量及其它有关参数。第58页，本讲稿共98页缺点：缺点：1.1.多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵，使得初期多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵，使得初期投资投资大大，特别是电缆费用高；，特别是电缆费用高；2.2.由于高温下电缆易损坏，使电潜泵机组的下入深度受由于高温下电缆易损坏，使电潜泵机组的下入深度受到限制；到限制；3.3.由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响，使得井下机组寿命由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响，使得井下机组寿命较短，部分设备重复利用率不高，从而使得装备一次性投较短，部分设备重复利用率不高，从而使得装备一次性投资较大，采气成本高；资较大，采气成本高；4.4.选井受套管尺寸限制。选井受套管尺寸限制。第59页，本讲稿共98页n（4）现场应用情况）现场应用情况n1）四川石油局）四川石油局n1984年以来，我国各油气田通过实践和不断总结，年以来，我国各油气田通过实践和不断总结，完善了配套工艺技术，取得了较好经济效益。如截止完善了配套工艺技术，取得了较好经济效益。如截止1995年底，四川石油局利用电潜泵排水采气己累计年底，四川石油局利用电潜泵排水采气己累计增产天然气增产天然气1.83X108m3，排地层水，排地层水74.34X104m3。采用电潜泵排水采气的水淹气井，均获得了重新复产采用电潜泵排水采气的水淹气井，均获得了重新复产的目的或恢复了井的自喷能力。的目的或恢复了井的自喷能力。第60页，本讲稿共98页 2）中原油田中原油田 20012001年年8 8月以来月以来,中原油田从国外引进变速电潜中原油田从国外引进变速电潜