基于水合物分解传热模型的固体自生热解堵剂热量扩散模拟

固体自生热解堵技术是一种适用于解除井筒内水合物堵塞的创新技术。针对自生热解堵剂反应时的放热量扩散及损耗问题,建立了水合物生成相平衡、分解速率及分解传热数学模型。开展了不同含量、不同管径时的热量扩散模拟研究,获得了不同条件下井筒内温度、水体积分数、天然气体积分数、水合物体积分数的分布云图。研究发现:随着自生热解堵剂含量的增加,释放热量的速率加快,向周围传递的热量增加,且热量扩散时呈不规则状;随着井筒内径的增加,解堵时间增加,自生热解堵剂用量也随之增加。本实验开展的模拟计算值与现场实际值的吻合度大于85%,为现场解堵施工提供了理论指导。      

页岩气平台井泡沫排水采气技术

井底积液是页岩气井生产过程中普遍面临的问题,需要尽早采取排水采气的工艺措施。泡沫排水(以下简称泡排)采气工艺具有成本低、见效快的优点,在国外页岩气开发中已被大量使用,但在国内还鲜有报道。为此,结合现场生产和集输工艺流程,通过优选泡排工艺流程、研制并持续改进平台整体橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置、优化起泡剂和消泡剂性能、建立消泡效果监控方法,形成了一套适用于四川盆地川南地区长宁区块页岩气平台井的整体泡排工艺技术。研究结果表明:①起泡剂从各井油套管环空注入、消泡剂从各井一级针阀后通过雾化器加注,能适用于集中计量平台和单井计量平台的起泡剂和消泡剂加注;②优化、改进了橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置,起泡剂装置采用单泵轮换加注,消泡剂装置采用一口井一台泵加注,具备自动配液、自动加注控制、自动故障报警、远程控制的功能,能够满足页岩气平台井泡排药剂加注的需要;③起泡剂配方优化后,5 min泡沫高度增加37%～50%,建立了消泡率评价方法及消泡剂性能指标要求,通过优化消泡剂配方,初始消泡率提高1.5%～3.0%,3min消泡率提高0.7%～0.9%;④起泡剂用量为2.0g/L、消泡剂用量介于4.0～5.0g/L可以满足现场泡排及消泡要求;⑤通过对分离器和高级孔板阀排污口泡沫情况进行观察,以及取泡排返出水进行二次发泡评价来评估消泡效果,进而优化消泡剂加注制度来进一步提升消泡效果。结论认为,整体泡排技术可以明显提升该区页岩气的开发效果。     

长宁页岩气井泡沫排水起泡剂优选及现场应用

长宁页岩气藏采用丛式水平井进行开采,产出水为压裂残液、CaCl_2水型、矿化度29~53g/L。针对该水质特点及井型情况,优选了发泡力大于160mm、5min稳泡性大于250mm、携液量大于150mL/15min的起泡剂,研发了橇装式自动起消泡剂加注装置。在H3-1和H3-2井中成功进行了现场应用,合计增产气量0.49×10~4 m~3/d(增加26.9%),增产水量6.14m~3/d(增加1.17倍),表明泡沫排水采气技术对长宁页岩气井有很好的适应性。     

酸性气藏泡沫排水复合缓蚀起泡剂研究

酸性气藏在酸性气体及地层水的共同作用下,对油套管有较大的腐蚀。在对酸性气藏进行泡排时,需要使用缓蚀剂进行腐蚀防护,而起泡剂和缓蚀剂之间存在配伍性的问题。针对川渝酸性气藏气水质特点,通过优选适用于矿化度为0~293g/L的起泡组分、配伍的水溶性缓蚀组分以及起泡组分和缓蚀组分的复配和性能评价,研制出复合缓蚀起泡剂CT5-7F。该剂在矿化度为0~293g/L的地层水中、质量浓度为1.5g/L时,起泡能力大于185mm、3min泡高大于165mm、15min携液量大于152mL、腐蚀速率低于0.076mm/a、缓蚀率大于80%,可用于酸性气藏的泡排和防腐。     

川西白马庙低产浅井泡排试验及认识

川西白马庙蓬莱镇组浅层气藏气井大都为低产有水气井，产气量为1000～3000m^3／d。由于产气量降低后气井自身带液能力下降，一些气井只能间歇开采甚至被水淹停产，需要实施泡排工艺以维持气井正常生产。白浅36井和白浅33井是此类气井中有代表性的气井，通过对两井的泡沫排水采气工艺的研究和现场试验，确定了适合的起泡剂，并取得了很好的现场泡排试验效果，使原来间歇生产的气井恢复了连续生产。现场试验表明，对于1000m左右的浅井，在气产量低至1000m^3／d左右时，仍适合采取泡排工艺；因水淹停产的产水量较少的气井，采用多次加注适合的起泡剂、放喷带液、关井复压的操作，可以逐渐恢复气井的生产。     

页岩气排水采气技术研究及应用

页岩气井长期经济有效的生产是页岩气开发的基本要求。页岩气井积液严重影响采气生产,需要长期实施排水采气工艺。通过定制实验及现场测试发现：页岩气井后期带液生产,水平段以层流为主,斜井段为段塞流,是井筒积液开始发生的位置,斜井段积液后,液体回流导致水平段液量聚集;关井油管内的积液退回到储集能力强的长水平段,井筒液面低;油管下入水平段将限制气井产能;斜井段偏心漏失导致柱塞气举效率降低。根据页岩气井长期低压小产特征及井筒气液流动特点,提出了充分利用页岩气井能量、实现经济高效排水采气的开采对策。选定优选管柱、泡沫、柱塞作为页岩气井排水采气3项主体工艺,优化各项主体工艺的技术方案和做法,实现通过工艺辅助页岩气井自喷排水采气。页岩气排水采气技术在川南地区长宁区块推广实施后,气举助排及复产工作量降低,水淹井次减少,有效维护了老井产能。     

川西北气矿平落坝气田泡沫排水采气工艺技术研究及应用

随着川西北气矿平落坝气田的开采,地层能量降低,产水气井增多并且生产带液困难,需要采取泡沫排水采气措施,以维持气井正常生产。针对该气田地层水含有易成垢Ba2＋的特点,开展了配伍的起泡剂及现场应用工艺的研究,确定了适合该气田水质及井温条件的CT5-7D起泡剂,并在平19井和平落10井进行了现场应用试验,使两井产水量增加,套油压差降低,取得了很好的增产稳产效果,同时形成的适合平落坝气田泡沫排水采气的配套工艺技术,可在该气田其它产水气井中推广使用。     

超高压含硫气井井筒内天然气水合物解堵技术

为了安全、高效、经济地解除超高压气井井筒中的天然气水合物（以下简称水合物）堵塞，利用自主研发的固体自生热解堵剂在井筒内发生化学反应所释放出的热量来溶解水合物并防止其再次生成，通过调节解堵剂加量，来实现生热时间和生热量可调，进而将形成的化学自生热解堵技术在四川盆地超高压含硫气井的解堵作业中进行了应用。研究结果表明：①采用自主研发的固体化学自生热解堵剂，通过调整加量，可以实现生热峰值温度（34.2～88.5 ℃）、生热时间（24.2～884.0 min）可调，并且反应产物中包含有水合物抑制剂，能够抑制水合物再次生成；②随着解堵剂浓度增大，热传递速率加快，使解堵剂周围水合物的分解速率增加；③随着井筒内径增大，解堵时间延长，并且从64 mm增至76 mm对应的解堵时间增长率小于从76 mm增至102 mm对应的解堵时间增长率；④热量扩散模拟计算结果与现场实际用量的吻合率超过85%，证明所建立的化学自生热解堵剂热量扩散模型可靠，可以用于现场解堵剂加量的计算；⑤使用抗硫耐压140 MPa的固体药剂投加装置投加固体自生热解堵剂，在四川盆地超高压含硫气井已应用3井次，成功解除了水合物堵塞，使气井顺利恢复生产。结论认为，所形成的解堵技术针对超高压含硫气井井筒中形成的水合物堵塞的解除效果好、现场操作安全简单、费用低，具有较好的应用前景。     

抗温抗盐复合缓蚀起泡剂的室内评价及应用

天然气气井开发中后期因地层能量降低,携液能力下降,致使产水气井井筒内积液严重,影响气井产能。对此,需要采取泡沫排水措施以维持气井正常生产。川渝地区大多为含H2S和CO2的酸性气田,在进行泡排的同时需要进行腐蚀防护。因此,开展了复合缓蚀起泡剂的评价研究及应用,以实现在酸性气藏开采中的泡排和防腐联作。对复合缓蚀起泡剂CT5-20的性能进行了评价研究,证明该复合缓蚀起泡剂不仅抗温抗盐(150℃、300g/L矿化度)、泡排性能优异,而且具有较好的腐蚀防护性能。用该缓蚀起泡剂在重庆气矿X井进行现场试验,取得了较好的缓蚀泡排效果,说明CT5-20复合缓蚀起泡剂的应用可以实现高温、高矿化度酸性气井的泡排防腐联作。     

水平井对泡排携液效果的影响研究

针对越来越多的水平井需要开展泡沫排水采气、水平井造斜段对泡沫携液效果的影响等问题,开展了水平井造斜段不同斜度对泡排携液效果影响的模拟评价研究。对90°、60°、45°、30°等不同斜度泡沫携液量评价管在相同垂高、相同管长和不同起泡剂用量下的泡沫携液量进行了评价和分析。实验结果表明,斜度角在55°以下时,斜度对泡沫携液有较大的影响;55°以上时,斜度对泡沫携液量的影响较小,管长对泡沫携液量影响较小;在水平井中使用泡沫稳定性较好的起泡剂、适当增大起泡剂的用量,可克服造斜段对泡排效果的影响。