低压低产气井自生气排水采气技术的研究与应用

排水采气工艺是有水气田采气工艺的主要方法,已成为国内外气田开采后期的一项主要开采措施,常规泡沫排水采气工艺必须依赖井底的天然气流的扰动,应用表明：当气井产量小于气井含泡沫排水剂状态下临界携液流量时,泡排效果不理想。为此,针对常规泡沫排水采气工艺的局限性,研究了自生气泡沫排水采气工艺,该工艺在无井底气流的扰动下能自动起泡使低压低产含水气井泡排显著,使水淹井复产;并评价了自生气泡沫排 水剂起泡、携液及腐蚀性能;在现场开展了8口气井10井次的现场试验,共排液17.5m3,累计增产天然气59.2×104m3,增产效果明显。     

靖边气田氮气泡沫气举排液技术研究与应用

针对靖边气田产水气井,目前普遍采用泡沫排水采气工艺。而制约泡沫排水采气工艺实施效果的难点就是气井后期自身能量不足,不能将大量携液泡沫带出井口。针对产气量低及水淹气井等自身能量不足等问题,笔者提出氮气气举结合泡沫排水采气的思路,通过气流扰动,降低液柱密度,从而增强泡排剂起泡能力和携液能力。为有效解决泡排增能问题,本文通过室内试验优选起泡剂,结合气井工况计算优化气举施工参数,制定合理的气举气液比和每段泡沫的泵注时间,在保证套管承压的范围内达到施工时间最短,并在多口气井开展现场试验。实践证明,氮气泡沫气举排液技术能够满足靖边气田泡沫排水采气需要,扩大了泡沫助排工艺的应用范围,为气田中后期产水气井合理开发提供了技术支撑。     

子洲-米脂气田泡沫排水采气工艺优化研究

随着气藏开发过程的进行,地层压力逐渐下降,气体流速降低无法满足最小携液流量时,常出现气井井筒积液。泡沫排水采气工艺具有操作方便、经济性好、成功率高的特点。针对子洲-米脂气田地质和流体具有储层物性差、气井水质矿化度高、生产工艺含醇量高的特点,泡沫排水采气工艺成功实施的关键在于选择合适的泡排剂。通过对气井气质、水质的分析,选择目前国内排水效果较好的几种泡排剂HY-3g、HY-3k、ZT-5B、ZT-11c、CT5-2作为性能评价研究对象,进行室内实验和现场试验研究,最终确定HY-3k型泡排剂,在不同甲醇含量下具有起泡高度高、携液速率快的特点,同时具有较强的抗高矿化度能力。现场试验表明,该泡排剂对增产气量和提高气井的采气时率都具有明显效果。     

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。     

高温高压高盐泡排剂性能特征实验

泡沫排水采气技术是一种成本低、效果好的采气方式,广泛应用于气田的出水治理。为了评估高温、高压、高矿化度对泡排剂性能的影响,改进了现有罗氏泡沫评价法的实验设备;通过实验研究了10种泡排剂样品起泡性、稳定性以及动态携液性并对实验数据进行了分析。结果表明:温度对泡排剂性能的影响较大,随着温度的升高,特别是高于90℃以后,泡排剂的起泡能力和稳定性急剧下降;压力对泡排剂的性能影响较明显,随着压力的升高,泡排剂的起泡能力、稳定性以及携液性能都有所增加,但达到8 MPa后,增加趋势不再明显。     

苏里格气田影响常规泡排剂PY-S的气井排水性能的因素研究

苏里格气田通常采用泡沫排水采气工艺以提高气井采收率,但是井筒积液具有较高矿化度并且含有轻质油和缓蚀剂,上述因素均有可能影响泡排剂的性能。通过正交实验找出影响泡排剂PY-S性能的主要因素,再通过单因素实验分析了前面述及的三种因素的影响规律。结果表明:轻质油的存在对泡排剂PY-S的携液能力和稳定性有负面作用,但在现场油含量变化范围内对泡沫的携液量影响不大;高的矿化度对泡排剂PY-S的携液能力和稳定性有正面作用;而缓蚀剂HS-3的存在对泡排剂PY-S的携液量和稳定性有双面影响,当投加小于800mg/L时,其对泡排剂的性能有益,当投加量过大会严重影响泡排剂的性能。     

气井泡排后气液分离不充分分析及措施研究

目前靖边气田在未采取泡沫排水采气措施的情况下,集气站气液分离状况良好,脱水撬运行平稳。但采取泡沫排水采气措施后,相应站内气液分离不够充分,严重影响脱水撬的高效、平稳运行。分析气液分离不充分的原因,并确定气液高效分离的措施对于提高靖边气田的开发具有重要意义。本文通过对生产动态与起泡剂和消泡剂作用特点的分析研究,以及对携液流动时间和破泡时间的分析计算,结合对丝网捕雾器液泛速度的分析,找到了气液分离不充分的原因:产量的波动导致携带泡沫液的天然气从进站加入消泡剂到进入分离器入口前的流动时间短于消泡剂的破泡时间,致使泡沫在破泡不够充分的情况下就进入了分离器;泡排后地层水变为泡沫液,密度大为降低,而破泡不充分使相对较多的残余液沫进入分离器中的丝网捕雾器,大幅降低了丝网的波泛速度,致使液沫容易被气流二次夹带。在对现场实际情况分析的基础上,提出了在泡沫排水采气措施后提高气液分离效率的措施与建议。     

基于泡沫携液实验的压降携液量CFD数值模拟

为了研究流体动力学(CFD)方法对泡沫排水采气的可行性及在实际井筒中的流动规律，通过分析直井在不同质量分数泡排剂的流型、压降和携液量，得到最优泡排剂质量分数，基于室内实验模型建立相同的CFD物理模型，并对多相流模型(Eulerian模型、VOF模型和Mixture模型)和紊流模型(Reynolds Stress、k-ε和k-ω模型)进行优选得到最适合泡沫排水采气的数学模型，最后在实际井筒温度压力条件下进行CFD模拟得到流型压降携液量规律。结果表明：泡排剂质量分数为0.3%时携液效果最好；优选得到的最优CFD数学模型为“VOF+k-ω”，模拟结果与实验结果对比，压降、携液量误差均在10%以内；在实际井筒条件下，随着温度和压力增至40℃和15 MPa，液、气量分别低于0.2 m³/h、30 m³/h时，流型转为弹状流，压降增加1.8倍，携液量减少0.72倍，泡排效果减弱。该计算方法计算简单、准确性高，可以为泡沫排水采气工艺技术的高效实施和方案优化提供理论指导。     

致密砂岩气藏产水气井连续油管排采技术优化与应用

在四川盆地西部中浅层致密砂岩气藏中,气井压力、产量递减快,气井产水、井筒积液,严重影响生产。为此,在多口水平井投产初期、生产中期实施连续油管排水采气工艺,以延长气井的生命周期。随着气井产量的下降,连续油管井生产后期仍需开展泡排、气举等辅助排液措施,但部分井的泡排、气举效果欠佳。针对这一问题进行研究,优化了泡排介入时机的选择及泡排剂用量的计算,同时优选了经济可行的连续油管井气举类型及方式,从而提升了致密砂岩气藏低能量气井的排水采气效果。研究结果表明：(1)水平井携液临界流量的计算模拟结果显示,水平段较之垂直段、斜井段,水平段的携液临界流量最大,因而带液难度最大,低能量气井水平段处于泡状流态;当气井产量递减至携液临界流量时,需及时分步介入泡排工艺、继而是补充能量型的气举工艺,使气井能带液生产。(2)气液两相流压降模型中考虑泡沫流热阻力因素后,计算的单井泡排剂用量减少约15%～40%,消除了因药剂加注过量而导致井底泡沫堵塞情况。(3)产水量较大的常规连续油管井,选择排压高、作业连续、经济性好的移动压缩机气举工艺。(4)全通径连续油管井,适宜采用气流量大、携液能力强的CNG（压缩天然气）罐装气...     

泡沫排水采气技术在塔里木油田的应用

牙哈凝析气田凝析油含量高、井深、井温高、水质矿化度大,一般的泡排剂效果较差。为此,提出了深井、高温、高矿化度凝析气井泡沫排水采气技术研究。针对积水严重的牙哈501井进行泡沫排水采气试验,通过3种泡排剂与牙哈501井采出液在模拟井下高温条件的室内评价,以携液能力为主要指标,优选出UT-11C型泡排剂,该型起泡剂技术指标优良,适合牙哈凝析气田深井、高温、高矿化度条件。通过实验确定UT-11C型泡排剂体积浓度0.5%时,携液能力最优。在牙哈501井5个月的现场试验获得成功,泡沫排水采气技术投资少、见效快、风险小、效益高,是牙哈凝析气藏后期稳定生产的主要措施之一。     

苏里格气田排水采气工艺技术研究与应用

苏里格气田气井普遍具有低压、低产、小水量的特点。近年来,在前期大量研究及试验的基础上,初步形成适合苏里格气田地质及工艺特点的气井排水采气技术系列。在产水气井助排方面形成了以泡沫排水为主,速度管柱排水、柱塞气举为辅的排水采气工艺措施;在积液停产气井复产方面形成了压缩机气举、高压氮气气举排水采气复产工艺。各项排水采气工艺措施的实施,有效确保了产水气井的连续稳定生产。文章对各项排水采气工艺措施在苏里格气田的适用条件、应用现状等进行了介绍,并结合苏里格气田气井产量低、数量多的实际,指出了排水采气工艺技术的技术发展方向,这对深化苏里格气田排水采气工艺技术的应用具有一定指导意义。     

泡沫排水采气井强化排采装置优化设计

针对天然气井泡沫排水采气工艺效率低的问题,基于COMSOL软件,建立了井筒内气体-泡沫流耦合模型,对泡沫排水采气井液相滞留器和二次发泡装置进行了优化设计。研究表明：在波浪形滞留器结构中,液相稳定后,不会在气相携带的影响向下运移,体系内产生相对稳定的动态体系,流动阻力相对较低,具有很强的存水能力;气体经过强化发泡结构进入液相时会产生气泡,脉冲梯形发泡器的发泡效果最好。通过泡沫排水采气井强化起泡室内实验,对比分析加入强化排采装置前后井筒内液面高度随时间的变化,验证了强化排采装置的实用性。该强化排采装置可实现高效的泡沫排水采气,对天然气的高效开发具有重要意义。     

泡沫排水采气井井下节流压降规律实验及模型修正

气井井下节流是气田低成本开发的一项关键技术,“井下节流+泡沫排水采气”工艺在适宜条件下可提高气井带液能力。采用传统气液两相嘴流压降模型开展泡排井井下节流气嘴尺寸设计不能满足气井配产要求,通过节流压降规律测试并建立或者完善数学模型有助于提高泡排井井下节流设计水平。设计并搭建了泡沫排水采气井井下节流物理模拟实验装置,利用泡排剂UT-11开展了在不同泡排剂质量分数情况下的节流压降规律测试,利用实验数据对4个常用气液两相嘴流机理模型(Sachdeva模型、Perkins模型、Ashford模型、滑脱数值模型)进行了嘴流流态过渡预测能力评价、质量流速及嘴前压力的预测能力评价。基于实验数据构建了泡沫流滑脱因子计算关系式,提高滑脱数值模型的准确性,质量流速的绝对百分误差从13.7%降至7.69%,嘴前压力的绝对百分误差从16.5%降至8.01%。该研究为泡沫排水采气井井下节流嘴径设计和嘴前压力预测提供了重要理论依据。     

速度管柱排水采气技术在Z21-22井的应用

子洲气田在滚动开发过程中,低产低效井日趋增多,如何实现气井的有效开采是当前面临的主要问题。子洲气田通常采用泡沫排水采气工艺,以提高气井开采时率;但是由于甲醇和高矿化度、高凝析油地层水严重影响泡排剂的起泡性能,部分气井泡排效果较差。针对现场存在的问题,结合子洲气田工艺特征,通过开展速度管柱排水采气技术理论研究和现场试验,有效地提高了气井的携液能力,为改善低产低效井开发效果提供了新的技术手段。     

苏里格气田节流器气井泡沫排水采气工艺探讨

随着井下节流工艺在苏里格低压、低产气田的普遍应用,节流气井的泡排工艺已成为泡沫排水亟待解决的问题之一。介绍了节流器井的特点及判断积液的方法,开展了井筒液面测试分析,总结出了适合苏里格气田节流器井的泡沫排水采气工艺。     

一种远程自动投放球形泡排药剂装置的研制及应用

针对气井产水积液问题,苏里格气田主要采用泡沫排水采气工艺。传统的泡沫排水采气工艺通过车载人工加注的方式进行,工作量大,施工成本高,气井不易管理。因此,结合现场需求和井口工况,研发了一种可以远程控制、自动投放固体球形泡排药剂的装置,增加了药剂发泡时间,提高了药剂使用效率,同时有效降低了工人劳动强度和人工成本。该装置能耗较低,通过太阳能电池板供电,可以满足定时间、定数量、定次数排水采气加药需求;储球筒设计为常压状态,工人添加泡排球方便灵活。该项技术的成功试验,为苏里格气田数字化排水采气提供了一种新思路,应用前景广阔,建议进一步推广应用。     

苏里格南区气井速度管柱适用条件分析

在气井管理及气井动态分析中,井筒压力、温度是重要的参数。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒和传热学原理,综合考虑压力和温度之间的相互影响,建立了气井井筒压力温度耦合模型,应用四阶龙格-库塔算法数值求解。通过气井实测数据对模型进行验证,算例表明模型计算结果可靠,可以满足工程计算要求。速度管柱是苏里格南区重要的排水采气措施,针对速度管柱选井缺乏定量标准的问题,在井筒压力温度预测基础上,评价了速度管柱气井在不同条件下的水合物生成风险、携液临界流量和冲蚀产量,给出了速度管柱气井满足携液和安全的产量范围,提出了适用速度管柱新井的试气无阻流量界限,为苏里格南区速度管柱的下入时机和选井提供了理论基础和指导意见。     

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针对长庆气田产水状况，文章总结了近几年来长庆气田排水采气工艺技术研究所所取得的成果，介绍了优选管柱排水采气、泡沫排水采气、柱塞气举排水采气等三种技术的工艺原理、工艺要求及各项工艺在长庆气田的试验效果，归纳了目前长庆气田采用的三种行之有效的复产工艺措施，形成了长庆气田低压低产气井排水采气工艺技术体系，这对提高低压低产气井的采收率及高效开发具有指导意义。     

页岩气井同心双管排采新工艺研究

为了克服单一排采举升工艺的不足,实现页岩气井在高液量和低液量时期均能连续排采,研究应用了同心双管组合排采工艺。基于速度管柱排水采气可以降低页岩气井临界携液流量、增大井筒中气体流速、提高气井携液能力的思路,优化了页岩气井速度管柱,速度管柱直径优化为φ48.3 mm;实现了排采前期液量充足时采用高排量电潜泵排液,液量较低时采用气举诱喷。该技术在彭页 HF-1 井开展了现场试验,措施后排采井日产液37 m3,日产气量20 250.65 m3,累计产气量151.32×104 m3。试验结果表明, 页岩气同心双管排采工艺技术可以降低页岩气井临界携液流速,为页岩气井的连续排采提供了新的技术支持。      

机抽—速度管复合排水采气新工艺

为了提高目前常用的排水采气工艺的适应性,同时降低由排采工艺调整带来的额外的成本开销,利用空心抽油杆对机抽工艺进行了改进,结合应用所研发的空心防气排水采气专用泵,形成了机抽—速度管复合排水采气工艺,并在鄂尔多斯盆地苏里格气田某产水气井进行了现场试验。研究结果表明:①该工艺实现了机抽与速度管柱、气举、泡排等多种排采工艺的自由组合,并且可根据气井产水特点灵活调整适合的排采工艺,提高了工艺的适应性;②采用的游动阀及固定阀均依靠抽油机动力和空心抽油杆重力实现强制启闭,避免了气锁和砂卡引起的机抽失效;③该工艺的选井原则为气井初期产气量较高(大于1×10~4m~3/d)、产水量相对较高(介于3～30 m~3/d),且井口到液面的距离小于2500m;④针对产气量分别为2×10~4m~3/d、1×10~4m~3/d的气井,需采用外径为36 mm、壁厚为6 mm或外径为38 mm、壁厚为6 mm的空心抽油杆进行速度管排水采气,针对产气量为0.6×10~4m~3/d的气井,需采用外径为34 mm、壁厚为5.5 mm的空心抽油杆进行速度管排水采气。结论认为,该工艺可以明显提高产水气井的稳产气量,实现产水气井的连续、稳定生产,应用效果好。