新疆油田气井排液采气工艺优选方法

随着新疆油田气藏进入开发中后期,相当数量的气井已经出现井筒积液,严重影响了气井的正常生产。为使气井稳产,达到提高采收率的目的,研制了排液采气工艺技术优选图版。在新疆油田排液采气工艺初选的基础上,结合积液诊断精度较高的Ｃｏｌｅｍａｎ 模型,以生产液气比和日产气量为横、纵坐标,绘制了新疆油田排液采气工艺优选宏观控制图。应用该图版对新疆油田积液气井的排液采气工艺进行优选,现场实施效果表明,该方法选择的工艺技术达到了使气井稳产,甚至增产的目的。     

优选管柱排液采气工艺技术

通过对低压、低产水气井生产变化规律的研究，依据两相管流带液流态的多变性，充分结合气井生产特点，研究总结出利用动能因子判别带液流态、调整参数优选管柱的工艺方法。通过6口气井的试验证明，效果很好，完全可以满足生产需要，对于低产能气井的连续排液生产具有一定的指导意义。     

积液气井连续管注氮排液工程参数分析

积液气井连续管注氮排液过程中,为了优选注氮排量、注气深度、连续管尺寸及下入速度等参数,基于气液两相流动压降理论及临界携液模型,建立了连续管注氮排液算法模型,从临界注氮排量、井底压力、注氮泵压3个方面对注氮排液参数进行分析,研究了最佳注氮排量范围及排液参数对井底压力和注氮泵压的影响规律。研究结果表明：随着注氮排量的增加,满足临界携液的井筒段增大,对应的井底压力先降低后增大;增大注气点深度、减小连续管下入速度、减小连续管外径均可以获得更低的井底压力;积液黏度仅对泡状流等含连续液相的流型的压降影响较大,对雾状流等含连续气相流型的压降影响较小;连续管外径的改变对泵压的影响最为显著。研究结果可为连续管注氮排液参数的选择提供理论依据。     

井下涡流排液采气井筒临界携液量计算

井下涡流排液采气是一项新技术,目前缺乏对井筒涡流场临界携液流量的理论研究。根据两相流体动力学理论,对井筒涡流场中的液滴进行受力分析,得到液滴沿轴向和径向的运动方程,然后通过量级比较,忽略虚拟质量力和Basset力,建立简化的液滴垂向受力平衡方程,推导出涡流场临界携液流速与流量公式。现场实例分析表明:理论计算的涡流场临界携液流量比常规流场的临界携液流量平均降低26.4%;随着螺旋角增大,临界携液流量先增大后减小,存在一个使临界携液流量最小的螺旋角。井下涡流排液技术可使临界携液流量大幅降低,有效提高气井携液能力,排除井筒积液。     

气井携液临界流量计算新方法

气井最小携液临界流量是气藏开发方案编制中的一个重要参数.目前现场主要应用Turner和李闵公式进行气井携液临界流量的计算.但这2个公式具有一定的局限性,都没有考虑界面张力对携液临界流量的影响,在计算时将气水界面张力简化为常数进行计算,而实际上界面张力是温度与压力的函数.因此,文中对现有计算公式进行了修正,并根据实际气井情况进行了计算,结果表明,在计算气井携液流量时应该考虑界面张力,其计算结果更为客观、实际.     

液相物性对双入口管柱式气液分离器液膜流型的影响

管柱式气液分离器(GLCC)是一种耦合离心力与重力的分离设备,液相介质物性对其两相流型及分离性能有显著影响。分别以水、甘油溶液和T55导热油为液相介质,空气为气相介质,采用高速摄像机对直径74 mm的双入口GLCC倾斜入口管的气液流型和上部筒体的液膜流型进行了高帧率可视化研究,发现：倾斜入口管内气液流型为分层流、环状流;上部筒体内液膜流型为旋环流、过渡流、搅混流与鳞状流,进一步分析了液相介质物性对气液流型及液膜流型的影响机理。结果表明：液相黏度越大,倾斜入口管内分层流越稳定,预分离效果越佳;上方次入口内环状流侧壁液膜厚度越薄,上部筒体内搅混液膜越容易被向上携带;同时,液膜的稳定性越差,旋环流越易发展为搅混液膜甚至鳞状流,越易导致气相携液现象(LCO)发生。引入无量纲气、液相特征参数,得到了旋环流与搅混流的流型转变判别式,可间接表征不同液相介质双入口GLCC液膜流型与分离性能的关系,对确定GLCC最优工况区间具有指导意义。     

计算气井临界携液流量的新方法

准确计算气井临界携液流量具有十分重要的意义。国内外学者在Turner公式的基础上对其携液系数进行修正得到了不同的临界携液流量公式,但这些公式忽略了将表面张力及气体偏差系数取为常数对计算结果的影响,也未考虑不同携液系数对各气田的适用性,因此应用过程中往往存在较大误差。为此,本文首先对公式中的表面张力及气体偏差系数进行了修正,并对忽略这两个参数的变化所产生的计算误差进行了分析,然后探讨了常规公式不具有普遍适用性的原因,并在此基础上提出了一种应用流温流压梯度测试资料推导携液系数并得到目标气田临界携液流量公式的新方法。最后经实例验证表明本文提出的临界携液流量计算新方法相较于常规方法更具准确性和现场适用性。     

海上气井携液临界流量模拟分析研究

Turner模型是目前为止应用较广泛的模型之一,在Turner模型应用于海上定向井的实例中,发现Turner模型对于定向井和雷诺数高于2.2×105的气井存在较大的误差。通过分析Turner模型中携液临界流量的主要影响因素,确定井筒最先发生积液的位置;然后考虑井斜角对Turner模型进行了修正;对于雷诺数高于2.2×105的气井,提出了通过对比临界持液率和实际持液率的关系确定携液临界流量的方法。此方法可以使计算误差最大降低40%。     

气井连续携液机理

平行气流中的液滴趋于椭球状,而低黏度液滴临界韦伯数 We_crit 相差较大,在2.2~60变化,而已有的携液模型未综合考虑液滴变形和液滴尺寸差异对气井临界携液气量的影响。根据液滴质点力平衡理论,笔者导出了气井临界携液气量预测新模型。新模型引入的特征参数 C_k,Wecrit 综合考虑了液滴变形和最大液滴尺寸差异对携液气量的影响。根据一般能量守恒原理,推导出了液滴变形程度与临界韦伯数的函数关系,计算结果与实验数据和DDB模型预测结果一致,误差小于6%。新模型的关系式系数 C_k,Wecrit 在2.14～4.79变化,而根据文献数据和国内气田临界气流量反算的系数 C_k,Wecrit 在1.86~5.0变化。新模型从机理上解释了各气田临界携液气量相差较大和个别气田临界携液气量较低的原因,并以大牛地气田为例介绍了该模型的应用。     

连续油管速度管柱排水采气技术研究及应用

针对苏里格气田低压水平气井携液能力差,井筒出现积液,原有生产管柱不能满足生产需求等问题,研究了水平井连续油管速度管柱排水采气技术方案。首先分析了水平井临界携液流速理论模型,利用该模型优选出Φ38.1 mm的连续油管作为速度管柱。然后详述了连续油管速度管柱排水采气技术方案,最后在苏76-2-20H井进行现场应用,应用结果表明,水平井连续油管速度管柱排水采气技术方案降低了气井的临界携液流速,提高了气井的携液能力,气井油套平均压差减小1.82 MPa,可有效地排出井筒积液,实现了低压水平气井的连续携液增产稳产,起到了较好的应用效果。     

苏西区块积液气井速度管柱采气研究

本文对苏西区块积液气井速度管柱技术的采气原理,效果分析及管理方法进行了探讨,可以看出,通过优化气井采气工艺,在油管中加入速度管柱工艺生产,可进一步增加积液气井的携液能力,提高采收率。     

气井积液预测研究进展

准确预测气井积液时间并及时采取排水采气工艺措施,对于维持低产气井稳定生产至关重要。为此,基于对国内外气井积液预测方法及积液气井数值模拟方法的广泛调研和总结,综合分析了目前解释气井积液的液滴反转模型、液膜反转模型和气井稳定性分析方法,阐述了积液气井瞬态数值模拟的研究进展。研究结果表明:(1)不同积液预测模型计算值之间及不同类型气藏气井携液临界气量之间存在着巨大的偏差,引起气井积液的机理不仅仅由单一液体反转现象造成,而是地层与井筒共同作用的结果 ;(2)液体反转理论在解释气井出现动液面上有悖于气液两相管流的基本规律,气井动液面的产生与气井受到瞬态扰动相关。在上述研究的基础上,指出了气井积液机理研究的发展方向:结合地层数值模拟,建立合理井筒压力波动模型并将其考虑为内边界条件,开展地层—井筒耦合实验及理论研究,揭示不同类型气藏积液的控制机理并建立相应积液预测模型,以期为气井排水采气工艺设计提供理论依据和技术支撑。     

低产积液气井气举排水井筒流动参数优化

苏里格气田气井具有低压、低产、产水、携液能力差等特点,由于井筒积液严重,部分气井出现压力和产量下降过快的现象,制约了气井的正常生产,因此有必要选择合适的排水采气措施来清除井筒积液。然而,排水采气井筒多相流体流动的机理较复杂,目前,排水采气措施的参数(如气举的注气量)设计多是依靠经验或利用较简单的临界携液流量等参数确定的,针对整个排水采气井筒气液流动规律的变化及能量损失的研究较少。文中通过采用数值模拟和实验模拟研究相结合的方法,对苏里格气田低产积液气井气举前后整个井筒气液流动规律进行分析,并根据注气量对井筒压降和气举效率的影响,确定适用于苏里格气田气井气举复产的最优注气参数,为选择合适的排水采气措施提供了理论指导。     

油气井管柱冲击动力问题研究概况和发展趋势

钻采作业中经常遇到管柱冲击动力问题。具体工况包括：①射孔和爆炸松扣解卡时,炸药爆炸引发的管柱冲击振动;②用震击器解卡时,突然泄流和震击力引发的管柱冲击振动;③钻柱、套管柱、油管柱、抽油杆柱断脱或刹车不灵或操作失误,导致管柱沿井筒向下滑落冲击井底或泵阀,以及管柱下放时突然遇阻的情况。对文献的相关研究进展进行了评述,并介绍了油气井管柱力学三原理、油气井管柱动力学基本方程、油气井管柱的屈曲和拉力扭矩分析、钻柱动力学、直杆和薄壁管在轴向冲击作用下的应力和变形、以及有限元力学仿真的研究进展;最后,对管柱冲击动力研究的力学模型、数学模型、求解方法和预期结果等提出了建议。     

气井CT速度管柱完井技术理论研究

为进一步提高气井完井效率及延缓气井生产见水时间,根据连续油管技术与装备的发展需要,对连续油管作为速度管柱完井技术开展了理论研究。结合气体携液理论、井筒多相流理论及生产动态分析,提出了CT（连续油管）速度管柱完井设计的理论依据及方法,探讨了气井CT速度管柱完井存在的问题,并给出了相关的对策。通过安装小直径CT管柱实施一次完井或在现有生产油管内安装CT速度管柱实施二次完井,有利于增加生产流速、预防井底积液、提高气井无水采收率、增强积液井排液能力及确保气井正常生产。现场完井设计时,除了考虑CT管柱自身（与材料及性能相关）的成本外,还应重点考察CT管柱尺寸、抗腐蚀性、疲劳寿命、减阻性能等参数对气井完井生产的影响,以进一步完善该项技术。     

速度管柱技术在鄂尔多斯盆地气井中的应用优化研究

为了提高速度管柱工艺在低产低效井增产、稳产措施中的应用效果,针对鄂尔多斯盆地气井的生产特点,基于Turner模型和Li模型,以压降损失、携液量表征速度管柱井筒积液规律,进而优化管柱的尺寸及下入深度.结果表明:目标区块施工用的速度管柱油管的最佳尺寸为38.1 mm,下入深度应在喇叭口以上5～10 m,此时目标井产气量提升145.6％.     

普光水平井投产一体化管柱及参数优化

普光气田水平井具有井深、射孔井段跨度大、射孔厚度大的特点,储层层间非均质性非常严重,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储层交错分布,部分井存在边底水。为了实现水平井段均匀布酸、提高酸化效果、稳气控水等目的,通过对水平段注酸井筒流动压力分布、吸液强度分析,确定出普光水平井投产一体化管柱的封隔器卡封段级数、滑套下入位置、滑套孔径、孔数、尾管下入深度等参数。通过理论分析和数值模拟计算,研究了普光高含硫水平井不同完井方式下的酸压（化）投产一体化管住的结构及参数优化方法,为高含硫气田水平井分段酸压（化）管柱设计提供了技术思路,提高了普光水平井的酸压（化）效果。     

定向气井连续携液临界产量预测模型

针对定向气井比直井更难于排水采气的问题,对于高气液比（气液比大于1 400 m³/m³）的产水定向气井,Turner等人建立了圆球液滴模型计算高气液比临界产量,并应用于现场实践;同时李闽等人提出了椭球液滴模型,有效地指导了气田生产。但是传统的液滴携液计算模型在预测高气液比定向气井临界产量时,忽略了井斜角度变化对临界产量的影响,导致了定向气井临界产量的计算结果与实际情况有较大的偏差。根据井斜角度、曳力系数与雷诺数（在1×10³～2.2×10⁵或2.2×10⁵～1×10⁶范围之间）的关系,建立了定向气井高气液比携液临界产量预测模型,预测模型可用于计算高气液比定向气井的携液临界产量。通过实例对比分析表明,该预测模型计算结果与现场生产实际更加吻合,从而验证了该预测模型的可靠性和准确性。     

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。