页岩气水平井全井筒临界携液流量模型

目前的临界携液流量模型均未完整反映页岩气井的复杂井身结构和返排液量变化特征,无法准确预测页岩气水平井积液。为此,通过对液滴动力学和能量分析,综合考虑井筒产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴能量损失,建立了页岩气井全井筒临界携液流量模型。根据最大稳定变形液滴能量平衡关系,确定了最大稳定变形液滴长轴长度;选取了适用于页岩气水平井的曳力系数和表面张力公式;根据误差分析优选了Mukherjee-Brill两相流模型计算页岩气水平井井筒压力分布。实例分析表明,与现有临界携液流量模型相比,新模型对于页岩气水平井的积液预测符合率最高,预测精度达92.3%。新模型可以准确预测积液井和接近积液井,对不积液井的积液预测精度也能满足现场应用要求,可以有效指导页岩气井积液判断与排采工艺选择。     

排水采气技术优选三维图版

为快速确定不同气井最优排水采气的技术及时机，通过对Turner模型、Coleman模型、Li Min模型和Yang Chuandong模型优选和分析，得到了适合大庆油田的临界携液流量修正模型。利用该模型，建立了日产气量、水气比和井深的三维图版，结合不同排水采气工艺的技术界限，得到三维图版不同区域的排水采气技术。研究结果表明，修正模型适用于大庆油田气井的临界携液流量计算，准确率接近90%。该研究成果为大庆油田高效、快速开发提供了技术支持。     

气井排水采气工艺原理及应用

有水气藏排水采气工艺的选择对指导生产起着重要的作用。本文通过井筒积液识别方法的研究,及气井临界携液流速、流量公式的推导,对国内外几种常用排水采气工艺方法进行了对比评价。正确识别气井井底积液、气井临界携液流速及流量,对制定气井工作制度,选择合理的排采工艺,提高排采效率具有重要意义。     

户部寨气田涡流排水采气技术先导试验

户部寨气田目前已处于开发后期阶段,多数气井的压力及产量难以满足临界携液要求,井筒积液较为普遍,制约了气井产能的发挥。针对增压气举、优选管柱等常规排水采气工艺存在的技术局限,综合考虑涡流工具适用条件及气田开发实际,优选部1-9井开展了涡流排水采气先导试验,现场试验结果表明:该井加装涡流工具后携液能力较先前明显提升,相同注气条件下日产液量提高91%,同时增大生产压差约1 MPa,取得了较好的试验效果,可为同类气井排液对策制订提供相应技术借鉴。     

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。     

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。     

CALCULATING METHOD OF THE CRITICAL FLOW RATE OF THE CARRYING LIQUID IN THE INCLINED WELLBORE OF GAS WELL

根据气液两相流理论和质点理论,倾斜井筒中液滴在气体中的受力状态将随着井斜角的不同而改变,而液滴受力状态的不同最终导致了气液两相流态和气体对液体的携带能力的变化.因而,倾斜井筒的临界携液流量不能用常规的垂直井筒和水平井筒携液临界流量公式计算.以气液两相流态理论为基础,根据质点分析理论,推导得到了考虑不同井斜角的倾斜井筒携液临界流量公式.计算了倾斜井筒不同井斜角的携液临界流量,并将计算结果与水平井筒及垂直井筒携液临界流量公式计算结果相对比.研究结果表明,倾斜井筒的携液临界流量介于垂直井筒与水平井筒之间;随着井斜角的增大,倾斜井筒携液临界流量减小,倾斜井筒携液临界流量越接近垂直井筒携液临界流量,携液临界流量变化幅度越小.     

速度管柱排水采气效果评价及应用新领域

在综合苏里格气田所有已开展速度管柱排水采气试验井的基础上,根据试验前气井产量对试验井进行了分类评价,得出了速度管柱排水采气技术的适用条件,并分析了该技术新的应用领域。分析了速度管柱排水采气工艺的原理,推导了适合苏里格气田气井的临界携液模型,依据模型优选出38.1 mm的连续管作为速度管柱。现场试验结果表明,速度管柱排水采气技术能够解决苏里格气田产气量大于0.3万m3/d气井的积液排水采气问题;该技术可以应用于起油管气井、小井眼生产井、连续管压裂井等的生产,前景广阔。     

模糊数学理论在东胜气田排水采气工艺优选中的应用

气井排水采气工艺的正确评价与优选直接关系到气田未来生产的经济效果的好坏和技术上的成败。本文结合现场实际情况,综合考虑排水采气工艺的经济、技术指标,利用模糊数学分析,确定模糊数学综合评价指标值,优选出适用工艺。由于该方法全面考虑了各排水采气工艺经济、技术、管理和环境指标的优劣, 因此,优选出的结果比较客观、合理。     

页岩气水平井排水采气工艺应用探讨

水平井是实现气藏高效开发的关键技术,应用效果良好。但是随着气藏的持续开发,部分水平井出现产量、压力双递减的情况,表现出不同程度井筒积液特征,而受限于水平井特殊井身结构,水平段的积液对气井开采影响更大,严重制约了气井的平穗生产。首先对水平井排水采气工艺进行了调研,分析了各种排水采气工艺的适应性,结合建南气田水平井成熟的排采工艺技术,对涪陵页岩气排水采气工艺的选择进行了探讨,初步提出以优选管柱、泡沫排水采气工艺为主,邻井高压气举、电潜泵排水采气及组合工艺为辅的排采思路,为提高气井排液德产效果提供一定的借鉴意义。     

高压电驱压缩机循环气举工艺在威远页岩气平台井的应用

威远区块某页岩气平台井受邻井压窜、井区地质条件的影响,页岩气井产量持续下降,采用常规气举、泡排、柱塞等排水采气工艺技术已无法实现气井连续携液生产,井筒内积液严重,不同程度影响了气井最终采收率。综合当前排水采气工艺技术,优选电驱高压压缩机配合油管下深至水平段对积液平台进行连续气举,达到提高气井排液效率、解除积液的目的。现场应用表明,该工艺具有“能耗低、噪音小、排量大、效率高”等优点,有效实现了平台井 ４口水淹井的复产,填补了常规页岩气二次采气技术的空缺。     

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。      

页岩气水平井井筒积液流动规律研究——以C01井区为例

目的 C01井区页岩气井开采中后期,天然能量不足,井筒积液普遍,准确实时识别积液位置困难,导致排水采气工艺实施效果欠佳,故需针对井筒积液流动进行研究。方法 基于C01井区积液现状,在Beggs持液率模型的基础上,使用生产数据及井筒流型对持液率模型进行修正,从而可以准确地实时识别积液位置,与生产测井剖面实测数据进行对比,验证了修正模型的准确性;基于实际页岩气井钻井数据建立了页岩气井的全井段几何模型,实现了气液两相流动模拟,分析了井型对积液位置的影响。结果 修正的持液率模型在页岩气井中应用时,其平均相对误差为6.66%,可以为现场提供较为准确的积液位置识别;数值模拟结果表明,下倾型和上倾型页岩气水平井由于能量衰减导致造斜段易形成积液。结论 应用修正的持液率模型计算积液位置显示,页岩气水平井造斜段易形成积液;数值模拟结果与修正的持液率模型应用计算结果符合,通过使用预测的生产数据可以对井筒积液位置进行预判。     

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。     

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。     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

威远页岩气井低压低产期稳产技术与实践

威远页岩气井具有初期产量高、递减快的特征,根据生产特征可分为压后返排、快速递减、低压低产三个生产阶段,不同阶段生产特征差异明显。低压低产阶段,气井产量低、压力低、递减速度慢、生产周期长,产量贡献达60%,是稳产技术实施的主要阶段,但生产效果易受井筒积液、压裂窜层水淹、外输压力波动、井筒堵塞等因素影响。针对各种产量影响因素及不同类型问题井,形成了以增压、泡排、柱塞、气举、井筒清洗及其组合措施的老井稳产技术对策,以实现快速复产,例如轻微积液井优先开展增压并采取泡排措施,间歇积液井优先采取泡排或柱塞工艺,严重积液井优先采取反举或关井气举措施,井筒堵塞井采取井筒清洗或连油冲洗,压窜水淹井优先采取同步降压气举、连油气举及替喷等措施。通过页岩气井低压低产期稳产技术的实践,形成专项技术模板,有效治理气井各类生产难题,最大程度挖潜气井产能,提升老井持续稳产能力,实现页岩气区块高效开发。     

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。     

四川盆地威远区块典型平台页岩气水平井动态特征及开发建议

位于四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区范围内的威远页岩气田(以下简称威远区块),同一平台上气井的生产动态特征存在着较大的差异,目前对于其页岩气井产气量的主控因素和开发工艺措施的有效性认识尚不明确。为此,以威远区块PT2平台的6口水平井为例,针对气井生产动态存在的差异,从钻遇优质页岩段的长度、水平段轨迹倾向、压裂段长度、改造段数、加砂量及井底积液等方面进行分析,明确了影响威远区块页岩气水平井产气量的主要因素,进而提出了有针对性的开发措施建议。研究结果表明:(1)优质页岩段钻遇长度是气井高产的物质地质保障,水平压裂段长度、改造段数/簇数和加砂量是主要的工程因素;(2)页岩气井生产早期均为带液生产且水气比较大,当产气量低于临界携液流量时,井底积液对产气量和井口压力的影响不容忽视;(3)建议低产井应采用小油管生产(油管内径小于等于62 mm),对于上半支低产井,应及早采取橇装式排水采气工具和措施以释放气井产能,而对于下半支低产井,则应放压生产,防止井底过早积液。