文档介绍：第六节排水采气
目的:排除井筒中的积液。
积液的产生: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、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时,水将完全被气流携带至地面,否则,井筒中将出现积液。
积液的危害:积液的存在将增大对气层的回压,并限制其生产能力,有时甚至会将气层完全压死以致关井。
采取的措施:除采取防止地层水进入气井的一系列措施以减少流入井底的水外,还必须采取措施排出井筒中的积液。
气体动力学方法:优选管柱排水采气
机械方法: 柱塞气举排水采气
物理化学方法: 泡沫排水采气
排除井筒积液的方法:
一、优选管柱排水采气
1)油管直径过小: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,一定井口压力下所要求的井底流压高,从而限制了气井产量;
2)油管直径过大,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将井底液体携至地面,最终造成井底积液、流压升高而限制产气量。
因此必须根据气井的产能状况优选合理的管径,充分利用气藏的能量,尽可能多地使井底的液体能及时被气流携带到地面,以获得最大产气量。
优选管柱排水采气的核心:确定连续排液所需的最小气量。1969年特纳(Turner)等人给出了能将气流中最大液滴携带到地面的最低气流流速:
影响因素:气井连续排液所需的最低流速(也称临界流速)主要受气、液密度、及界面张力σ影响。如按井底条件算,则最小产气量应为:
式中——气流携带液滴所需的最小流量(标准状态),
——油管内径,m;
——井底流压,MPa;
T——井底气流温度,K;
Z——井底压力、温度下的气体压缩因子。
(11-38)
式(11-38)又可改写为:
按此式初步选定管径后,
还需用节点分析方法对管柱及整个生产系统进行核算分析,以实现整个生产系统最优化。
以特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用条件:高气液比、井筒中呈雾状流的含液气井,对井筒中呈其它流动型态的含液气井,则不宜用此方法。
二、柱塞气举排水采气
主要方法:游梁式抽油机、连续气举、电潜泵及柱塞气举。
柱塞气举:是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水,不需其它动力设备、生产成本低,在美国被认为是最佳的排水采气工艺。
优点:由于柱塞在举升气体与采出液体之间形成一个固体界面,能够有效地防止气体上窜和液体回落,从而减少了滑脱损失、提高了举升效率。
1. 柱塞气举装置
典型的柱塞气举装置如图11-34所示,其组成为:
1) 柱塞。柱塞体内有一阀,根据密封和旁通方式的不同,可设计成不同类型。
2) 井底装置。井底装置主要由制动器和井下缓冲器等组成。制动器用卡瓦固定在油管鞋附近。缓冲器主要是一缓冲弹簧,安装在制动器顶部,当柱塞下行碰撞时起缓冲作用。
3) 防喷管。防喷管安装在井口闸门以上,主要由弹簧、缓冲板和手动柱塞捕捉器等组成,其功能是吸收上行柱塞抵达井口的动能,必要时可以捕捉柱塞。
4) 地面装置。地面装置主要由时间-周期控制器和气动阀组成。气动阀按控制器定时发出的指令开关。
2. 柱塞气举的工作原理
柱塞气举装置的正常工作由时间-周期控制器定时地控制气动阀的开关来完成。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。柱塞撞击井下缓冲器后阀关闭,同时油管中液面不断上升。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,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。柱塞气举工艺在气举采油井中也被广泛应用。