工技大隊(duì)技術(shù)1

氣田的應(yīng)用第八采油廠工程技術(shù)大隊(duì)200496氣田的應(yīng)用第八采油廠工程技術(shù)大隊(duì)2004962004年李榮峰康文芳張偉東楊（工程技術(shù)大隊(duì)）摘要：針對(duì)大慶氣田部分氣井產(chǎn)水量大的特點(diǎn)，利用氣舉排水采氣技術(shù)，對(duì)這部分氣井下入找、堵、調(diào)氣舉工藝管柱，既可找水，堵水，又可氣舉排液。同時(shí)開發(fā)出氣舉工藝設(shè)計(jì)軟件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)程序，方便應(yīng)用。通過3口井的試驗(yàn)，取得較好效果，氣舉排水采氣工藝在大慶氣田有廣泛的應(yīng)用前景，但也存在一定不足，需不斷改進(jìn)。詞：氣舉排水采氣工藝應(yīng)用1．前言20031711022.59×108m3。從投產(chǎn)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)看，中淺層氣井普遍存在產(chǎn)氣量低（10000m/的情況，多數(shù)井因形成井底積液影響生產(chǎn)； 氣井地層溫度高、壓力高，部分井因產(chǎn)水量大，井底積液開采?，F(xiàn)有的排液采氣工藝主要有 排水、抽油機(jī)排水、復(fù)合排水等，其排液深度和排液量以及施工安全性不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，因此適合大慶氣田生產(chǎn)的氣舉排水采氣工藝具有十分重要的意義。2.氣舉工藝及基本工作原理2.1氣舉可分為連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e。所謂連續(xù)氣舉就是將產(chǎn)層高壓氣或地面增壓氣連續(xù)地注入氣舉管柱內(nèi)，給來自產(chǎn)層的充氣，使氣、液混相，以降低管柱內(nèi)液體的密度，提高舉升能力，當(dāng)井底壓力降至足以形成生產(chǎn)壓差時(shí)，就造成類似于自噴的勢(shì)頭，在井內(nèi)液柱被卸載后，氣井可望達(dá)李榮峰康文芳張偉東楊（工程技術(shù)大隊(duì)）摘要：針對(duì)大慶氣田部分氣井產(chǎn)水量大的特點(diǎn)，利用氣舉排水采氣技術(shù)，對(duì)這部分氣井下入找、堵、調(diào)氣舉工藝管柱，既可找水，堵水，又可氣舉排液。同時(shí)開發(fā)出氣舉工藝設(shè)計(jì)軟件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)程序，方便應(yīng)用。通過3口井的試驗(yàn)，取得較好效果，氣舉排水采氣工藝在大慶氣田有廣泛的應(yīng)用前景，但也存在一定不足，需不斷改進(jìn)。詞：氣舉排水采氣工藝應(yīng)用1．前言20031711022.59×108m3。從投產(chǎn)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)看，中淺層氣井普遍存在產(chǎn)氣量低（10000m/的情況，多數(shù)井因形成井底積液影響生產(chǎn)； 氣井地層溫度高、壓力高，部分井因產(chǎn)水量大，井底積液開采?，F(xiàn)有的排液采氣工藝主要有 排水、抽油機(jī)排水、復(fù)合排水等，其排液深度和排液量以及施工安全性不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，因此適合大慶氣田生產(chǎn)的氣舉排水采氣工藝具有十分重要的意義。2.氣舉工藝及基本工作原理2.1氣舉可分為連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e。所謂連續(xù)氣舉就是將產(chǎn)層高壓氣或地面增壓氣連續(xù)地注入氣舉管柱內(nèi)，給來自產(chǎn)層的充氣，使氣、液混相，以降低管柱內(nèi)液體的密度，提高舉升能力，當(dāng)井底壓力降至足以形成生產(chǎn)壓差時(shí)，就造成類似于自噴的勢(shì)頭，在井內(nèi)液柱被卸載后，氣井可望達(dá)到所需的產(chǎn)量指標(biāo)。間歇?dú)馀e也叫周期氣舉，即注入一定時(shí)間的天然氣后停止注氣，舉升液體“段2.2的卸載過程U的機(jī)理，在氣井的卸載階段，當(dāng)注入氣經(jīng)套管進(jìn)入油套環(huán)空時(shí)，預(yù)先調(diào)試定壓的氣舉閥在注入氣壓力的作用下被打開，氣體經(jīng)閥孔進(jìn)入油管，卸載閥以上的液柱被頂替至地面。這一過程從頂閥開始，由上而下依次打開卸載，直至工作閥露出液面為止。1212。1AU形管的原理而進(jìn)入油管。此時(shí)在注氣舉升之初頂閥未露出之前，產(chǎn)層沒有液體進(jìn)入井底。如果啟動(dòng)壓力加上液柱壓力大于井底靜壓力時(shí)，在產(chǎn)層滲透性較好時(shí)將有部分井筒流體進(jìn)入產(chǎn)層。1氣舉工藝卸載過程1氣舉工藝卸載過程1B出之前頂閥一直保持開啟并連續(xù)卸載。1C低于第二只閥，第二只閥深度處的油管壓力低于該處的套管壓力，則注入氣通過該閥進(jìn)入油管。為了露出第二只閥，頂閥必須通過足夠多的氣量，使該閥深度處的壓力減小到圖2中①點(diǎn)。這樣高的注入氣液比只需持續(xù)一個(gè)短時(shí)間，但氣舉閥必須具有通過這樣大量氣體的能力。1D未露出。頂閥關(guān)閉之前，套壓會(huì)稍有下降。直到第三只閥露出之前，第二只閥仍然開啟。1E入油管。這個(gè)卸載過程是當(dāng)?shù)诙婚y的注入氣量增大使該閥深度處的油管1B出之前頂閥一直保持開啟并連續(xù)卸載。1C低于第二只閥，第二只閥深度處的油管壓力低于該處的套管壓力，則注入氣通過該閥進(jìn)入油管。為了露出第二只閥，頂閥必須通過足夠多的氣量，使該閥深度處的壓力減小到圖2中①點(diǎn)。這樣高的注入氣液比只需持續(xù)一個(gè)短時(shí)間，但氣舉閥必須具有通過這樣大量氣體的能力。1D未露出。頂閥關(guān)閉之前，套壓會(huì)稍有下降。直到第三只閥露出之前，第二只閥仍然開啟。1E入油管。這個(gè)卸載過程是當(dāng)?shù)诙婚y的注入氣量增大使該閥深度處的油管2點(diǎn)時(shí)，第三只閥露出，此時(shí)第三只閥深度處的油管壓力小于該處的套管壓力，注入氣就通過第三只閥進(jìn)入油管。1F閥在油套環(huán)空液面之下，如果在此注氣壓力和注氣量條件下已能達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力，則底閥不再露出。2氣舉在連續(xù)卸載過程中的壓力分布2.3目前國(guó)內(nèi)各氣田所選用的氣舉閉式三種。 高壓氣 高壓氣 高壓氣套管 氣舉閥氣舉閥氣舉閥油管封隔器封隔器固定閥球開式氣舉半閉式氣舉閉式氣舉3三種常見的氣舉管柱開式管柱中油管柱不帶封隔器且被直接懸掛在井筒內(nèi)。開式管柱只適用于液面較高的連續(xù)氣舉井，當(dāng)液面下降到油管鞋時(shí)，注入氣就會(huì)從套管竄入油管，造成注氣量的失控。半閉式管柱是在開式管柱的結(jié)構(gòu)上，在最末一級(jí)氣舉閥以下安裝一個(gè)封隔器，將油管和套管空間分隔開，避免了因液面下降造成注入氣從套管竄入油管，同時(shí)也避免了每次關(guān)井后重新開井時(shí)的重復(fù)排液過程。半閉式管柱既適用于連續(xù)氣舉也適用于間歇?dú)馀e，是氣舉井最常用的管柱結(jié)構(gòu)。閉式管柱是在半閉式管柱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在油管底部裝有固定閥，其作用是在間歇?dú)馀e時(shí)油管內(nèi)的壓力作用在地層上。閉式管柱一般應(yīng)用在間歇?dú)馀e井上。3氣舉工藝設(shè)計(jì)氣舉設(shè)計(jì)涉及到氣舉閥深度，氣舉閥孔徑，閥打開壓力和關(guān)閉壓力，注氣壓力和注氣量等一系列參數(shù)的確定，要求建立天然氣井詳細(xì)的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，并 井的最大舉液深度和產(chǎn)氣量，其主舉升高度及注氣壓力等。對(duì)那些井底壓力和產(chǎn)能高的井，通常采用連續(xù)氣舉生產(chǎn)；對(duì)產(chǎn)能及井底壓力較低的井，則采用間歇?dú)馀e或活塞氣舉。2.3目前國(guó)內(nèi)各氣田所選用的氣舉閉式三種。 高壓氣 高壓氣 高壓氣套管 氣舉閥氣舉閥氣舉閥油管封隔器封隔器固定閥球開式氣舉半閉式氣舉閉式氣舉3三種常見的氣舉管柱開式管柱中油管柱不帶封隔器且被直接懸掛在井筒內(nèi)。開式管柱只適用于液面較高的連續(xù)氣舉井，當(dāng)液面下降到油管鞋時(shí)，注入氣就會(huì)從套管竄入油管，造成注氣量的失控。半閉式管柱是在開式管柱的結(jié)構(gòu)上，在最末一級(jí)氣舉閥以下安裝一個(gè)封隔器，將油管和套管空間分隔開，避免了因液面下降造成注入氣從套管竄入油管，同時(shí)也避免了每次關(guān)井后重新開井時(shí)的重復(fù)排液過程。半閉式管柱既適用于連續(xù)氣舉也適用于間歇?dú)馀e，是氣舉井最常用的管柱結(jié)構(gòu)。閉式管柱是在半閉式管柱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在油管底部裝有固定閥，其作用是在間歇?dú)馀e時(shí)油管內(nèi)的壓力作用在地層上。閉式管柱一般應(yīng)用在間歇?dú)馀e井上。3氣舉工藝設(shè)計(jì)氣舉設(shè)計(jì)涉及到氣舉閥深度，氣舉閥孔徑，閥打開壓力和關(guān)閉壓力，注氣壓力和注氣量等一系列參數(shù)的確定，要求建立天然氣井詳細(xì)的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，并 井的最大舉液深度和產(chǎn)氣量，其主舉升高度及注氣壓力等。對(duì)那些井底壓力和產(chǎn)能高的井，通常采用連續(xù)氣舉生產(chǎn)；對(duì)產(chǎn)能及井底壓力較低的井，則采用間歇?dú)馀e或活塞氣舉。3.1頂閥的作用在于使水淹氣井卸載，而其后的舉升工作則轉(zhuǎn)移給工作閥。頂閥位于井較潛的部位，以利氣井啟動(dòng)和卸載，但又應(yīng)具足夠的深度，以便在工作條件下有效地舉升。一般頂閥的位置用如下公式確定：Pko-PtfGsL1L1 頂閥深度，mPko 地面注氣啟動(dòng)壓力，MPaPtf-------井口 壓力，MPaGs------梯度MPa/m3.2已知頂閥深度，其余閥的深度可通過閥的間距公式求出。舉升開始時(shí)，在閥露出液面之前，閥深度處的套壓等于液面深度處的注氣壓力與閥以上的液柱壓力之和。在閥露出液面時(shí)，閥深度處的環(huán)空壓力等于該處的注氣壓力。因此，自頂閥以下的各級(jí)閥的位置可由下式確定：3.1頂閥的作用在于使水淹氣井卸載，而其后的舉升工作則轉(zhuǎn)移給工作閥。頂閥位于井較潛的部位，以利氣井啟動(dòng)和卸載，但又應(yīng)具足夠的深度，以便在工作條件下有效地舉升。一般頂閥的位置用如下公式確定：Pko-PtfGsL1L1 頂閥深度，mPko 地面注氣啟動(dòng)壓力，MPaPtf-------井口 壓力，MPaGs------梯度MPa/m3.2已知頂閥深度，其余閥的深度可通過閥的間距公式求出。舉升開始時(shí)，在閥露出液面之前，閥深度處的套壓等于液面深度處的注氣壓力與閥以上的液柱壓力之和。在閥露出液面時(shí)，閥深度處的環(huán)空壓力等于該處的注氣壓力。因此，自頂閥以下的各級(jí)閥的位置可由下式確定：Gsn級(jí)閥的深度；n-1級(jí)閥的深度；Pv@LMPaPtf 井口壓力，MPaGfa 注氣點(diǎn)以上的流壓梯度，MPa/mGs-------------- 梯度 MPa/m3.3氣舉軟件設(shè)計(jì)從多相垂直管流攜液的基本理論出發(fā)，結(jié)合大慶氣田的實(shí)際情況，開發(fā)出氣舉排液采氣工藝設(shè)計(jì)軟件。軟件主要根據(jù)氣井流態(tài)、井筒中多相流壓力梯度方法、連續(xù)氣舉采氣工作原舉閥間距及氣舉閥下深的設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，只需按要求輸入氣井的井深，油管尺寸，套管尺寸，地層溫度，地溫梯度，飽和壓力等靜態(tài)參數(shù)，以及井口壓力，注氣壓力，設(shè)計(jì)產(chǎn)液量等動(dòng)態(tài)參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，選擇合適的設(shè)計(jì)方法即可進(jìn)行氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)調(diào)整。在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮各參數(shù)對(duì)氣舉的影響。注氣壓力和注氣量在很大程度上控制氣4氣舉工藝設(shè)計(jì)軟件界面井的排液量。注氣量的大小影響井的最大舉升深度、注氣時(shí)間和產(chǎn)氣量。當(dāng)注氣量不受限制，注氣工作閥的微小變化，可能造成注氣量的成倍變化，因此對(duì)注氣點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行慎重分析。4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況4.1氣舉方式的確定考慮到3口井地層壓力系數(shù)低，產(chǎn)水量大，為保證氣舉時(shí)不回注地層，舉后能夠正常生產(chǎn)，在現(xiàn)有的半閉式氣舉管柱基礎(chǔ)上開展了找、堵、調(diào)、氣舉排水采氣工藝試驗(yàn)。井下管柱主要由氣舉閥、封隔氣舉于一體的排水工藝，可實(shí)現(xiàn)找、堵高產(chǎn)水層，調(diào)整4氣舉工藝設(shè)計(jì)軟件界面井的排液量。注氣量的大小影響井的最大舉升深度、注氣時(shí)間和產(chǎn)氣量。當(dāng)注氣量不受限制，注氣工作閥的微小變化，可能造成注氣量的成倍變化，因此對(duì)注氣點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行慎重分析。4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況4.1氣舉方式的確定考慮到3口井地層壓力系數(shù)低，產(chǎn)水量大，為保證氣舉時(shí)不回注地層，舉后能夠正常生產(chǎn)，在現(xiàn)有的半閉式氣舉管柱基礎(chǔ)上開展了找、堵、調(diào)、氣舉排水采氣工藝試驗(yàn)。井下管柱主要由氣舉閥、封隔氣舉于一體的排水工藝，可實(shí)現(xiàn)找、堵高產(chǎn)水層，調(diào)整生產(chǎn)層段，氣舉排水采氣。特點(diǎn)是工藝集成化，排液效率高且減少氣井的作業(yè)施工，避免地層污染。根據(jù)地質(zhì)9-1250122-20井分為兩個(gè)層段，便于堵水。4.2氣舉參數(shù)設(shè)計(jì)利用目前的氮?dú)廛囘M(jìn)行排液，舉通一口井大5找、堵、調(diào)、氣舉排水工藝管柱約進(jìn)行間歇?dú)馀e，依據(jù)氣源井的井口壓力與產(chǎn)氣量確定氣舉啟動(dòng)壓力與日最大注氣量。表1三口高壓氣井的生產(chǎn)情況表析，確定氣舉工藝生產(chǎn)管柱和生產(chǎn)井口油壓，并分析地層壓力對(duì)注氣量和注氣壓力的影響，對(duì)3口井?dāng)?shù)，優(yōu)化結(jié)果見下表，計(jì)算出日注氣量分別為13890m3、9836m3和9918m3，每口井下四級(jí)氣舉閥，日。表2氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果4.3氣舉工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況果來看，氣舉工藝對(duì)于恢復(fù)水淹氣井生產(chǎn)具有較好的效果。946291038.2×104m398井號(hào)：汪9-12井號(hào)：升501汪22-20m3/d13890m3/d9836注氣量，m3/d99188.97MPa6.97流壓，MPa7.1810MPa8氣舉壓力，MPa8日產(chǎn)液，m330-40日產(chǎn)液，m320日產(chǎn)液，m320級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPa級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPa級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPaL13.295110.0L13.28008.0L13.26927.9L23.214559.66L23.213207.66約進(jìn)行間歇?dú)馀e，依據(jù)氣源井的井口壓力與產(chǎn)氣量確定氣舉啟動(dòng)壓力與日最大注氣量。表1三口高壓氣井的生產(chǎn)情況表析，確定氣舉工藝生產(chǎn)管柱和生產(chǎn)井口油壓，并分析地層壓力對(duì)注氣量和注氣壓力的影響，對(duì)3口井?dāng)?shù)，優(yōu)化結(jié)果見下表，計(jì)算出日注氣量分別為13890m3、9836m3和9918m3，每口井下四級(jí)氣舉閥，日。表2氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果4.3氣舉工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況果來看，氣舉工藝對(duì)于恢復(fù)水淹氣井生產(chǎn)具有較好的效果。946291038.2×104m398井號(hào)：汪9-12井號(hào)：升501汪22-20m3/d13890m3/d9836注氣量，m3/d99188.97MPa6.97流壓，MPa7.1810MPa8氣舉壓力，MPa8日產(chǎn)液，m330-40日產(chǎn)液，m320日產(chǎn)液，m320級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPa級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPa級(jí)數(shù)孔徑mm下入深度m啟動(dòng)壓力MPaL13.295110.0L13.28008.0L13.26927.9L23.214559.66L23.213207.66L23.211756.85L33.218769.31L33.217007.31L33.215056.70L44.721678.97L44.718506.97L43.217266.55井號(hào)對(duì)應(yīng)高壓氣源井井號(hào)油壓MPa產(chǎn)氣量×104m3汪9-12汪13-1113.01.5升501汪24-239.21.3汪22-20升1-19.61.431832.3m20011200275次（舉通一次99-12Y341-114FPS31832.3m20011200275次（舉通一次99-12Y341-114FPS找、堵、調(diào)氣舉排水工藝管柱。作業(yè)后，利用13-11MPa9-12430m3左右。m3的施工過程中，每次注氣時(shí)間在5-6小時(shí)，出水量在20-30 于該井出水量特別大，僅僅依靠間歇?dú)馀e難以恢復(fù)生產(chǎn)，需進(jìn)行連續(xù)氣舉排水試驗(yàn)。501井試驗(yàn)情況注地層（2090m，17MP找、堵、調(diào)、氣舉工藝，根據(jù)動(dòng)態(tài)分析，將產(chǎn)層分成三個(gè)層段；通舉參數(shù)優(yōu)化，確定了氣舉閥514m3320m3，恢復(fù)了生產(chǎn)，說明中2mm2.7MPa5.8MPa0.3044×10m30.36m3，20048306汪22-20井試驗(yàn)情況2004349MPa1-1的高壓氣井氣進(jìn)315m31700m，4h8640m3，由于該井地層能量不足，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，目前實(shí)行間40.1×0433.5MPa3.7MPa7.5MPa，現(xiàn)高壓氣舉排液的目的。5結(jié)論5.1氣田有廣泛的應(yīng)用。5.2從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況看，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易行，能準(zhǔn)確確定氣舉閥的參數(shù)和施工參數(shù)，找、堵、調(diào)半閉式氣舉