氣井開采工藝.ppt

1、第四部分氣井開采工藝,一、氣井工作制度 氣井工作制度: 是指采氣時(shí)氣井的壓力和產(chǎn)量所遵循的關(guān)系。 氣井所選擇的工作制度應(yīng)保證在開采過程中能從氣井得到最大的允許產(chǎn)量，并使天然氣在整個(gè)采氣流程中的壓力損失分配合理。,采氣過程,氣層-井底-井筒-井口-針閥-采氣管線-集氣站-配氣總站 氣層壓力-井底流壓-井口壓力-(調(diào)節(jié)產(chǎn)量)-輸氣壓力-進(jìn)站壓力-加熱-節(jié)流-分離-脫水-外輸.,產(chǎn)氣方程,指數(shù)式:Q=C(Pr2-Pwf2)n 二項(xiàng)式:Pr2-Pwf2=AQ+BQ2,1氣井工作制度的種類,1)定產(chǎn)量制度。 即氣井產(chǎn)量保持不變。 適應(yīng)于地層巖石膠結(jié)緊密的無水氣井的早期生產(chǎn)，是氣井穩(wěn)產(chǎn)階段最常用的制度。

2、氣井生產(chǎn)早期，地層壓力高，井口剩余壓力大，采用氣井允許的合理產(chǎn)量生產(chǎn)，具有產(chǎn)量高，采氣成本低的優(yōu)點(diǎn)。 生產(chǎn)特征:產(chǎn)量不變,地層壓力,井底流壓,井口壓力隨時(shí)間不斷降低. 地層壓力下降后，可以采取增大井口針形閥開度，降低井底壓力的方法,繼續(xù)維持氣井原有的產(chǎn)量，直到井口剩余壓力很小，生產(chǎn)壓差增大會(huì)使井底受到破壞時(shí)，定產(chǎn)量工作制度結(jié)束，轉(zhuǎn)入其他工作制度生產(chǎn)。,2)定生產(chǎn)壓差制度 天然氣從地層內(nèi)部流到井底，是因?yàn)榈貙訅毫Ρ染讐毫Υ?，亦即存在壓差的緣故。?duì)一口氣井來說，壓差越大，產(chǎn)量越大。 定壓差制度就是在一定時(shí)間內(nèi)保持壓差不變。 有水氣藏上采氣，宜選用定壓差生產(chǎn)制度 這個(gè)能保持氣井采氣時(shí)不出地層水的壓

3、差稱為臨界壓差(極限壓差)，臨界壓差下的產(chǎn)量稱為臨界產(chǎn)量(極限產(chǎn)量)。,3)定井底(井口)壓力制度 地層壓力一定時(shí)，井底壓力高，產(chǎn)量小；井底壓力低，產(chǎn)量大。定井底壓力制度就是在一定時(shí)間內(nèi)保持井底壓力不變。 氣井生產(chǎn)一定時(shí)間后，井口壓力逐漸下降并接近輸氣管壓力，此時(shí)氣井應(yīng)及時(shí)改為定井口壓力工作制度，以維持氣井繼續(xù)生產(chǎn)。 定井口壓力制度是定井底壓力制度的變形。 對(duì)產(chǎn)凝析油的氣井，隨著不斷開采，井底壓力會(huì)逐漸下降，如果井底壓力降到低于凝析壓力時(shí)，井底或地層中就會(huì)出現(xiàn)凝析油。井底積液增加了氣體流動(dòng)的阻力，而地層中已凝析的油又采不出來，直接影響天然氣和凝析油的采出(采收率降低)。 定井底(井口)壓力制度

4、一般應(yīng)用在氣藏附近沒有低壓管網(wǎng)，天然氣需要繼續(xù)輸送到高壓管網(wǎng)的低壓氣井或者需要維持井底壓力高于凝析壓力的凝析氣井。,4)定井壁壓力梯度制度 井壁壓力梯度是指天然氣從地層內(nèi)流到井底時(shí)，在緊靠井壁附近巖石單位長(zhǎng)度上的壓力降。 定井壁壓力梯度制度就是在一定時(shí)間內(nèi)保持這個(gè)壓力降不變。 地層疏松的氣井(如砂層)宜選擇定井底流速或定井壁壓力梯度采氣，,5)定井底滲濾速度制度 井底滲濾速度指天然氣從地層流到井底過程中，通過井底的流動(dòng)速度。 定井底滲濾速度制度就是在一定時(shí)間內(nèi)保持滲濾速度不變。 適用于地層疏松，容易垮塌和出砂的砂巖層的氣井。 將井底滲濾速度控制在井底不坍塌、少出或不出砂的范圍內(nèi)，這樣氣井產(chǎn)量雖

5、然受到限制，但可以避免井底坍塌、出砂、堵塞井底，影響氣井正常生產(chǎn)，甚至造成氣井過早停產(chǎn)。 為了觀察出砂，試井時(shí)要裝捕砂器或分離器，每測(cè)試點(diǎn)后，檢查有無砂子產(chǎn)出。同時(shí)也可仔細(xì)傾聽氣流在管中流動(dòng)時(shí)有無砂子撞擊管壁的聲音。一旦測(cè)試到在某個(gè)產(chǎn)量地層出砂，就可根據(jù)該產(chǎn)量下的井底壓力計(jì)算出允許的井底滲濾速度，用以指導(dǎo)氣井生產(chǎn)。,2確定氣井工作制度應(yīng)考慮的因素,氣井工作制度受多種因素制約，主要有地質(zhì)因素、采氣工藝因素、井身因素等。 (1) 地質(zhì)因素 地層巖石膠結(jié)程度 巖石膠結(jié)不緊，地層疏松，在氣流流速過高時(shí)砂粒脫落，容易堵塞氣流通道，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致地層垮塌，出砂堵塞井底，使產(chǎn)量降低，甚至堵死氣層而停產(chǎn)。另外，

6、高速流動(dòng)的砂子容易磨損油管、閘門和管線。所以地層疏松的氣井(如砂層)宜選擇定井底流速或定井壁壓力梯度采氣，在地層不出砂，井底不被破壞的條件下生產(chǎn)。 地層水的活躍程度 在地層水活躍的氣臧上采氣，如果控制不當(dāng)，容易引起底水錐進(jìn)或者邊水舌進(jìn)，影響正常采氣. 所以在有水氣藏上采氣，宜選用定壓差生產(chǎn)制度，控制氣井不產(chǎn)地層水。隨著氣體不斷采出，氣水界面上升，臨界壓差和臨界產(chǎn)量也越來越小，控制無水采氣就越困難。無水產(chǎn)量太小時(shí)就應(yīng)放大氣井壓差轉(zhuǎn)入帶水采氣。,(2) 采氣工藝因素,天然氣在油管中的流速 氣井生產(chǎn)時(shí)必須保證天然氣在油管中有足夠的流速，以帶出井底積液，防止液體在井筒中聚積。 氣體水合物的形成 氣體水

7、合物的生成對(duì)采氣極為不利。為防止水合物生成，可根據(jù)天然氣的組分確定出水合物形成的最高溫度，并控制氣井在高于水合物形成溫度的條件下生產(chǎn)。 凝析壓力 凝析油在地層內(nèi)凝析后便無法采出。為此要防止凝析油在地層內(nèi)凝析。因而生產(chǎn)時(shí)的井底壓力要高于最高凝析壓力。,(3) 井身技術(shù)因素,套管壓力的控制 生產(chǎn)時(shí)的最低套壓，不能低于套管被擠毀時(shí)允許的壓力，以防套管被擠壞，這對(duì)高壓深井尤為重要。 油管直徑對(duì)產(chǎn)量的限制 由于油管的品種少，常常不能按產(chǎn)量選擇直徑合適的油管。 油管壓力的控制:防止井內(nèi)壓力過高，憋壞井口裝置,使環(huán)形空間噴漿、竄氣等。,(4) 其他因素,用戶用氣負(fù)荷變化，氣藏采氣速度的大小，輸氣管線的壓力高

8、低等都是影響氣井工作制度的因素。 因而制定氣井工作制度時(shí)，應(yīng)對(duì)影響氣井工作制度的諸因素進(jìn)行綜合分析后確定。氣井工作制度確定后，還應(yīng)在生產(chǎn)中檢驗(yàn)該制度是否合理，必要時(shí)對(duì)原制度進(jìn)行修正或改變，使氣井生產(chǎn)更趨合理。,二.氣井的開采工藝,1.無水氣藏(純氣井)的開采 無水氣藏是指沒有邊底水或者邊底水不活躍的氣藏. 無水氣井指在產(chǎn)氣過程中不產(chǎn)地層水的氣井。 氣驅(qū)氣藏或彈性水驅(qū)很弱的氣藏上的氣井是無水氣井。 無水氣井常用的工作制度是:定產(chǎn)量制度，定滲濾速度制度和定井口壓力制度。 開采方式:自噴(能量消耗式開采),定產(chǎn)量制度關(guān)鍵是:氣井合理產(chǎn)量的確定 氣井產(chǎn)量不合理的危害 對(duì)氣藏而言，不均勻開發(fā)必定造成壓降

9、不均勻，形成壓降漏斗，在壓降快的地區(qū)造成邊水舌進(jìn)或底水錐進(jìn)，縮短氣藏的無水采氣期，影響氣井的壽命，使部分氣藏產(chǎn)能大幅度降低。 采氣量過低，時(shí)間、設(shè)備利用率不高。 采氣量過大引起井底壓差過大，發(fā)生井壁坍塌，出砂，邊底水存在引起舌進(jìn)或錐進(jìn)。 氣井合理產(chǎn)量確定的原則 采氣速度要合理；氣井不受破壞；井底不被水淹；平穩(wěn)供氣的原則,2.有水氣藏的開采,有水氣藏是指有邊底水且邊底水活躍的氣藏. 氣水同產(chǎn)井是指氣井在生產(chǎn)過程中，有地層水產(chǎn)出，而且水對(duì)氣井的生產(chǎn)有明顯干擾的氣井。 除少數(shù)氣井投產(chǎn)時(shí)就產(chǎn)地層水外，多數(shù)氣井是在氣藏開發(fā)的中后期，由于氣水界面上升或采氣壓差過大而引起水錐后才產(chǎn)地層水。氣水同產(chǎn)井的開采比

10、較復(fù)雜，不但要選擇合理的工作制度，還要根據(jù)井的產(chǎn)水情況采用多種方法排水采氣。,地層水的分類,邊水 底水 夾層水 自由水 間隙水,氣井出水因素,.井底距原始?xì)馑缑娴母叨?生產(chǎn)壓差 氣層滲透率及氣層孔縫結(jié)構(gòu) 邊底水體的能量與活躍程度.,出水類型,水錐型出水 斷裂型出水 水竄型出水 陣發(fā)型出水,出水階段,預(yù)兆階段:氯根明顯上升,產(chǎn)水量 產(chǎn)氣量 井口壓力無明顯變化. 顯示階段:水量開始上升,產(chǎn)氣量 井口壓力波動(dòng). 出水階段 :出水量增多, 產(chǎn)氣量井口壓力大幅度下降.,開采方式一般是,控水采氣(無水期:少氯根,產(chǎn)氣量 井口壓力穩(wěn)定); 帶水采氣(見水期:氯根含量明顯上升,水量上升,產(chǎn)氣量基本不變波動(dòng),

11、井口壓力波動(dòng)或下降); 排水水采氣(出水期:出水量增多, 產(chǎn)氣量井口壓力大幅度下降). 堵水采氣(底水錐進(jìn),夾層水竄進(jìn)) 常用的采氣方法如圖：,控制臨界流量采氣,無水臨界流量就是地層水剛好侵入氣井井底時(shí)的產(chǎn)量，相應(yīng)的生產(chǎn)壓差叫做無水臨界壓差。 為了不讓地層水侵入井底，保持無水采氣，實(shí)際生產(chǎn)氣量要控制在無水臨界流量以下(比臨界流量稍低)。,控制臨界流量采氣優(yōu)點(diǎn): 1)可以保持無水采氣.無水采氣是有水氣藏的最佳采氣方式，具有穩(wěn)產(chǎn)期長(zhǎng)，產(chǎn)量較高，單井累積產(chǎn)量大的優(yōu)點(diǎn)。 2)氣流在井筒保持單相流動(dòng)，壓力損失比氣水兩相流動(dòng)時(shí)小,在相同產(chǎn)量下,井口剩余壓力大，自噴輸氣時(shí)間長(zhǎng)，延遲上壓縮機(jī)采氣時(shí)間。 3)不

12、需建設(shè)地層水的處理設(shè)施。 4)采氣成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。 所以對(duì)于有地層水顯示或地層水產(chǎn)量不大的氣井，首先考慮提高井底壓力,降低壓差,使氣井保持無水采氣。,帶水采氣 依靠天然氣本身的能量將水帶出氣井,是排水采氣中最經(jīng)濟(jì)的排水方式。 (1)帶水采氣的條件 1)氣井有一定的產(chǎn)量，使油管鞋處的氣流速度達(dá)到帶水要求的最低速度。 2)氣井有一定的壓力，氣水混合物從井底流到井口后，有一定剩余壓力,即井口壓力要大于輸氣壓力，以保證氣體的輸出。 油管鞋處帶水氣流速度可通過計(jì)算得到。 氣井帶水不好時(shí)，可以換用小直徑油管,以恢復(fù)連續(xù)正常帶水采氣。,(2)帶水采氣井的管理,首先,帶水采氣井要控制合理壓差進(jìn)行采氣, 壓

13、差控制過小過大都不行,壓差過小,井底回壓大、產(chǎn)氣量小，達(dá)不到帶水采氣的最低流量而使井底積液；壓差過大，產(chǎn)水量增加， 產(chǎn)氣量卻不一定相應(yīng)增加，有時(shí)隨著壓差增大，產(chǎn)量還要減少。所以對(duì)帶水氣井，要選擇合理的壓差，使氣井在該壓差下采氣時(shí)達(dá)到三穩(wěn)定，即壓力、產(chǎn)氣量和氣水比相對(duì)穩(wěn)定。 其次，帶水采氣井生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)不要隨便改變產(chǎn)量，否則容易形成積液，影響正常采氣。,帶水采氣井的操作必須注意以下幾點(diǎn)：,1)操作要少、穩(wěn)、慢,避免過多過猛地激動(dòng)氣井。 2)一般不宜關(guān)井，要連續(xù)生產(chǎn)。因?yàn)殛P(guān)井后井簡(jiǎn)積液不易壓回地層，同時(shí)關(guān)井初期的井底壓差仍然存在，地層水繼續(xù)流人井底形成死水區(qū)，堵塞地層孔隙或裂縫。開井時(shí)遠(yuǎn)處的氣流很難

14、突破這種水堵，結(jié)果易導(dǎo)致氣井水淹. 3)關(guān)井前宜進(jìn)行降壓放噴，盡量排除井筒積液.,4)關(guān)井后井口必須嚴(yán)密不漏。井口如果漏氣，相當(dāng)于小產(chǎn)量生產(chǎn)，地層水又帶不出來， 時(shí)間長(zhǎng)了液柱升高，容易壓死氣層。 5)關(guān)井后壓力必須恢復(fù)到較高時(shí)才能開井。開井有困難時(shí)，應(yīng)先放噴排液，待積液噴凈或產(chǎn)水穩(wěn)定時(shí)，再逐漸提高井口壓力，轉(zhuǎn)人生產(chǎn)管線輸氣。 6)生產(chǎn)中如果出現(xiàn)油壓下降，產(chǎn)水量減少，流量計(jì)差壓指針波動(dòng)頻率下降，波動(dòng)幅度加大等現(xiàn)象，說明帶水不好，井筒液柱上升，生產(chǎn)惡化。這時(shí)應(yīng)降低井口壓力，增大壓差強(qiáng)化帶水。如果無效，應(yīng)采取放噴措施排水，待積液排出，井口壓力回升，氣水比較穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。,排水采氣工藝,排水采

15、氣具備的地質(zhì)要素: 氣藏具有封閉型弱彈性水壓驅(qū)動(dòng)特征. 產(chǎn)水氣藏的水體有限,彈性能量有限,排水采氣試可行的. 地層水分布受裂縫系統(tǒng)控制,多為裂縫系統(tǒng)內(nèi)部封閉的局部水. 產(chǎn)水氣井井底積液.,各種排水采氣工藝的評(píng)價(jià),優(yōu)化管柱排水采氣:適用于有一定自噴能力的小產(chǎn)水量氣井.最大排水量100m3/d,目前最大井深2500m;可用于含硫氣井;設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,管理方便經(jīng)濟(jì)投入較低. 泡沫排水采氣:適用于弱噴及間噴產(chǎn)水井的排水;最大排水量120m3/d,目前最大井深3500m;可用于低含硫氣井;設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,管理方便,經(jīng)濟(jì)成本較低. 氣舉排水采氣:適用于水淹井的復(fù)產(chǎn)、大產(chǎn)水量氣井助噴及氣藏強(qiáng)排水;最大排水量400m3/

16、d,目前最大舉升高度3500m;可用于中、低含硫氣井;裝置設(shè)計(jì)、安裝較簡(jiǎn)單,管理方便,經(jīng)濟(jì)投入較低.,各種排水采氣工藝的評(píng)價(jià),活塞氣舉排水采氣：適用于有一定自噴能力的小產(chǎn)水量間噴自噴氣井的排水.最大排水量50m3/d,目前最大舉升高度2800m;設(shè)計(jì)、安裝簡(jiǎn)單,管理方便，耐硫化氫腐蝕性能好，可用于含硫氣井; 經(jīng)濟(jì)投入較低.對(duì)斜井或彎曲井受限。 游梁式抽油機(jī)排水采氣：適用于水淹井的復(fù)產(chǎn)、間噴井及低壓氣井的排水;最大排水量m3/d,目前最大泵深2000m; 設(shè)計(jì)、安裝較簡(jiǎn)單,管理方便,經(jīng)濟(jì)投入較低；對(duì)高含硫或結(jié)垢嚴(yán)重的氣井受限。,各種排水采氣工藝的評(píng)價(jià),電潛泵排水采氣：適用于水淹井的復(fù)產(chǎn)、或氣藏強(qiáng)

17、排水;最大排水量500m3/d,目前最大泵深2700m;設(shè)計(jì)、安裝及維修簡(jiǎn)單,參數(shù)可調(diào)性好；經(jīng)濟(jì)投入較高。對(duì)高含硫的氣井受限。 射流泵排水采氣：適用于水淹井的復(fù)產(chǎn);最大排水量300m3/d,目前最大泵深2800m;設(shè)計(jì)復(fù)雜、安裝管理較方便；經(jīng)濟(jì)投入較高；對(duì)出砂的產(chǎn)水氣井適宜。,游梁式抽油機(jī)排水采氣,主要優(yōu)點(diǎn)： 能連續(xù)生產(chǎn)；可以用天然氣做燃料；工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、易于管理。 與采油的區(qū)別： 氣井產(chǎn)出腐蝕性流體，造成腐蝕，增加機(jī)械事故，使檢泵作業(yè)頻繁。 高礦化度地層水（75000-83000mg/l），使驢頭負(fù)荷增加。 高氣液比，影響泵的充滿程度，降低了泵效，且易氣鎖。 排液產(chǎn)氣方式：油管

18、排水，油套環(huán)空采氣。 井口壓力和輸壓較高，要求井口能承受較高的壓力。 排液量大，動(dòng)液面深，1000-2000m.,游梁式抽油機(jī)排水采氣工藝原理,工藝原理： 地面抽油機(jī)，通過帶動(dòng)井中抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井下的深井泵工作，抽出井內(nèi)液體。 適用范圍： 水淹井和間噴井； 日排水10-100m3 泵掛小于1500m； 產(chǎn)層深度1000-2900 m ； 壓力:目前地層壓力2.4-26Mpa,套管壓力1.5-20Mpa; 溫度小于100; 腐蝕介質(zhì):礦化度10000-90000mg/l，二氧化碳115g/m3,硫化氫小于26g/m3,(防硫管串),工藝流程設(shè)備,油管內(nèi)排水流程:混合物產(chǎn)層-井下分離

19、器-水-深井泵-油管-油管頭-三通-油管出口管線-地面排液池. 油套管內(nèi)采氣流程:產(chǎn)層-井下分離器-氣-油套管環(huán)空-大四通-高壓輸氣出口管線-地面氣水分離器. 設(shè)備: 抽油機(jī) 地面氣水分離器 可調(diào)試防噴盒 光桿密封器 抽油桿 萬向旋轉(zhuǎn)接頭 油管 有桿深井泵 井下分離器 發(fā)電機(jī),計(jì)算機(jī)診斷系統(tǒng)等.,錄取氣井資料,錄取氣井資料是采氣井站的主要工作之一。采氣第一性資料，是氣井和氣田動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到氣井的生產(chǎn)壽命和總采氣量，也間接影響氣藏的采收率和經(jīng)濟(jì)效益。,采氣資料的錄取內(nèi)容,(1)生產(chǎn)氣井 井口針閥開度(圈數(shù))或油嘴直徑填寫在當(dāng)天的記錄卡片 ； 套管壓力 油管壓力 輸氣壓力井口氣溫度每

20、小時(shí)記錄一次，當(dāng)氣井壓力波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)半小時(shí)記錄次。 流量計(jì)靜壓；流量計(jì)差壓；孔板直徑計(jì)算氣量的氣流溫度 天然氣壓縮因子填寫在當(dāng)天的記錄卡片上 ； 氣產(chǎn)量 水產(chǎn)量 油產(chǎn)量：每班記錄一次； 氯根含量：每天滴定氯根一次。,以上資料填寫在氣井原始記錄表中，并繪成采氣曲線，隨時(shí)分析和掌握井的動(dòng)態(tài)。原始記錄表和流量記錄卡片應(yīng)作為氣井的永久性資料，裝釘成冊(cè)，妥善保管。 氣井開井、關(guān)井，要記錄氣井開關(guān)井的原因、時(shí)間，開關(guān)井前后的油壓，套壓，以及壓力升降數(shù)據(jù)，并填入原始記錄中。,（2）觀察井,觀察井是用來檢測(cè)氣藏壓力、氣水界面變化的。通過其可以研究井間連通關(guān)系及了解氣藏動(dòng)態(tài)。 1）觀察氣井。每班記錄油、套壓一次

21、，如果井底積液，每月應(yīng)下壓力計(jì)實(shí)測(cè)氣層中部壓力。 2）觀察水井。每月實(shí)測(cè)液面和壓力一次。,采氣資料的錄取要求,基本要求是齊全、準(zhǔn)確、字跡整潔。齊全是指按規(guī)定內(nèi)容、按時(shí)錄取，不漏取，不誤??；準(zhǔn)確就是不超過允許誤差，能反映真實(shí)情況。 1）壓力 按時(shí)記錄，不提前，不推后。 看壓力表時(shí)，眼睛、指針、示值三點(diǎn)成一直線. 按規(guī)定周期檢定壓力表。 按氣井壓力選擇合適的壓力表，壓力表精度 要在1.5級(jí)以上.,采氣資料的錄取要求,2)氣產(chǎn)量 按規(guī)定周期檢定流量計(jì)，校對(duì)零位。 流量計(jì)靜、差壓指針最好在卡片的5090格范圍內(nèi)運(yùn)行 讀卡片誤差要求不超過0.5格。 按規(guī)定的計(jì)算順序和有效位數(shù)計(jì)算產(chǎn)量。 若使用求積儀，應(yīng)每周檢查一次示值誤差.,采氣資料的錄取要求 3)水產(chǎn)量 量水池幾何尺寸要規(guī)則、標(biāo)尺應(yīng)明確。 放水操作平穩(wěn)，不沖水， 放水次數(shù)適應(yīng)產(chǎn)水量大小 4)氯根含量 按操作規(guī)程滴定。 分析精度誤差要求: 氯根含量0-1000mgL，誤差35mgL以下； 1000一10000mgL誤差90mg/L以下； 10000-50000mgL，誤差