采气工程排水采气工艺课件.ppt

《采气工程排水采气工艺课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采气工程排水采气工艺课件.ppt（62页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、采气工程-排水采气工艺,第四节 气举排水采气,第一节 排水采气工艺的机理,第二节 优选管柱排水采气,第三节 泡沫排水采气,第五节 常规有杆泵排水采气,第六节 电潜泵排水采气,第七节 射流泵排水采气,2021/7/13,1,采气工程-排水采气工艺 第四节 气举排水采气 第一节 排水采,引 言,无水气藏：是指产气层中无边底水和层间水的气藏（也包括边底水不活跃的气藏）。,驱动方式：天然气弹性能量，进行消耗式开采。,有水气藏除少数气井投产时就产地层水外，多数气井是在气藏开发的中后期，由于气水界面上升，或采气压差过大引起底水锥进后才产地层水。,驱动方式：水驱,2021/7/13,2,引 言无水气藏：是指

2、产气层中无边底水和层间水的气藏（也包括,气井产水的负面影响：, 井筒积液、回压增大、井口压力下降、气井的生产能力受到严重影响；, 井底附近区积液，产层会受到“水侵”、“水锁”、“水敏性粘土矿物的膨胀”等影响，使得气相渗透率受到极大损害。,引 言,2021/7/13,3,气井产水的负面影响： 井筒积液、回压增大、井口压力下降、,一、气藏的地质特征,第一节 排水采气工艺的机理,气藏地质特征主要是指气藏形态、边界性质、气水关系及压力特征等，在很大程度上与储渗类型有直接关系。,造成地质特征差别的主要原因：储层储渗空间的连通性与均质程度。,孔隙型储层具有较好、较广泛的连通特点，气水分异能得以充分进行，在

3、沉积上以河流、湖泊相为主，砂体多为层状，能较容易地确定气藏范围与储量。,裂缝型储层其裂缝发育程度主要取决于地应力的大小与岩石的抗压强度，常为有限封闭体，气水分布、含气范围完全受裂缝网络形态、大小所控制。,2021/7/13,4,一、气藏的地质特征 第一节 排水采气工艺的机理 气藏,不同储渗类型气藏地质特征,第一节 排水采气工艺的机理,2021/7/13,5,不同储渗类型气藏地质特征 第一节 排水采气工艺的机理 202,二、排水采气应具有的地质要素,第一节 排水采气工艺的机理, 气藏具有封闭性弱弹性水驱特征。气藏的封闭性、定容性使排水采气成为可能。, 产水气藏的水体有限、弹性能量有限。, 地层水

4、分布受裂缝系统控制，多为裂缝系统内部封闭性的局部水。这些水沿裂缝窜流，因此可利用自然能量和人工举升排水。, 产水气井井底积液。地层水在井底周围区域聚集，有利于人工举升。,2021/7/13,6,二、排水采气应具有的地质要素 第一节 排水采气工艺的机理 ,三、排水采气工艺方法及评价,第一节 排水采气工艺的机理,气藏的地质特征,产水井的生产状态,经济投入情况,评价依据：,排水采气工艺：, 优选管柱排水采气, 泡沫排水采气, 气举排水采气, 活塞气举排水采气, 常规有杆泵排水采气, 电潜泵排水采气, 射流泵排水采气,2021/7/13,7,三、排水采气工艺方法及评价 第一节 排水采气工艺的机理 气藏

5、,我国已开发的气田，大多数属于低孔低渗的弱弹性水驱气田。,第二节 优选管柱排水采气,实践证明：气井的积液对气井特别是中后期低压气井的生产和寿命影响极大。只有气井产层的流入和油管产出的工作相互协调，才能把地层的产出液完全连续排出井口，获得较高的采气速度和采收率。,2021/7/13,8,我国已开发的气田，大多数属于低孔低渗的弱弹性水驱气田,第二节 优选管柱排水采气,一、工艺原理,气水,气流流速必须达到连续排液的临界流速,井口有足够的压能,关键：优选气井合理管柱,目标：使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。,2021/7/13,9,第二节 优选管柱排水采气 一、工艺原理 气气流流速必须达到连,第二

6、节 优选管柱排水采气,二、工艺设计计算, 气井连续排液的临界流速与临界流量,根据气体状态方程，在油管鞋处的气体体积流量与标准状况下的体积流量的关系为：,（1）气流速度：,2021/7/13,10,第二节 优选管柱排水采气 二、工艺设计计算 气井连续排液,若液滴在井筒中的沉降速度和气流举升速度相等，即液滴处于滞止状态悬浮于气井管鞋处，油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：,第二节 优选管柱排水采气,在气流中自由下落的液滴，受到一种趋于破坏液滴的速度压力的作用；而液滴表面张力的压力却趋于使液滴保持完整。这两种压力对抗能够确定可能得到的最大液滴直径与液滴沉降速度关系：,（2）油管鞋处液滴的沉降速度（

7、滞止速度）,2021/7/13,11,若液滴在井筒中的沉降速度和气流举升速度相等，即液滴处,第二节 优选管柱排水采气,油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：,2021/7/13,12,第二节 优选管柱排水采气 油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）,第二节 优选管柱排水采气,为了确保气井连续排液，气体临界流速须为滞止速度的1.2倍，即：,（3）气井连续排液的条件,实验与经验,临界流速 ：,临界流量 ：,2021/7/13,13,第二节 优选管柱排水采气 为了确保气井连续排液，气体,第二节 优选管柱排水采气,2.气井连续排液的合理油管直径,3.油管下入深度的确定,2021/7/13,14,第二节 优

8、选管柱排水采气 2.气井连续排液的合理油管直径 3,第二节 优选管柱排水采气,三、优选管柱诺模图,当油管直径一定时，在双对数坐标系中，井底流压和临界流量、临界流速都成直线关系。 根据上述公式，编程计算，求得不同井深和井底流压下的临界流速和临界流量与一定实际产量相对应的对比流速和对比流量。然后在双对数坐标纸上绘制诺模图。 自学：图3-2,取,2021/7/13,15,第二节 优选管柱排水采气 三、优选管柱诺模图 当油管,第二节 优选管柱排水采气,四、影响气井举升能力的因素,1.油管举升高度,气井连续排液的临界流速与气井的井底流压和油管举升高度有关，而与油管的管径无关。当井底流压一定时，油管举升高

9、度越大，需要的临界流速越大，反之亦然。,2021/7/13,16,第二节 优选管柱排水采气 四、影响气井举升能力的因素 1.油,第二节 优选管柱排水采气,2.油管尺寸,气井连续排液的流量与管柱直径的平方成正比，自喷管柱直径越大，气井连续排液所需临界流量也就越大；反之亦然。因此，小直径油管具有较大举升能力，这就是小油管法排水采气工艺的基本原理。,四、影响气井举升能力的因素,2021/7/13,17,第二节 优选管柱排水采气 2.油管尺寸 气井连续排液,第二节 优选管柱排水采气,3.井底压力,提高井底压力会对气井的举液能力起反作用，在气体质量速率、自喷管径、油管举升高度相同条件下，压力较高，气体体

10、积较小，就意味着气流速度较小时，需要较大的临界流量才能将液体连续排出井口。,四、影响气井举升能力的因素,2021/7/13,18,第二节 优选管柱排水采气 3.井底压力 提高井底压力,第二节 优选管柱排水采气,4.临界流量,气井自喷管柱、举升高度、井底流压一定时，气井连续排液所需的临界流量也一定。,如果油管举升高度相差较大，由于油管鞋处的温度和天然气偏差系数相差较大，因而连续排液所需的临界流量较大；而且更为重要的是，油管下入深度的不合理将直接影响举升效果。,四、影响气井举升能力的因素,2021/7/13,19,第二节 优选管柱排水采气 4.临界流量 气井自喷管柱,第二节 优选管柱排水采气,五、

11、工艺技术界限及条件,（1）关键：确定气井的产量，满足连续排液的临界流动条件。, 在气水产量较大时，流动摩阻损失是主要矛盾，宜优选较大尺寸油管生产。但要保证油管鞋处的对比流速Vr1。, 在气水产量较小时，流动滑脱损失是主要矛盾，宜优选小尺寸油管生产，以确保油管鞋处的对比流速Vr1。,（2）油管设计必须进行强度校核，对于深井可采用复合油管柱，并按等抗拉强度计算进行组合。,2021/7/13,20,第二节 优选管柱排水采气 五、工艺技术界限及条件 （1）关键,第三节 泡沫排水采气,泡沫排水采气： 从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂（称为泡沫助采剂），井底积水与起泡剂接触后，借助天然气流的搅

12、动，生成大量低密度含水泡沫，随气流从井底携带到地面。,“泡排”的工艺特点：设备简单、施工容易、见效快、成本低、不影响气井正常生产。,2021/7/13,21,第三节 泡沫排水采气 泡沫排水采气： “泡排”的工艺特,泡沫助采剂主要是一些具有特殊分子结构的表面活性剂和高分子聚合物，其分子上含有亲水基团和亲油基团，具有双亲性。,主要包括：起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂及井口相应消泡剂等。,第三节 泡沫排水采气,2021/7/13,22,泡沫助采剂主要是一些具有特殊分子结构的表面活性剂和高分子聚合,一、泡沫排水采气机理,第三节 泡沫排水采气, 泡沫效应,在气层水中添加一定量的起泡剂，就能使油管

13、中气水两相管流流动状态发生显著变化。气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，密度显著降低，从而减少了管流的压力损失和携带积液所需要的气流速度。,2021/7/13,23,一、泡沫排水采气机理 第三节 泡沫排水采气 泡沫效应,一、泡沫排水采气机理,第三节 泡沫排水采气,分散效应,气水同产井中，存在液滴分散在气流中的现象，这种分散能力取决于气流对液相的搅动、冲击程度。搅动愈激烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。,气流对液相的分散作用是一个克服表面张力作功的过程，分散得越小，作的功就越多。,起泡剂的分散效应：起泡剂是一种表面活性剂，可以使液相表面张力大幅度下降，达到同一分散程度所作的功将大

14、大减小。,2021/7/13,24,一、泡沫排水采气机理 第三节 泡沫排水采气 分散效应,一、泡沫排水采气机理,第三节 泡沫排水采气,减阻效应,减阻剂是一些不溶的固体纤维、可溶的长链高分子聚合物及缔合胶体。减阻剂能不同程度地降低气水混合物管流流动阻力，提高液相的可输性。,减阻的概念起源于“在流体中加少量添加剂，流体可输性增加”。,2021/7/13,25,一、泡沫排水采气机理 第三节 泡沫排水采气 减阻效应,起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙和井壁的清洗，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗透等作用，特别是大量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被带出井口，这将解除堵塞，疏通孔道，改善

15、气井的生产能力。,一、泡沫排水采气机理,第三节 泡沫排水采气,洗涤效应,2021/7/13,26,起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙和井壁的清,二、工艺流程,第三节 泡沫排水采气,泡沫注采剂由井口注入，油管生产的井，从油套环行空间注入；套管生产的气井，则由油管注入。对于棒状助采剂，经井口投药筒投入。 消泡剂的注入部位一般是在分离器的入口处，与气水混合进入分离器，达到消泡和抑制泡沫再生，便于气水分离。,2021/7/13,27,二、工艺流程 第三节 泡沫排水采气 泡沫注采剂由井口,三、工艺技术界限与条件,第三节 泡沫排水采气, 优选泡排气速,试验表明：气速大致在13m/s范围内不利于泡排

16、。因此控制合适的气速，可获得最佳的助排效果。,气流速度对泡沫排水的影响,2021/7/13,28,三、工艺技术界限与条件 第三节 泡沫排水采气 优选泡排气,第三节 泡沫排水采气, 最易泡排的流态,环雾流：气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用助采措施。,泡沫排水的主要对象是泡流、段塞流和过渡流，尤其以段塞流的助采效果最佳。,流态和浓度与排水量增值关系图,2021/7/13,29,第三节 泡沫排水采气 最易泡排的流态 环雾流：气井自身能,第三节 泡沫排水采气, 合理使用浓度,泡沫排水中，助采剂的加入受气体流动速度、产水量、井深、助采剂种类等因素的影响。 各类表面活性剂都有各自的特性参数临界胶

17、束浓度，该值可作为理论用量的依据。 对于多组分助采剂，可参考表33。,2021/7/13,30,第三节 泡沫排水采气 合理使用浓度 泡沫排水中，,第三节 泡沫排水采气,日施工次数, 产凝析水或产地层水少的气井，宜采用间歇排水方式，助采剂的加入周期为数天或数月；, 地层水产量Qw30m3/d，助采剂在这些井上的加入周期越短、越均匀、越好，最好是连续加入。一般每天加23次。,2021/7/13,31,第三节 泡沫排水采气 日施工次数 产凝析水或产地层水少,泡沫排水时，起泡剂过量或产生的泡沫过于稳定时，大量的泡沫会被带到集输管线，引起堵塞，导致集输压力升高。,消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间

18、歇注入，以分离器出水中不积泡为原则。,第三节 泡沫排水采气,消泡剂及用量,2021/7/13,32,泡沫排水时，起泡剂过量或产生的泡沫过于稳定时，大量的,第四节 气举排水采气,气举排水采气：利用天然气的压能来排除井内的液体。,按排水装置的原理分类：气举阀排水采气 柱塞间歇排水采气等。,影响气举方式选择的因素： 气井产率、井底压力、产液指数、举升高度及注气压力等。,对井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产；对产能和井底压力低的井，则采用间歇气举或柱塞气举。,2021/7/13,33,第四节 气举排水采气 气举排水采气：利用天然气的压能来排除井,第四节 气举排水采气,一、连续气举排水采气,20

19、21/7/13,34,第四节 气举排水采气 一、连续气举排水采气 2021/7/1,第四节 气举排水采气,二、柱塞气举排水采气,柱塞气举的工作过程,2021/7/13,35,第四节 气举排水采气 二、柱塞气举排水采气 柱塞气举的工作过,第四节 气举排水采气,柱塞气举工艺流程及设备,2021/7/13,36,第四节 气举排水采气 柱塞气举工艺流程及设备2021/7/1,第五节 常规有杆泵排水采气,常规有杆泵排水采气与有杆泵采油有明显区别： （1）气井产出腐蚀性流体； （2）地层水矿化度高； （3）气液比高； （4）井口压力和输压高； （5）排液量大，动液面深； （6）油管排水，油套环行空间采气。

20、,2021/7/13,37,第五节 常规有杆泵排水采气 常规有杆泵排水采气与有杆泵采油有,一、工艺流程,第五节 常规有杆泵排水采气,2021/7/13,38,一、工艺流程第五节 常规有杆泵排水采气 2021/7/133,二、井下气水分离器,第五节 常规有杆泵排水采气,FL1型井下气水分离器,2021/7/13,39,二、井下气水分离器第五节 常规有杆泵排水采气 FL1型井下,第六节 电潜泵排水采气,电潜泵排水采气与电潜泵采油的区别：（1）抽汲介质（气水混合物）（2）泵的工况（从单相流逐渐变为两相流）（3）生产方式（油管排水、套管采气）,2021/7/13,40,第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水

21、采气与电潜泵采油的区别：20,第六节 电潜泵排水采气,一、工艺原理及流程,2021/7/13,41,第六节 电潜泵排水采气一、工艺原理及流程2021/7/134,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析, 气体的影响,措施：,使用变频调速电潜泵和气体分离器；,增加泵吸入口压力值；,控制套压值；,将电潜泵机组下到射孔产层下部等。,2021/7/13,42,第六节 电潜泵排水采气二、影响因素分析 气体的影响措施：,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析, 腐蚀性介质的影响,气井产出的流体中通常含有强腐蚀性的硫化氢、二氧化碳、氯离子等成分。特别是在高温高压下这些强腐蚀剂对电潜泵机组的井下部件的电化

22、学腐蚀十分严重，常以点蚀、穿孔和大小不同侵蚀面出现。另外腐蚀性介质对电力电缆的铠皮腐蚀也十分严重。,措施：采用高镍铸铁、耐蚀合金、铁素体不锈钢材料制造的泵和分离器，采用洛氏硬度小于22的低碳合金钢和中碳合金钢制造的电机、保护器、泵、分离器外壳，或在外壳上喷涂有蒙乃尔涂层，或在外壳喷上高温烤漆。,2021/7/13,43,第六节 电潜泵排水采气二、影响因素分析 腐蚀性介质的影响,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析, 温度的影响,（1）当温度比电机的额定温度每高出10，电机的使用寿命就将缩短一半；,（3）研究资料表明：在腐蚀介质相同的条件下，腐蚀速度与温度的平方成正比。,（2）当温度比电缆的

23、极限使用温度每高出8.4时，电缆的寿命也将降低一半。,2021/7/13,44,第六节 电潜泵排水采气二、影响因素分析 温度的影响（1）当,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析, 套压的影响,（1）在满足泵有足够的沉没度的条件下，一般保持较高的套压值生产，对减小天然气从套管环空产出时对泵的影响有一定作用，且有利于保护套管。,（2）值得注意的是：由于套压的存在，会使井下电缆的绝缘层和保护套渗入一小部分高压气体。在电潜泵停机后，要防止套压的下降速度过快，造成电缆鼓泡胀裂而损坏。应使用角式节流阀控制套压的下降速度0.5MPa/h，以保护电缆。,2021/7/13,45,第六节 电潜泵排水采气二、

24、影响因素分析 套压的影响（1）在,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析, 泵挂深度的影响,开始泵抽汲纯地层水，随着累计排水量的增加和井筒动液面的降低，形成一定的复产压差后，井中产出的天然气量逐渐增加，泵抽汲的介质逐渐变为气水混合物。由于天然气的影响，从动液面到气层中部的气水混合物密度随深度不同，差别范围很大，因此需要确定一个最佳的泵挂深度。,2021/7/13,46,第六节 电潜泵排水采气二、影响因素分析 泵挂深度的影响,第六节 电潜泵排水采气,二、影响因素分析,井的流入动态特性的影响,气井的流入动态特性决定着气井的最大产水量、泵排量低于最大排水量时的吸入口压力值。, 套管承压能力的影响,

25、套管的抗挤压强度必须满足电潜泵排水后所建立的大生产压差，保证套管不变形，否则由于腐蚀介质的长期腐蚀，当生产套管的抗挤压强度小于地层压力时，会出现套管变形，使电潜泵机组起下过程中遇卡。,2021/7/13,47,第六节 电潜泵排水采气二、影响因素分析井的流入动态特性的影,第七节 射流泵排水采气,1852年在矿井试验中曾使用射流泵排水，到了二十世纪60年代，才用于油井采油，1980年加拿大使用射流泵排水采气，1992年我国四川从美国引进射流泵进行排水采气。,2021/7/13,48,第七节 射流泵排水采气 1852年在矿井试验中曾使用射,第七节 射流泵排水采气,一、射流泵的结构及泵的工作原理,射流

26、泵的工作件是喷嘴、喉道和扩散管。,2021/7/13,49,第七节 射流泵排水采气一、射流泵的结构及泵的工作原理射流泵的,第七节 射流泵排水采气,关键：喷嘴的面积和动力液压力决定输入功率；喷嘴与喉道面积比决定射流泵的工作能力。,对于过流面积一定的喷嘴，选用小的喉道组合将是一压头高而排量低的射流泵，这种泵适用于举升高度大的深井。如果选用大的喉道组合将是一压头低而排量大的射流泵，这种泵适用于低举升高度的浅井。,2021/7/13,50,第七节 射流泵排水采气关键： 对于过流面积一定的喷嘴，,第七节 射流泵排水采气,二、射流泵排水采气设备, 井下系统,井下装置一般分为两类：固定型和自由型井下装置。,

27、固定型井下装置的井下泵固定安装在油管柱的下部，检泵必须起下油管。这种井下装置有插入式和套管式两类。,自由型井下装置的井下泵可以从油管内泵入或泵出，检泵不需起下油管。这种井下装置又有平行式和套管式之分。,2021/7/13,51,第七节 射流泵排水采气二、射流泵排水采气设备 井下系统井,第七节 射流泵排水采气,井下专用工具：哑体及堵塞工具井下压力计固定阀及其起下工具抽吸头和反向皮碗。,2021/7/13,52,第七节 射流泵排水采气井下专用工具：2021/7/1352, 哑体及堵塞工具 哑体和堵塞工具的外形尺寸与井下射流泵的尺寸相同，但哑体无流体通过，堵塞工具有流体通道。哑体的作用是通过油管和堵

28、塞射流泵井下装置后对油管试压。堵塞工具的作用是堵塞射流泵井下装置使油管流通，以便进行酸化等井下作业。, 井下压力计 为了获得不同产量下的井底压力，通常把井下压力计和射流泵一起下入井中。通常把压力计接在射流泵的专用外壳中,它可以获得很平滑的压力记录，但不能测量井的压力恢复。,第七节 射流泵排水采气,井下专用工具：,2021/7/13,53, 哑体及堵塞工具 井下压力计第七节 射流泵排水采气井下专,第七节 射流泵排水采气,井下专用工具：, 固定阀及其起下工具,对于自由泵系统，为了防止循环液进入地层，必须使用固定阀。当泵工作时，固定阀打开，地层流体流入泵的吸入口，停泵时固定阀及时关闭。 用钢丝作业车

29、，使用专用起下工具可以起下固定阀。,2021/7/13,54,第七节 射流泵排水采气井下专用工具： 固定阀及其起下工具,第七节 射流泵排水采气,井下专用工具：, 抽吸头和反向皮碗,自由型射流泵需要抽吸头和反向皮碗，它们安装在射流泵工作筒上端。在工作筒上有一单流阀，以便起泵时限制通过射流泵的旁流量。,2021/7/13,55,第七节 射流泵排水采气井下专用工具： 抽吸头和反向皮碗,第七节 射流泵排水采气,二、射流泵排水采气设备, 井口装置,井口装置的重要组成部分是井口控制阀。,2021/7/13,56,第七节 射流泵排水采气二、射流泵排水采气设备 井口装置井,第七节 射流泵排水采气,二、射流泵排

30、水采气设备, 井口装置, 将动力液打入油管进行正循环，使射流泵下入井中并运转；, 将动力液打入套管进行反循环，将射流泵从井中起出；, 起下泵时，固定和捕捉射流泵；, 关闭动力管线，拆卸泵时使油管泄压和排出油管中的气体；, 过压保护；, 快速便利地改变动力液的流动方向。,井口控制阀的主要功能：,2021/7/13,57,第七节 射流泵排水采气二、射流泵排水采气设备 井口装置,第七节 射流泵排水采气,二、射流泵排水采气设备, 地面系统,地面系统的作用： 分离产出流体作为动力液； 除去动力液中的游离气和固体颗粒； 加入化学处理剂；在足够的压力下循环动力液，操作井下射流泵。,射流泵的地面系统：中心站系

31、统和独立井场动力站系统,2021/7/13,58,第七节 射流泵排水采气二、射流泵排水采气设备 地面系统地,四川气田某井射流泵排水采气地面系统示意图,第七节 射流泵排水采气,2021/7/13,59,四川气田某井射流泵排水采气地面系统示意图第七节 射流泵排水采,第七节 射流泵排水采气,三、射流泵的适用范围,射流泵能在高温、高气流比、出砂和腐蚀等复杂条进下工作，适用于斜井和水平井。,总排量范围：16.01900.0m3/d；举升高度：450.03050.0m；地面泵功率：22.0460.0kW。,END,2021/7/13,60,第七节 射流泵排水采气三、射流泵的适用范围射流泵能在高温、高,问题？,问题？,注：文档资料素材和资料部分来自网络，如不慎侵犯了您的权益，请联系文库客服，我们将做删除处理，感谢您的理解。,注：文档资料素材和资料部分来自网络，如不慎侵犯了您的权益，请,