排水采气方法的优选.docx

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1、排水采气方法的优选摘 要:排水采气是封闭型水驱气藏生产中常见的采气工艺，由于地层水和天然 气中的凝析水的影响常会造成气井井筒的积液，会对气井的生产效能产生比较大 的影响。在国内外多年的开发实践基础上，逐渐形成了包括“优选管柱、气举、 泡沫排水、机抽、电潜泵、射流泵”等六套比较常用的排水采气工艺。在加强有水气藏勘探开发的同时，为提高和维持有水气藏的产量和提高有水 气藏的最终采收率。目前，国内外主要还是采用上述六套较为成熟的人工举升工 艺。随着对有水气藏勘探开发的技术创新，人们开始对不同地质构造的气藏的排 水采气工艺进一步细化。与此同时，人们对天然气的需求量空前上涨，对天然气 开发技术人员提出更高

2、的要求。技术人员一直致力于寻求最经济、最节省时间、 最能提高开采效率的排水采气方法，达到低投入高产出的目的。将不同的排水采气工艺实施于同一口气井，它所产生的效果是不同的，要是 把同一种工艺实施于不同的气井，其效果也不一定相同。不同的排水工艺有它自 身的优点和缺陷，不同的有水气藏的地质构造特征也不尽相同。所以只有在兼顾 各工艺特点和各气藏本身情况的前提下才能做到真正的优化做到用最少的劳动 消耗与投入来获得最多的油气产量。关键字：排水采气；工艺技术；选择Methods of Drainage Gas for SelectionAbstract: Drainage gas is water floo

3、ding closed the common gas reservoir gas production process, the formation water and gas condensate in the water often caused by the impact of the wellbore fluid, gas well production performance will have a relatively large impact. Practice at home and abroad on the basis of years of development, gr

4、adually formed, including the preferred column, gas lift, foam drainage, machine pumping, electric submersible pumps, jet pumps and other six sets of commonly used drainage gas technology.In strengthening the water, while gas exploration and development, to improve and maintain water production and

5、increase gas reservoir water ultimate recovery of gas reservoirs. At present, mainly at home and abroad using the above six sets of artificial lift technology is more mature. With the water gas exploration and development of technological innovation, people began to different geological structure of

6、 the drainage gas gas technology to further refinement. At the same time, it is the unprecedented rise in demand for natural gas, natural gas development and technical personnel for higher demands. Technicians have been committed to seeking the most economical and save time and most can improve the

7、efficiency of the drainage gas extraction method, to achieve the purpose of low-input high output.Different implementation of the drainage process gas wells in the same breath, the effect it produces is different, and if implemented the same process in different wells, the effect is not necessarily

8、the same. Different drainage techniques has its own advantages and disadvantages, and different water characteristics of gas reservoirs are not the same geological structure. Therefore, only the process which takes into account the characteristics and circumstances of the gas itself can be done unde

9、r the premise of optimizing the real work to do with the least consumption and investment to get the most oil and gas production.Key words: drainage gas； technology； selection1 前言11.1概述11.2排水采气工艺研究目的与意义11.3国内外排水采气研究的发展及现状21.4 研究的内容及技术路线42 气井主要排水采气方法的适应性研究52.1优选管柱排水采气工艺技术52.2气举排水采气工艺72.3泡沫排水采气工艺102.4

10、电潜泵排水采气工艺132.5射流泵排水采气工艺技术152.6机抽排水采气工艺技术173 排水采气工艺技术经济评价203.1技术条件研究203.2各排水采气工艺生产总成本计算233.2.1 优选管柱排水采气233.2.2气举排水采气工艺成本243.2.3 泡沫排水采气工艺成本：253.2.4机抽排水采气工艺成本263.3投资回收期274 排水采气工艺措施优选284.1方案入选284.2建立模糊评价模型285排水采气工艺优选实例分析325.1井的基本数据325.2各指标的计算335.3根据模糊决策对该井进行排水采气工艺优选33结论36参考文献37致谢391刖曰1.1概述改革开放以来，我国经济进入高

11、速发展轨道，特别是在十一五期间，国务院提出 加快清洁能源的发展，降低单位GDP能耗的经济发展方针。因此加快天然气工业以及 其他清洁能源的发展已经是当务之急。对于我国气藏的现状，已经发现和开发的大部分气田属于低孔隙度、低渗透率的 弱弹性水驱气田，在气藏开采进入中后期时，地层能量降低，导致边水推进和底水上 升，这样会对气井生产造成严重危害，此时就需要排水采气。1.2排水采气工艺研究目的与意义排水采气是封闭型水驱气藏生产中常见的采气工艺，由于地层水和天然气中的凝 析水的影响常会造成气井井筒的积液，会对气井的生产效能产生比较大的影响。在 国内外多年的开发实践基础上，逐渐形成了包括“优选管柱、气举、泡沫

12、排水、机抽、 电潜泵、射流泵”等六套比较常用的排水采气工艺。在加强有水气藏勘探开发的同时，为提高和维持有水气藏的产量和提高有水气藏 的最终采收率。目前，国内外主要还是采用上述六套较为成熟的人工举升工艺。随着 对有水气藏勘探开发的技术创新，人们开始对不同地质构造的气藏的排水采气工艺进 一步细化。与此同时，人们对天然气的需求量空前上涨，对天然气开发技术人员提出 更高的要求。技术人员一直致力于寻求最经济、最节省时间、最能提高开采效率的排 水采气方法，达到低投入高产出的目的。将不同的排水采气工艺实施于同一口气井，它所产生的效果是不同的，要是把同 一种工艺实施于不同的气井，其效果也不一定相同。不同的排水

13、工艺有它自身的优点 和缺陷，不同的有水气藏的地质构造特征也不尽相同。所以只有在兼顾各工艺特点和 各气藏本身情况的前提下才能做到真正的优化。比如电潜泵排水工艺，它是采用多级 离心泵装置进行井筒积液的排除，排量大，自动化程度高，但是价格昂贵，适合在有 水气田中后期开采的后续工艺技术，因此不能在产水量较小的气井和开采初期实施， 这样将大大增加开采成本。但是对于气井进行一一对应的排水方案优化也是不经济 的，因为在同样条件下各指标体现的效果也不一定相同。必须进行技术经济综合评价， 这样才能着眼于整个气田进行有效的技术优化。做到用最少的劳动消耗与投入来获得 最多的油气产量。这样不仅响应了国家关于降低单位G

14、DP的能源消耗也能促进石油工业的技术创 新。1.3国内外排水采气研究的发展及现状国内外在有水气田的开采工艺上思路主要有两点，一是采用化学方法进行堵水， 主要适用于整个气藏治水，且单井出水量较少，二是进行排水采气，排水采气分为两 种情况，一个是将地层水抽到地面，二是地层水的回注。这里主要探讨有水气藏的排水采气，国外对有水气藏排水采气工艺的应用开始于 上世纪初期，20世纪50年代在美国发展起来的柱塞举升直到80年代才出现在我国。 而与美国同时期的苏联，著名学者AA -布里斯克曼就提出了气井连续排液的临界 流速概念，却苦于当时尚未找到一个决定临界流速值的方法，只能依照已有的实验资 料，取特定的临界流

15、速来确定气井的合理管柱直径尺寸。1969年，Turner比较了气 井携液的液滴模型和液膜模型，并在液滴模型的基础上导出了气井携液所需的最小气 体流速和最小产量计算公式。在上世纪70年代后期强排水采气的措施得到发展。对 释放封闭气起到很好的作用，使有水气藏的采收率普遍提高10%20%。80年代前苏 联等欧美国家将数值模拟技术运用于气藏“二次采气”方案的编制，发展了气藏整体 治水的开采技术，如气水联合开采技术，堵水开采工艺等。我国于1978年在四川威 远有水气藏进行排水采气实验研究。同时辽河油田进行了 7 口井的柱塞气举实验，平 均单井增产520t/天。经过19781980年的试点和第六个五年计划

16、中的推广试验， 自此我国开始了适合我国国情和气藏地质特点有水气藏排水采气研究1。90年代初， 国内气田在借鉴国外成功经验基础上，针对气田实际情况进行了柱塞气举理论研究。 而此时欧美国家在射流泵排水采气方面有长足进展。1992年，四川气田从美国引进 了两套射流泵装置进行排水采气试验，开创了国内气田射流泵排水采气的先河。就国 内而言，四川有水气藏排水采气工艺走在了其它气田的前面，已经形成了针对不同的 井况、不同的排量要求，系列化的排水采气工艺技术。对优选管住、泡排、气举、柱 塞气举等工艺都有实施和发展。在总结国内外技术特点及四川地区地质构造的基础上 发展出“气举一泡排、增压一气举一泡排”等复合工艺

17、2。截止第九个五年计划的末 期，利用排水采气工艺的技术创新为整个气田累计增产天然气85亿立方，占所有增 产措施增产总量的53%。同时全国其它地区也进行了排水采气工艺的实施，取得了不 错的效果。对于有水气藏，国外一般是着眼于整个气藏。他们通过对开采速度的限制来控制 地层水的锥进和侵入，由此延长低产水的采收期。当气井的产水量大增时，因为国外 有很严格的环保体系和高昂的水处理费用，一定要在具备经济效益的基础上选择增产 措施，其一是在成熟条件下向回注层回注，第二种方法是被迫建立污水处理厂。因此 国外电潜泵技术发展很成熟，此外也发展了如聚合物控水采气技术、液压气泵、连续 油管深井排水采气技术等，这些技术

18、都能有效的控制成本。液压泵的优势在于在同一 井，相同深度的情况下，举升等量的液体所需高压气量最少，而且举升能力的范围灵 活，也不存在气锁和气蚀问题。另外除了几种常规的排水采气工艺外，国外还发展了 一些其他的被广泛使用的方法，如超声波排水采气（此方法可有效延长自喷采气的周 期、对采气井早期的防水、除垢也有较好的效果，而且对储层无污染，可有效减少开 采成本）；还有球塞气举排水采气工艺等。目前，由西南油气田采气研究所设计实施 与推广应用的球塞气举排水采气技术已经在蜀南气矿二里场气田26井试验并获得成 功，这说明我国的排水采气工艺在技术上已经与国外发达国家接轨。近年来，国外又开发出了一些以降低成本为主

19、要目标的井下排水采气新技术、聚 合物控水采气技术等，重点研究了单井排水采气工艺技术与气藏工程相结合的多学科 气藏整体治水技术，不仅提高了气藏采收率，而且获得了可观的经济效益。同时进行 了排水采气工艺技术与装备、井下作业、修井技术的系列配套研究；研究应用了能提 高气井产量、降低操作和处理费用的同心毛细管技术、天然气连续循环技术、电潜泵 倒置排水采气工艺、柱塞泵井下排水采气工艺、带压缩机的排水采气技术、聚合物控 水采气新技术，以及喷射气举、腔式气举、射流泵和气举组合开采等新工艺、新技术; 发展了胶带传动游梁式等多类型抽油机；开发了可实施气举等各种多用途的新型天然 气压缩机组和气举阀，耐高温（232

20、0c）、耐硫化氢腐蚀、防气的大功率（最大功率 735kw、排水量达4800m3/d）电潜泵和高抗腐蚀、高耐磨性的特制陶瓷射流泵。总体上看，今后排水采气系统的发展趋势是：31）随着气井完井技术的发展而发展。智能完井促使人工举升采气系统随着定向 井、水平井及多分支井的增多而向最优化生产力方向发展，成为人工举升智能采气系 统；2）随着对水驱气机理的实验研究，发展系列排水采气工艺技术，重点研究单井 排水与气藏工程相结合的气藏整体治水技术；3）随着气藏生产条件的变化，从单一排水采气系统向联合排水采气系统发展；4）随着连续油管的研究发展，不断扩大连续油管在排水采气方面的应用范围；5）随着管材、工艺以及技术

21、水平的提高，不断发展新的人工举升采气设备与技 术，以及智能人工举升配套装备，使人工举升生产操作逐步向遥控、集中、高度自动 化、智能化举升方向发展。但是这些被广泛实施的排水采气工艺还是有它们自身的局限性。如：气举排水采 气，井底回压对它的影响会比较大，还需要压缩机做高压气源且套管必须承受这种高 气压，这就对套管等装置的安全性提出更高的要求；射流泵，虽然它在出砂大的井中 有良好的排水效果，但是它的举升效率较低，一般在25%以下，要求有很高的沉没度 来防止气蚀，有庞大的地面设备，对地面操作人员要求较高等等。那么本文就要从这些排水采气工艺的优缺点出发，为各气井或者气田找出最经 济，最可靠的排水方法。1

22、.4研究的内容及技术路线（1）对现在被广泛采用的排水采气方法（包括优选管柱、泡排、气举排水、机 抽排水、电潜泵和射流泵排水方法）进行细致的了解。（2）从经济技术方面对现今主要排水采气方法的成本及运行效率进行研究分析。（3）以各排水采气工艺的成本、运行效率为基础建立排水采气工艺优选模型。（4）针对单井，按照已知有水气井的地质状况和研究数据进行排水采气方法初 选，在初选基础上按优选模型进行针对性的排水采气工艺的优选。2气井主要排水采气方法的适应性研究2.1优选管柱排水采气工艺技术为确保连续带出地层流入井筒的全部液体，在自喷管柱中气流速度必须达到 排液的临界流速。一般来说，油管直径越大，气井产量越高

23、。但是，有可能这种油管 不能连续携液。如果油管直径越小，由于会提高天然气的流速，举升液的效率也越高， 优选管柱排水采气，就是缩小油管内径生产，其目的是减小流动截面积，增加气体流 速，以便把液体带到地面。该工艺理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调， 免修期长，投资少，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊装备和 动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排液生产，以延长气井带水自喷期的高 效开采的工艺技术。但其缺点是:气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度的 限制，因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井起下作业。优选管柱排水采气是在有水气井开采的中后期，重新调整自喷

24、管柱，减少气流 的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式气举排水采气方法。当油管直径过小，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；当油 管直径过大，会降低气流速度但摩阻损失也会降低，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全地面，最终造成井底积液、流压升高，气体的 携液能力降低从而限制产气量。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是确定连续排液所需的最小气量。1969年特

25、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23:vgcr7.15b (P P )12P 2g0.25（2-1）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。影响。如按井底条件算，则最小产气量应为:（2-2）q = 1.96 x 10 4gcrtigcrZT式中q gcr :气流携带液滴所需的最小流量（标准状态）；dti :油管内径，m；P wf :井底流压，MPa；T :井底气流温度，K；Z : 一定井底压力和温度下的气体压缩因子。根据式2-2初步选定管径后，还需要用节点分析的方法对管柱及整个生产系统 进行校正，这样才能达到整

26、个系统最优化。另外需要注意的是利用特纳液滴模型为基 础的优选管柱方法只适用于高气液比、井筒中呈雾状流的含液气井，对井筒中其它流 动型态的含液气井并不适宜。不论是选何种尺寸的生产管柱都是为了提高气井的携液 能力，保证气井的连续携液生产。如果采用西南石油大学李闽等人的椭球形模型，图21高速气流中被携带运移液滴的形状251则计算临界流速为0.25u = 2.5（2-3）气井携液临界流量为q = 2.5 X 104 X * crcrZT（2-4）式中qcr-气井携液临界流量，104m3/d；A-油管面积，m2；P-天然气压力，MPa；T 天然气温度；Z 气体偏差系数。从生产实践和理论计算来看，油管直径

27、越小携液能力越强，此外油管的下入深度 也直接影响到携液能力，油管的下入深度越接近气层的中部，气井的携液能力就越强; 同时，尽量减少油管变径管段，以避免降低携液能力。如果井筒上部和下部的直径差 别较大，那么直径最大的地方容易积液。表2-1 2.5与2油管不同压力下临界携液流量对比表井底压力流压 油管30252015102.53.65833.37643.05192.66992.201222.37922.19591.98491.73641.43162.2气举排水采气工艺气举排水采气技术是通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的 能量举升井筒中的液体，使井恢复生产能力。气举可分为连续气

28、举和间歇气举两种方 式。影响气举方式的选择的因素有：井的产率、井底压力、产液指数、气举高度和注 气压力等。对于那些井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产；对于产能和井 底压力较低的井，则采用间歇气举或活塞气举。目前连续气举是被我国各大油田普 遍采用的气举方式。连续气举方式主要有三种：开式气举、半闭式气举和闭式气举。 其工艺管柱及气举阀如图（2-2）所示，连续气举的工作原理：依靠从地面注入井内 的高压气体与油层产出流体在井筒中汇合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降 低，以将其排出地面的一种举升方式。程从顶阀开始，由上而下依次打开各卸载阀，直至工作阀露出液面为止。气举排水采气工艺适用于弱喷

29、、间歇自喷和水淹气井。排量大，日排液量 可高达300m3,适宜于气藏强排液；适应性广，不受井深、井斜及地层水化学成 分的限制：适用于中、低含硫气井。该工艺设计、安装较简单，易于管理，是一 种少投入、多产出的先进工艺技术。工艺设计方法有图版法和计算法（气举工艺设计软件包）。1）连续气举设计的一般步骤如下：1. 建立气井的有关资料和数据；2. 预测井的最大举液量和产气量；3. 用作图法确定阀的分布，即各级阀的下入深度及其间距；4. 选择阀座孔径尺寸；5. 计算阀的地面调试压力；6. 选择采用何种装置类型：开式、半闭式或闭式；7. 作出设计结果总表。2）间歇气举工艺这里主要介绍柱塞气举排水采气工艺，

30、柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式，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。柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升液 体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。柱塞气举的能量主要是来 源于地层气，但当地层气能量不足时，也向井内注入一定的高压气，这些气体将柱塞 及其上部的液体从井底推向井口，排除井底积液，增大生产压差，延长气井的生产期。 柱塞在井中的运行时周期性的上下运动，柱塞下落时必须关井，因此，气井的生产是 间歇式的。柱塞气举可充分利用地层能量，尤其适合于高气液比气井排液。对常规连续气举 或间歇气举效率不高的井

31、，采用柱塞气举可以有效的提高生产效率，避免气体的无效 损失。柱塞气举还可以用于结蜡、结垢油气井，沿油管上下来回运动的柱塞可以干扰、 破坏油管壁上的结蜡、结垢过程，这样就省去了清蜡、除垢的工序，节约了生产时间 和生产费用。柱塞气举的安装、生产和管理费用都较低。其工艺流程如图2-3所示19粮体段墨柱塞一套皆一-油骨_拳奸气体一:根据气举工艺多年来的实施情况，可总结出如下选井条件:1 .单井控制储量大于0.5 x 108m3，剩余开采储量大于0.1 x 108m3 ；2. 被选井完钻后投产初期产量大，稳定状况好，气井不产水或气井产少量水， 并且带水稳定、连续，反映出单井供给储量大，连通范围广，目前井

32、底静压力较高， 见水后气水同产期产量大幅度递减的气水同产井均可列为气举工艺实施井；3. 气水同产因“水锥”或者“水窜”造成对气藏的水封或者切割，使微细裂缝 和基质孔隙中的气体无法流出或者流动困难，造成气井间歇或者停产的水淹井；4. 新区新井：刚完钻投产即出水的井，造成水淹的“假死”且酸化、泡排效果 不理想，为了排液找气，可采用气举工艺诱喷试采；5. 气井位于气藏水侵区内，气藏边水或底水不活跃，需要进行强排液的出水气 井或水淹井，可列为气举工艺实施井；6 .气藏深度 1000 一 3000m。在气举采气技术方面，近年来的发展主要是在气举优化设计软件和气举井下工具 等方面发展较快。气举优化软件将多

33、相流理论研究、井筒内温度分布研究、套管压力 不稳定性研究的多项新成果应用于软件之中，使得模型更精；而且界面更友好，便于 气举设计和分析人员使用。气举配套工具已基本形成系列，产品主要有气举阀、偏心 筒、封隔器、间歇气举装置、柱塞气举装置、洗井装置等。2.3泡沫排水采气工艺泡沫排水采气简单的说就是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂（即起泡剂），井底积水与起泡剂接触后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度水 泡沫，随气流携带到地面。该方法是针对自喷能力不足，气流速度低于临界流速的气 井的一种较为有效的排水采气方法。其实质就是利用起泡剂降低水的表面张力，如图 2-6所示，水的表面张力会随着表面

34、活性剂的浓度增加而迅速降低，表面张力随浓度 下降的速度体现了起泡剂的效率。当起泡剂注入浓度大于临界胶束浓度解释时，表面 张力变化不大。起泡剂借助于天然气流的搅拌作用，使之与井底积液充分混合，从而减小液体表 面张力，产生大量比较稳定的含水泡沫，减少气体滑脱量，使气液混合物密度大为降 低，从而降低自喷井油管内的摩阻损失和井内重力梯度，其结果就是能有效地降低井 底回压，使得在井底压力和井口压力相同的情况下，井底积液更易被气流从井底携带 全地面。当地层水中的泡沫被携带全地面后，通过向其中加入消泡剂以便使气水分离， 从而达到排水采气的目的。泡沫排水采气的机理具体包括泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应

35、，其工 艺流程如图2-5所示。图2-5泡沫排水采气工艺流程图1. 泡沫效应起泡剂注入后，液柱将变为泡沫柱，形成稳定的充气泡沫（泡沫是由充气泡、泡 膜和液沟构成，液沟一般由3个相邻的气泡构成），鼓泡高度增加，水的滑脱减少， 使流动更平稳和均匀，从而降低井底回压。泡沫产生意味着气水两相结合的更加紧密， 具有乳状液性质。泡沫的物性参数与起泡剂的性质和浓度有关。泡沫效应主要在气泡 流和段塞流等低流速下出现。实验研究表明，在段塞流时，加入一定浓度的表面活性剂如泡棒、酸棒或滑棒等， 可促使气相和液相互相混合，减弱振荡效应。且浓度越大，混合越好，振荡越弱，能 量损失也降低。2. 分散效应分散效应一般在环雾流

36、的高流速状态出现。由于表面张力降低，水滴在相同动能 条件下更易分散为质点，质点愈小愈易被气流带走，而且形成的平滑液膜减少了对气 流的阻力。分散效应能促使流态转变，降低携液临界流速。例如，处于段塞流的气井，一旦 加入起泡剂，表面张力下降使水相分散，段塞流将转变到环雾流。3. 减阻效应加入起泡剂后能减少气体流动的阻力，提高气体的可输送性。减阻效应计算公式：R= （AP-AP.） /AP；式中R一减阻效率（%） ?一未加入泡排剂时气体的压力降（MPa）；P,加入泡排剂时气体的压力降（MPa）；根据实践经验，若加注起泡剂进行助排，气井平均最小卸载流量可降低60%。4洗涤效应泡排剂通常是一种洗涤剂，它有

37、利于不溶性污垢被包裹在泡沫中带出井口。泡沫排水采气工艺设计步骤简介：（1）选择泡排药剂；（2）选择药剂的合理浓度；（3）根据产水量确定药剂的用量（4）确定药剂的注入周期；（5）确定药剂的注入方式；（6）施工准备。起泡剂的性能及适用条件：1. 泡剂性能起泡剂性能主要表现为：一是可降低水的表面张力；二是起泡性能好，使水和气 形成水包气的乳状液；三是能溶解于地层水，亲憎平衡值要求在915范围之内；四 是泡沫携液量大，即气泡壁形成的水膜越厚，单位体积泡沫的含水量就越高，表示泡 沫的携水能力越强。另外还要求泡沫稳定性适中，因稳定性差有可能达不到降水带全 地面的目的；反之如果泡沫稳定性过强，则将会给地面消

38、泡、分离带来困难。2. 应用条件。气井流体性质不同，采用的起泡剂也不同。一般气水井主要采用阴离子型起泡剂， 如磺酸盐、硫酸脂盐等，单独使用就能获得较好的效果；含凝析油的气水井中，由于凝析油本身是一种消泡剂，会使起泡剂性能变差，应 采用多组分的复合起泡剂（常将几种起泡剂同时配入一个体系中使用），也可采用两 性或聚合物表面活性剂；含硫化氢的气水井中，要注意防腐用的缓蚀剂与起泡剂互相 之间能配伍，使起泡剂不受影响。选择投加药剂的油气井必须符合以下2个条件：因井积水造成减产、停产的油 气井；气液比在350以上的井。泡沫排水采气工艺能充分利用地层自身能量实现举升，因而成本低、投资小、见 效快、经济效益显

39、著；设备配套简单，其举升流程与自喷生产完全相同；实施操作简 便，实施过程中不需特殊的修井作业及关井；现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生 产井有较强的适应能力，能满足不同类型生产井的需要。局限性：对于产水量在120m3/天以上的气井并不适用。2.4电潜泵排水采气工艺变速电潜泵排水采气工艺是采用随油管一起下入井底的多级离心泵装置。将水淹 气井中的积液从油管中迅速排除，降低对井底的回压，形成一定的“复产压差”，使 水淹气井复产的一种机械排水采气生产工艺。电潜泵排水采气井下流程如图2-6所示，地面流程图如图2-7所示，其工艺流程 是在地面“变频控制器”的自动控制下，电力经过变压器、接线盒、电力电缆使井

40、下 电机带动多级离心泵做高速旋转。井液通过旋转式气体分离器、多级离心泵、单流阀、 泄流阀、油管、特种采气井口装置被举升到地面分离器，分离后的天然气进入输气管 线集输。图2-6电潜泵排水采气井下流程图图2-7电潜泵排水采气地面流程简图分离卷电潜泵排水采气工艺实施步骤：刀1 .在已知产液量的条件下，确定泵的最大排量；2. 确定泵的下泵深度；3. 确定泵的有效扬程；4. 选择泵型；5. 以设计频率选择电潜泵机组的最大排量和扬程；6. 选择变频电机；7. 选择电缆、变频控制器、变压器、井口装置及附属部件。电潜泵以其扬程高、排量范围大，可从日产十方至几千方，一般的产量在4100m3/d 以内，最高已达1

41、5000m3/d，井深一般在3000m以内，最深已达4572m，井温一般在 120摄氏度以下，最高已达242摄氏度，平均检泵期2年左右，因此电潜泵排水采气 工艺尤其适用于产水量大、井温较高、地层压力低、剩余储量多的水淹井，是目前举 升设备中排量最大的一种。电潜泵排水可形成较大的生产压差，理论上可将气井采至 枯竭；自动化程度高，具有较强的自我保护能力，操作管理灵活方便，容易实现自我 控制；易于安装井下温度、压力传感元件，在地面通过控制屏，随时直接观测出泵吸 人口处温度、压力、运行电流等参数；变频控制器的使用，可根据井况条件适时调节 电泵的排量及其它有关参数。近几年来，电潜泵发展较快，已研制成功了

42、高效电潜泵、 新型大排量多级电潜泵、三种双电潜泵完井系统、大功率电机等新设备新工具。同时 在电压保护装置、电缆、气体处理器等的研究方面也有了很大进展，实现了电潜泵用 于高气液比井的排水采气，使电潜泵的泵效和使用寿命大大得到提高。电潜泵排水采气工艺也有它的局限性，多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵， 使得初期投资大，特别是电缆费用高；由于高温下电缆易损坏，使电潜泵机组的下入 深度受到限制；由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响，使得井下机组寿命较短，部分 设备重复利用率不高，从而使得装备一次性投资较大，采气成本高；选井受套尺寸影 响也较大。对于高含硫井也不适用。2.5射流泵排水采气工艺技术射流泵是一种

43、特殊的水力泵，它在井下没有运动件，泵送是靠运动液与地层流体 的动量转换来实现。对于出砂等恶劣工况的井具有较强的适应能力；因井下设备结构 简单，维修费用低，在井场上通过倒换流程即可更换喷嘴和吸人吼管，维修作业工作 量小；下泵深度和排量的变化范围大，可以满足不同井的生产要求；可用于斜井和弯 井；耐磨和抗腐蚀，能在高温高气液比条件下工作。工艺局限性：举升效率较低，通 常有较高的吸入压力（沉没度）以防止气蚀；地面设备庞大，维护费用较高；地面操 作复杂，特别对于边远气井管理难度大。如图2-8是一台射流泵的工作示意图。其工作件是喷嘴、喉道和扩散管，喷嘴是 引擎，喉道是泵。地面提供的高压动力流体通过喷嘴把其

44、位能（压力）转换成高速流 束的动能。如图所示，在动力液压力为Pn、流速为qn条件下，动力液被泵送通过过 流面积为An的喷嘴。压力为Ps、流速为q3的井中流体则被加速吸入截面，在喉管中 与动力液混合，形成均匀混合液，在压力下离开喉管。在扩散管中，混合液的流速降 低，压力增高到泵的排出压力，这个压力足以将混合液排出地面。图2-8射流泵工作示意图水力射流泵排水采气是一独立井场动力站系统，由地面动力装置和地面净化装置 组成，设备主要包括多缸泵、电动机、动力液罐、气液分离器、固体分离器。地面动力泵出来的动力液从油管进入井下，在井下泵内与井内流体混合后，从套 管返出地面后进入一级气水分离器，分离后的液体进

45、入地面净化系统的立罐，再通 过旋风分离器将大颗粒固体去掉后进入卧罐，作为地面动力液供给地面泵，立罐和卧 罐中多余的液体可通过差压阀和回压阀进入二级分离器后排入污水池。从一级分离器 出来的气体在二级分离器中再次分离，气体进入输气管线外输，少量液体排入污水池。 井口控制阀可方便地改变动力液进入井下的通道，即从套管进入油管返出，将井下泵 返出地面。其装置如图2-9所示。双法乎御特油管回压阀井口控制阀图2-9水力射流泵装置水力射流泵排水采气实施流程：（1）计算地面泵在最高工作压力下能提供的动力液量；（2）根据多相流关系式由井口压力向下计算喷嘴上游压力;（3）计算在预计排水量下的井底流压；（4）由井底流

46、压从下向上根据多相流关系式计算泵的吸入压力；（5）计算出射流泵的喷嘴面积，根据计算数据选择标准喷嘴；（6）计算出泵的最小气蚀面积，并计算出喷嘴与孔道的面积比AD；（7）选择标准孔道，可得到孔道面积与喷嘴孔道面积比；（8）假定吸入压力；（9）计算井的产水量；（10）计算泵的气蚀流量和泵的吸入功率；（11）计算实际动力液量和喷嘴上游压力；（12）计算泵的吸水量和流体返出压力；（13）比较和预先假定产量是否接近，否则回到第8步，直至迭代误差在允许范 围之内。最终确定排水量；（14）计计算地面泵的实际需求功率；（15）计算泵效；（16）计算结果。射流泵排水采气工艺特点：射流泵排水采气没有运动部件，适合

47、于处理腐蚀和含砂流体；结构紧凑适合于倾 斜井和水平井；自由投捞作业，安装方便，维护费用低；产量范围大，控制灵活方便; 能处理高含气流体，适用于高温深井，不受举升深度限制。但是它的初期投资较高， 为了避免气蚀，还必须有较高的吸入压力，腐蚀和磨损会使油嘴损坏，而且泵效较低。 其适用范围要控制在：（1）总排液量为 16.0 一 1900m3/d；（2）举升高度为450 一 3050m；（3）地面泵功率为22 一 460W；射流泵在使用时还要注意作好优化设计，选择合理的喷嘴和喉道组合以防止气 蚀；对于地层水结垢或产腐蚀性介质的井应向动力液中加入防垢剂和防腐剂。停机时 井下泵不能长久停留于井内。2.6机抽排水采气工艺技术机抽排水采气的生产方式是油管排水，油套环空排气。此工艺适用于气井中后期 排水采气。工艺流程如图2-10图2-10抽油机排水采气工艺流程其工作原理与抽油相同，区别是从油管排水、油套环空采气。该工艺装备简单、 可靠，可用天然气和电作动力，易于实现自动控制，以实现有人管理，无人操作；设 计简单、成熟；可使设备多井运移；工艺井不受采出程度影响，并能把气水井采至枯 竭。对于排水采气的气井，首先将有杆深井泵连接在油管上、下到井内适当的深度， 将柱塞连接在抽油杆下端，通