1、第五章第五章 排水采气工艺排水采气工艺 第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气 第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气 1引引 言言无水气藏无水气藏：是指产气层中无边底水和层间水的气藏：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）。（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。驱动方式：天然气弹性能量，进行消耗式开
2、采。有水气藏有水气藏除少数气井投产时就产地层水外，多数气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。采气压差过大引起底水锥进后才产地层水。驱动方式：水驱驱动方式：水驱（1 1）确定合理的采气速度）确定合理的采气速度（2 2）充分利用气藏能量）充分利用气藏能量2气井产水的负面影响：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；能力受到严重影响；井底附近区积液，产层会受到井底附近区积液，产层会受到“水侵
3、水侵”、“水锁水锁”、“水敏性粘土矿物的膨胀水敏性粘土矿物的膨胀”等影响，使得气相渗透率等影响，使得气相渗透率受到极大损害。受到极大损害。引引 言言3一、气藏的地质特征一、气藏的地质特征 第一节第一节 排水采气工艺的机理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。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。与均质程度。孔隙型储层孔隙型储层具有较好、较广泛的连通特点，
4、气水分异能具有较好、较广泛的连通特点，气水分异能得以充分进行，在沉积上以河流、湖泊相为主，砂体多为层得以充分进行，在沉积上以河流、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。状，能较容易地确定气藏范围与储量。裂缝型储层裂缝型储层其裂缝发育程度主要取决于地应力的大小与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。全受裂缝网络形态、大小所控制。4不同储渗类型气藏地质特征不同储渗类型气藏地质特征 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 5二、排水采气应
5、具有的地质要素二、排水采气应具有的地质要素 气藏具有封闭性弱弹性水驱特征。气藏的封闭性、定容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。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。产水气藏的水体有限、弹性能量有限。地层水分布受裂缝系统控制，多为裂缝系统内部封闭性地层水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。工举升排水。产产水水气气井井井井底底积积液液。地地层层水水在在井井底底周周围围区区域域聚聚集集，有有利利于人工举升。于人工举升。第一节第一节
6、 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 6三、排水采气工艺方法及评价三、排水采气工艺方法及评价 (1)(1)气藏的地质特征气藏的地质特征 (2)(2)产水井的生产状态产水井的生产状态(3)(3)经济投入情况经济投入情况评价依据：评价依据：排水采气工艺：排水采气工艺：优选管柱排水采气优选管柱排水采气 泡沫排水采气泡沫排水采气 气举排水采气气举排水采气 活塞气举排水采气活塞气举排水采气 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 电潜泵排水采气电潜泵排水采气 射流泵排水采气射流泵排水采气 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 7 我国已开发的气田，大多数属于低孔低渗的弱弹我国已开发的气田，
7、大多数属于低孔低渗的弱弹性水驱气田。性水驱气田。第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 实践证明：实践证明：气井的积液对气井特别是中后期低压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。连续排出井口，获得较高的采气速度和采收率。自喷排水采气自喷排水采气8第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 一、工艺原理一、工艺原理 气气水水（1 1）气流流速必）气流流速必须达到连续排
8、液须达到连续排液的临界流速的临界流速（2 2）井口有足）井口有足够的压能够的压能关键：优选气井合理管柱关键：优选气井合理管柱关键：优选气井合理管柱关键：优选气井合理管柱目标：目标：使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。稳定自喷排水采气的两个条件：稳定自喷排水采气的两个条件：稳定自喷排水采气的两个条件：稳定自喷排水采气的两个条件：9第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 二、工艺设计计算二、工艺设计计算 气井连续排液的临界流速与临界流量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根据气体状态方程，在油管鞋处的气体
9、体积流量与标准状况下的体积流量的关系为：状况下的体积流量的关系为：（1 1）气流速度：）气流速度：10 若液滴在井筒中的沉降速度和气流举升速度相等，即液滴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：（滞止速度）为：第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 在气流中自由下落的液滴，受到一种趋于破坏液滴的力在气流中自由下落的液滴，受到一种趋于破坏液滴的力的作用；而液滴表面张力却趋于使液滴保持完整。这两种压的作用；而液滴表面张力却趋于使液滴保持完整。这两种压力对抗能够确
10、定可能得到的最大液滴直径与液滴沉降速度关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：系：（2 2）油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）11第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：12第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 为了确保气井连续排液，气体临界流速须为滞止速度的为了确保气井连续排液，气体临界流速须为滞止速度的1.21.2倍，即：倍，即：（3 3）气井连续排液的条件）气井连续排液的条件实验与经验实验与经验临界流速临界流速 ：临界流量临界流量 ：13第二节
11、第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 2.2.气井连续排液的合理油管直径气井连续排液的合理油管直径 3.3.油管下入深度的确定油管下入深度的确定 14第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 三、优选管柱诺模图三、优选管柱诺模图 当当油管直径一定时，在双对数坐标系中，井底流压和油管直径一定时，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。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
12、然后在双对数坐标纸上绘制速和对比流量。然后在双对数坐标纸上绘制诺模图诺模图。自学：图自学：图5-2 取15第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 四、影响气井自喷排水采气能力的因素四、影响气井自喷排水采气能力的因素 1.1.油管举升高度油管举升高度 气井连续排液的气井连续排液的临界流速临界流速与气井的井底流压和油管举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，升高度有关，而与油管的管径无关。当井底流压一定时，油管举升高度越大，需要的临界流速越大，反之亦然。油管举升高度越大，需要的临界流速越大，反之亦然。16第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气
13、2.2.油管尺寸油管尺寸 气井连续排液的气井连续排液的流量流量与管柱直径的平方成正比，自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；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。是小油管法排水采气工艺的基本原理。四、影响气井自喷排水采气能力的因素四、影响气井自喷排水采气能力的因素 17第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 3.3.井底压力井底压力 提高井底压力会对气井的举液能力起反作用，在气体质提高井底压力会对气井的举液
14、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，量速率、自喷管径、油管举升高度相同条件下，压力较高，气体体积较小，就意味着气流速度较小时，需要较大的临界气体体积较小，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。流量才能将液体连续排出井口。四、影响气井自喷排水采气能力的因素四、影响气井自喷排水采气能力的因素 18第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 4.4.临界流量临界流量 气井自喷管柱、举升高度、井底流压一定时，气井连气井自喷管柱、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。续排液所需的临界流量也一定。如果油管举升高度相
15、差较大，由于油管鞋处的温度和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天然气偏差系数相差较大，因而连续排液所需的临界流量相差较大，因此，油管下入深度的不合理将直接影响举升相差较大，因此，油管下入深度的不合理将直接影响举升效果。效果。四、影响气井自喷排水采气能力的因素四、影响气井自喷排水采气能力的因素 19第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 五、工艺技术界限及条件五、工艺技术界限及条件 （1 1）关键：确定气井的产量，满足连续排液的临界流动条件。）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
16、要矛盾，宜优选较大在气水产量较大时，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尺寸油管生产。但要保证油管鞋处的对比流速V Vr r11。在气水产量较小时，流动滑脱损失是主要矛盾，宜优选小尺在气水产量较小时，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寸油管生产，以确保油管鞋处的对比流速Vr1Vr1。（2 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）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。按等抗拉强度计算进行组合。20第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 六、优选管柱排水采
17、气工艺设计思想六、优选管柱排水采气工艺设计思想动态模拟的思想：动态模拟的思想：21第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 七、连续油管排水采气七、连续油管排水采气 l 针对更换管柱难度大的低压、小产气量气井中，连续油管管针对更换管柱难度大的低压、小产气量气井中，连续油管管径小、可有效避免压井对气层的伤害，且价格便宜、操作简单、径小、可有效避免压井对气层的伤害，且价格便宜、操作简单、恢复产能较快等优点。恢复产能较快等优点。l 国外连续油管排水采气已有较长的历史，每年实施达国外连续油管排水采气已有较长的历史，每年实施达15001500井井次以上，最大下入深度次以上，最大下入深度6248.4
18、m6248.4m。l 我国张家场气田（川东地区典型的低孔、低渗透储集层的裂我国张家场气田（川东地区典型的低孔、低渗透储集层的裂缝缝孔隙型气藏）和苏里格气田（内蒙古鄂尔多斯市境内的苏孔隙型气藏）和苏里格气田（内蒙古鄂尔多斯市境内的苏里格庙地区）等推广使用连续油管排水采气工艺。里格庙地区）等推广使用连续油管排水采气工艺。22第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 八、空心抽油杆排液采气八、空心抽油杆排液采气 l 白庙气田（位于山东省菏泽白庙气田（位于山东省菏泽市与东明县的交界处）为了增市与东明县的交界处）为了增加管内流速，降低临界流量，加管内流速，降低临界流量，应用空心抽油杆代替小油管，应
19、用空心抽油杆代替小油管，配合气举阀，在配合气举阀，在N N2 2气举诱喷后可气举诱喷后可实现连续生产，取得了预期效实现连续生产，取得了预期效果。果。23第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 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，借助天然气流的搅动，生成大量搅动，生成大量低密度低密度含水泡沫，随气流从井底携带到地面。含水泡沫，随气流从井底携带到地面。“泡排泡排”的工艺特点：的工艺特点：设备简单、施工容易、见效快、成设
20、备简单、施工容易、见效快、成本低、不影响气井正常生产。本低、不影响气井正常生产。24 泡沫助采剂泡沫助采剂主要是一些具有特殊分子结构的主要是一些具有特殊分子结构的表面活性剂表面活性剂和高分子聚合物和高分子聚合物，其分子上含有亲水基团和亲油基团，具有，其分子上含有亲水基团和亲油基团，具有双亲性。双亲性。泡沫助采剂泡沫助采剂主要包括：起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻主要包括：起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂及井口相应消泡剂等。剂、酸洗剂及井口相应消泡剂等。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 25一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 泡沫效应泡沫效应 在气层水中添加一定量的起泡剂，就能使油
21、管中气水两相在气层水中添加一定量的起泡剂，就能使油管中气水两相管流管流流动状态流动状态发生显著变化。气水两相介质在流动过程中高度发生显著变化。气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，泡沫化，密度显著降低密度显著降低，从而减少了管流的压力损失和携带积，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。液所需要的气流速度。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 26一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 分散效应分散效应 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，力取决于气流对液相的搅动、
22、冲击程度。搅动愈激烈，分散程度分散程度愈高，液滴愈小愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。，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。散得越小，作的功就越多。起泡剂的分散效应：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大减小。面张力大幅度下降，达到同一分散程度所作的功将大大减小。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 27一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 减阻效应减阻效应 减阻剂是一些不
23、溶的固体纤维、可溶的长链高分子聚合物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。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。力，提高液相的可输性。减阻的概念起源于减阻的概念起源于“在流体中加少量添加剂，流体可输在流体中加少量添加剂，流体可输性增加性增加”。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 28 起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙和井壁孔隙和井壁的清洗的清洗，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗透等作用，特，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗透等作用，特别是大
24、量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被带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，改善气井的生产能力。出井口，这将解除堵塞，疏通孔道，改善气井的生产能力。一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 洗涤效应洗涤效应 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 29二、工艺流程二、工艺流程 泡沫注采剂由井口注入，油管生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。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
25、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，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，便于气水达到消泡和抑制泡沫再生，便于气水分离。分离。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 30三、工艺技术界限与条件三、工艺技术界限与条件 优选泡排气流速度优选泡排气流速度 试验表明：气速大致在试验表明：气速大致在1 13m/s3m/s范围内不利于泡排。范围内不利于泡排。因此控制合适的气速，可获因此控制合适的气速，可获得最佳的助排效果。得最佳的助排效果。气流速度对泡沫排水的影响气流速度对泡沫排水的影响 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 31 最易泡排的流态最易泡排的流
26、态 环雾流：环雾流：气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用助采气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用助采措施。措施。泡沫排水的主泡沫排水的主要对象是泡流、段要对象是泡流、段塞流和过渡流，尤塞流和过渡流，尤其以其以段塞流段塞流的助采的助采效果最佳。效果最佳。流态和浓度与排水量增值关系图流态和浓度与排水量增值关系图 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 32 合理使用浓度合理使用浓度 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。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各类表面活性剂都有
27、各自的特性参数临界胶束浓度临界胶束浓度，该，该值可作为理论用量的依据。值可作为理论用量的依据。对于多组分助采剂，可参考表对于多组分助采剂，可参考表3-33-3。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 33日施工次数日施工次数 产凝析水或产地层水少的气井，宜采用间歇排水方式，产凝析水或产地层水少的气井，宜采用间歇排水方式，产凝析水或产地层水少的气井，宜采用间歇排水方式，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；助采剂的加入周期为数天或数月；助采剂的加入周期为数天或数月；助采剂的加入周期为数天或数月；地层水产量地层水产量地层水产量地层水产量Q Q Q Qw w
28、w w30m30m30m30m3 3 3 3/d/d/d/d，助采剂在这些井上的加入周期，助采剂在这些井上的加入周期，助采剂在这些井上的加入周期，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。一般每天加越短、越均匀、越好，最好是连续加入。一般每天加越短、越均匀、越好，最好是连续加入。一般每天加越短、越均匀、越好，最好是连续加入。一般每天加2 2 2 23 3 3 3次。次。次。次。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 34 泡沫排水时，起泡剂过量或产生的泡沫过于稳定时，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，导致集输压力大量的泡沫会
29、被带到集输管线，引起堵塞，导致集输压力升高。升高。消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间歇注入，消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间歇注入，以分离器出水中不积泡为原则。以分离器出水中不积泡为原则。消泡剂及用量消泡剂及用量 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 35第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 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。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：按排水装置的原理分类：气举阀排水采气气举阀排水采气 柱塞间歇排水采气等。柱塞间歇排水采气等。影响气举方式选择的因素：影响气举方式选择的因素：气井产率、井底压力、产液指数、
30、举升高度及注气压力等。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。对产能和井底压力低的井，则采用间歇气举或柱塞气举。36第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 气举系统示意图气举系统示意图 依靠从地面注依靠从地面注入井内的高压气体入井内的高压气体与油层产出流体在与油层产出流体在井筒中混合，井筒中混合，利用利用气体的膨胀使井筒气体的膨胀使井筒中的混合液密度降中的混合液密度降低，低，将流到井内的将流到井内的流体举升到地面。流体举升到地面。气举阀一般气
31、举阀一般常开状态常开状态第一级第一级气举阀气举阀关闭关闭37一、连续气举排水采气一、连续气举排水采气 第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 381.1.定产量和井口压力确定注气点深度和注气量定产量和井口压力确定注气点深度和注气量定产量和井口压力确定注气点深定产量和井口压力确定注气点深度和注气量的步骤示意图度和注气量的步骤示意图定产量和井口压力确定注气点深度定产量和井口压力确定注气点深度和注气量的协调图和注气量的协调图求解节点：求解节点：井口井口气举设计气举设计假设一系列的注假设一系列的注气量气量气液比气液比392.2.定井口压力和注气量确定注气点深度和产量定井口压力和注气量确定注气点深度和产
32、量定注气量和井口压力确定注气点深定注气量和井口压力确定注气点深度和产量的步骤示意图度和产量的步骤示意图定注气量和井口压力确定注气点深定注气量和井口压力确定注气点深度和产量的协调图度和产量的协调图求解节点：求解节点：井底井底假设一系列的产假设一系列的产量量气液比气液比气举设计气举设计？403.3.气举阀位置确定方法气举阀位置确定方法（1 1）计算法）计算法 第一个阀的下入深度第一个阀的下入深度一般采用计算法或图解法来确定阀位置和数量。一般采用计算法或图解法来确定阀位置和数量。当井中液面较深，中当井中液面较深，中途未溢出井口：途未溢出井口：当井筒中液面在井口当井筒中液面在井口附近，在压气过程中附近
33、在压气过程中即溢出井口：即溢出井口：气举设计气举设计41 第二个阀的下入深度第二个阀的下入深度第二个阀的下入深度第二个阀的下入深度阀阀处压力平衡等式为处压力平衡等式为：凡尔深度计算示意图凡尔深度计算示意图当第二个阀进气时，第一个阀关闭。阀当第二个阀进气时，第一个阀关闭。阀处处的环空压力为的环空压力为P PaIIaII，阀，阀I I处的油压为处的油压为P PtItI。气举设计气举设计42气举设计气举设计第第i i个阀的下入深度个阀的下入深度2 2）图解法）图解法(p89)p89)图解法确定阀位置图解法确定阀位置43二、柱塞气举排水采气二、柱塞气举排水采气 柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面
34、利用气井自身柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体窜和液体回落，减少液体“滑脱滑脱”效应，增加间歇气举效率。效应，增加间歇气举效率。柱塞气举的工作过程柱塞气举的工作过程第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 44柱柱柱柱塞塞塞塞气气气气举举举举工工工工艺艺艺艺流流流流程程程程及及及及设设设设备备备备第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 45第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 设计方法：设计方法：活塞的运行参数主要是指活塞每周期的运行时间和每
35、天运行活塞的运行参数主要是指活塞每周期的运行时间和每天运行的周期数的周期数。通常，活塞的运行数与活塞的结构以及井的压力恢复。通常，活塞的运行数与活塞的结构以及井的压力恢复有关，而参数设置是否合理直接影响活塞的举升效果，日前活塞有关，而参数设置是否合理直接影响活塞的举升效果，日前活塞气举排水采气尚没有一套较为成熟的设计计算方祛，参数的设置气举排水采气尚没有一套较为成熟的设计计算方祛，参数的设置多采用现场试验法。多采用现场试验法。利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数具有既直观、利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数具有既直观、又简单易行的优点。又简单易行的优点。46第四节第四节 气举排水采气气举
36、排水采气 利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数的具体步骤：利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数的具体步骤：（l l）活塞下行时间的确定）活塞下行时间的确定 首先，根据活塞的结构类型假设一个关井时间，然后关闭气动薄膜首先，根据活塞的结构类型假设一个关井时间，然后关闭气动薄膜阀，打开手动捕捉器，让活塞在井筒内下落；阀，打开手动捕捉器，让活塞在井筒内下落；待关井时间达到预定值后，打开气动薄膜阀，注意观察活塞上升至待关井时间达到预定值后，打开气动薄膜阀，注意观察活塞上升至井口的时间以及这一周期活塞举升的液量，并记录下来；井口的时间以及这一周期活塞举升的液量，并记录下来；将假设的关井时间延长或缩短，
37、重复第一步和第二步的试验。直到将假设的关井时间延长或缩短，重复第一步和第二步的试验。直到在不同的关井时间下，开井生产时活塞上升至井口的时间和所举升出的在不同的关井时间下，开井生产时活塞上升至井口的时间和所举升出的液量基本相同为止。最后选则一个较短的关井时间作为活塞的下行时间。液量基本相同为止。最后选则一个较短的关井时间作为活塞的下行时间。47第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数的具体步骤：利用现场试验的方法来确定活塞的运行参数的具体步骤：（2 2）开井生产时间的确定）开井生产时间的确定 在活塞气举的排水采气中，开井时间的确定除考虑活塞上升在活塞气举的排
38、水采气中，开井时间的确定除考虑活塞上升到井口的时间外，还应考虑天然气的产出和油压的变化情况。到井口的时间外，还应考虑天然气的产出和油压的变化情况。48三、三、球塞气举排水采气球塞气举排水采气第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 采用采用U U 型双油管柱举升结构。型双油管柱举升结构。49第五节第五节 常规有杆泵排水采气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：常规有杆泵排水采气与有杆泵采油有明显区别：（1 1）气井产出腐蚀性流体；）气井产出腐蚀性流体；（2 2）地层水矿化度高；）地层水矿化度高；（3 3）气液比高；）气液比高；（4 4）井口压力和输压高；）井口压力和输压高
39、5 5）排液量大，动液面深；）排液量大，动液面深；（6 6）油管排水，油套环行空间采气。）油管排水，油套环行空间采气。50一、工艺流程一、工艺流程第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 油管排水，油套环行空间采气。油管排水，油套环行空间采气。51二、井下气水分离器二、井下气水分离器FLFL1 1型井下气水分离器型井下气水分离器 第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 52第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气电潜泵排水采气与电潜泵采油的区别：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）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
40、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）生产方式（油管排水、套管采气）53一、工艺原理及流程一、工艺原理及流程第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气54二、影响因素分析二、影响因素分析 气体的影响气体的影响措施：措施：使用变频调速电潜泵和气体分离器；使用变频调速电潜泵和气体分离器；增加泵吸入口压力值；增加泵吸入口压力值；控制套压值；控制套压值；将电潜泵机组下到射孔产层下部等。将电潜泵机组下到射孔产层下部等。离心泵扬程降低；离心泵扬程降低；气锁。气锁。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气55二、影响因素分析二、影响因素分析 腐蚀性介质的影响腐蚀性介质的影
41、响 气井产出的流体中通常含有气井产出的流体中通常含有强腐蚀性的硫化氢、二氧化强腐蚀性的硫化氢、二氧化碳、氯离子碳、氯离子等成分。特别是在等成分。特别是在高温高压高温高压下这些强腐蚀剂对电下这些强腐蚀剂对电潜泵机组的井下部件的电化学腐蚀十分严重，常以点蚀、穿潜泵机组的井下部件的电化学腐蚀十分严重，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。皮腐蚀也十分严重。措施：措施：采用高镍铸铁、耐蚀合金、铁素体不锈钢材料制造的采用高镍铸铁、耐蚀合金、铁素体不锈钢材料制造的泵和分离器，采用洛氏硬度小于泵和分离器，采用洛氏
42、硬度小于2222的低碳合金钢和中碳合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。涂有蒙乃尔涂层，或在外壳喷上高温烤漆。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气56二、影响因素分析二、影响因素分析 温度的影响温度的影响（1 1）当温度比电机的额定温度每高出）当温度比电机的额定温度每高出1010，电机的使用寿命，电机的使用寿命就将缩短一半；就将缩短一半；（3 3）研究资料表明：在腐蚀介质相同的条件下，腐蚀速度与）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。温
43、度的平方成正比。（2 2）当温度比电缆的极限使用温度每高出）当温度比电缆的极限使用温度每高出8.48.4时，电缆的寿时，电缆的寿命也将降低一半。命也将降低一半。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气57二、影响因素分析二、影响因素分析 套压的影响套压的影响（1 1）在满足泵有足够的沉没度的条件下，一般保持较高的套）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。作用，且有利于保护套管。（2 2）值得注意的是：由于套压的存在，会使井下电缆的绝缘）值得注意的是：由
44、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节流阀控制套压的下降速度0.5MPa/h0.5MPa/h，以保护电缆。，以保护电缆。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气58二、影响因素分析二、影响因素分析 泵挂深度的影响泵挂深度的影响 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
45、中产出的天然气量逐渐面的降低，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，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。很大，因此需要确定一个最佳的泵挂深度。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气59二、影响因素分析二、影响因素分析 井的流入动态特性的影响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
46、大排水量时的吸入口压力值。于最大排水量时的吸入口压力值。套管承压能力的影响套管承压能力的影响 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。潜泵机组起下过程中遇卡。第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气60第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气 1852 1852年在矿井试验中曾使用射流泵排水，到
47、了二年在矿井试验中曾使用射流泵排水，到了二十世纪十世纪6060年代，才用于油井采油，年代，才用于油井采油，19801980年加拿大使用年加拿大使用射流泵排水采气，射流泵排水采气，19921992年我国四川从美国引进射流泵年我国四川从美国引进射流泵进行排水采气。进行排水采气。61一、射流泵的结构及泵的工作原理一、射流泵的结构及泵的工作原理射流泵的工作件是喷嘴、喉道和扩散管。射流泵的工作件是喷嘴、喉道和扩散管。第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气62 井下射流泵工作示意图井下射流泵工作示意图动力液地面加压；动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下喷嘴；
48、动力液被传至井下喷嘴；通过喷嘴将压能转换动能；通过喷嘴将压能转换动能；嘴后形成低压区；嘴后形成低压区；动力液与油层产出液在喉管中混合；动力液与油层产出液在喉管中混合；经扩散管动能转换成压能；经扩散管动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面。混合液的压力提高后被举升到地面。一、射流泵的结构及泵的工作原理一、射流泵的结构及泵的工作原理第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气63关键：关键：喷嘴的面积和动力液压力决定输入功率；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。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，选用对于过流面积一定的喷嘴，选用
49、小的喉道组合小的喉道组合将是一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。如果选用井。如果选用大的喉道组合大的喉道组合将是一压头低而排量大的射流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。泵，这种泵适用于低举升高度的浅井。第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气64第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气 井下射流泵工作示意图井下射流泵工作示意图射流泵无量纲特性曲线射流泵无量纲特性曲线射流泵特性曲线射流泵特性曲线65二、射流泵排水采气设备二、射流泵排水采气设备 第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气高压泵
50、机组高压泵机组井下器具管柱结构井下器具管柱结构井口井口高压控制管汇高压控制管汇计量装置计量装置动力液处理装置动力液处理装置地面管线地面管线系统组成系统组成油井装置油井装置地面流程地面流程射流泵射流泵66二、射流泵排水采气设备二、射流泵排水采气设备 井下系统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。井下装置一般分为两类：固定型和自由型井下装置。井下装置一般分为两类：固定型和自由型井下装置。井下装置一般分为两类：固定型和自由型井下装置。固定型井下装置固定型井下装置固定型井下装置固定型井下装置的井下泵固定安装在油管柱的下部，检泵的井下泵固定安装在油管柱的下部，检泵的井下泵固定安装在油管柱
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