柱塞氣舉排水采氣工藝研究

柱塞氣舉排水采氣工藝研究

隨著蘇里格氣田的開(kāi)發(fā)，水井?dāng)?shù)量逐漸增多，廢水量逐漸增加，井底積液?jiǎn)栴}日益突出。為了解決井底積液?jiǎn)栴},針對(duì)蘇里格氣田產(chǎn)水氣井的地質(zhì)因素、狀況及原因進(jìn)行調(diào)查分析,開(kāi)展了柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究及試驗(yàn),對(duì)柱塞排水采氣工藝原理、工藝要求等進(jìn)行研究,并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),取得了較好的效果。一、氣藏圈閉條件蘇里格氣田上古氣藏呈由東北向西南方向傾斜的單斜構(gòu)造。垂直于構(gòu)造線的兩端高差約為385m/100km左右,即每公里向東北抬高3.85m。區(qū)內(nèi)除有少數(shù)鼻狀構(gòu)造外,大都十分平緩。區(qū)內(nèi)的鉆井在目的層段中均未發(fā)現(xiàn)斷點(diǎn)。由實(shí)鉆資料得出:①區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育;地震盒8下構(gòu)造圖顯示為一寬緩的西傾單斜,坡降3～10m/km;②隆起構(gòu)造也不太發(fā)育,僅在寬緩的斜坡上存在多排北東走向、西南傾覆的低緩鼻隆;低緩的鼻隆構(gòu)造對(duì)天然氣聚集不起控制作用。③單斜背景上發(fā)育多排北東—南西走向的低緩鼻隆,構(gòu)造幅度高差很小,幅度10～20m左右,平均為3.84m/km。因此,蘇里格氣田上古氣藏不具備形成構(gòu)造氣藏圈閉條件。④天然氣分布主要受砂體和物性控制,為巖性氣藏。二、柱塞固氣田的原理和要求1.關(guān)井初期至井內(nèi)管道壓降柱塞氣舉是將柱塞作為氣液之間的機(jī)械界面,利用氣井自身能量推動(dòng)柱塞在油管內(nèi)進(jìn)行周期地舉液,能夠有效地阻止氣體上竄和液體回落,減少液體“滑脫”效應(yīng),增加間歇?dú)馀e效率。柱塞氣舉過(guò)程井筒油套壓變化如圖1所示。(1)當(dāng)控制薄膜閥關(guān)閉時(shí),柱塞在自身重力作用下在油管內(nèi)穿過(guò)氣液進(jìn)行下落。在關(guān)井瞬時(shí),套壓可能下降也可能不變,套壓下降時(shí)由于套管中的氣體繼續(xù)向油管膨脹,使油套壓趨近平衡,這時(shí)油壓會(huì)相應(yīng)升高,之后套壓由地層供氣能力控制;關(guān)井初期,油壓恢復(fù)較快,之后油壓由地層供氣能力控制。(2)柱塞下落到達(dá)井下卡定器位置處,撞擊卡定器的緩沖彈簧,液面通過(guò)柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚積。(3)地面控制器控制薄膜閥打開(kāi),生產(chǎn)管線暢通,套管氣和進(jìn)入井筒內(nèi)的地層氣向油管膨脹,到達(dá)柱塞下面,推動(dòng)柱塞及上部液體離開(kāi)卡定器開(kāi)始上升,直到柱塞到達(dá)井口。開(kāi)井后,氣體從井口產(chǎn)出,油壓迅速降低,柱塞逐漸加速上升;同時(shí)套管氣體進(jìn)入油管舉升柱塞,套壓下降。(4)環(huán)空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續(xù)上行,液體到達(dá)井口后,由于控制閥節(jié)流,油壓又開(kāi)始增加;當(dāng)柱塞到達(dá)井口后,油壓會(huì)繼續(xù)增加,套壓降到最小值。(5)根據(jù)設(shè)置的關(guān)井時(shí)間,地面控制器控制薄膜閥關(guān)閉生產(chǎn)管線,柱塞再次在自身重力作用下開(kāi)始下落。2.氣井噴(1)油管內(nèi)壁規(guī)則,以便柱塞暢通無(wú)阻在井中運(yùn)行。(2)氣井自身具有一定的產(chǎn)能,氣井要求為自噴或間噴井。(3)產(chǎn)量為10～50m3/d。(4)氣液比大于500m3。(5)井深最好在2000～3500m之間,井底具有一定深度的積液。(6)井底清潔,無(wú)泥漿等污物。三、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)1.靜液柱壓力pcmin=ptmin+(p1h+p1f)w+pp+pf(1)式中:pcmin—最小套壓,MPa;ptmin—最小油壓MPa;pj1h—舉升1m3液體段賽的靜液柱壓力,MPa/m3;p1f—舉升1m3液體段賽的摩阻壓力,MPa/m3;W—每周期液體段塞體積,或稱(chēng)周期排水量,m3;pp—克服柱塞重量所需的壓力,一般取0.04MPa;pf—柱塞以下油管長(zhǎng)度上的氣體摩阻,MPa。2.氣體膨脹時(shí)偏差系數(shù)由于最小套壓是環(huán)空中氣體在最大套壓下膨脹的結(jié)果,那么由氣體定律可以計(jì)算最大套壓。忽略氣體膨脹時(shí)偏差系數(shù)差異,最大套壓為:pcmax=pcmin(1+AtAc)(2)pcmax=pcmin(1+AtAc)(2)式中:pcmax—最大套壓,MPa;Ac—套管面積,m2。3.表達(dá)支撐tpdg柱塞一天內(nèi)的運(yùn)行周期:np=86400tpr+tpdg+tpdl+tps+tpc(3)np=86400tpr+tpdg+tpdl+tps+tpc(3)式中:np—工作周期數(shù),周期/d;tpr—柱塞上行時(shí)間,s;tpdg—柱塞在氣體中的下行時(shí)間,s;tpdl—柱塞在液體中的下行時(shí)間,s;tps—柱塞在井口的停留時(shí)間,s;tpc—柱塞在卡定器上的停留時(shí)間,s。4.前符合方法學(xué)模型每個(gè)周期內(nèi)的用氣量包括:開(kāi)井前油管中的氣量;柱塞上升過(guò)程中,從柱塞和液體段塞滑落的氣量;柱塞停留于井口時(shí)的敞噴氣量。柱塞氣舉最低周期需氣量由前兩項(xiàng)決定。最低周期需氣量為:Vg=10?4FgsVtBg=0.2892FgsAt(Lc?hl)pcmaxZT(4)Vg=10-4FgsVtBg=0.2892FgsAt(Lc-hl)pcmaxΖΤ(4)式中:Vg—最低周期需氣量,104m3;Vt—開(kāi)井前液體段塞上的油管體積,m3;Fgs—?dú)怏w通過(guò)柱塞和液體段塞的滑脫系數(shù),一般取1.15;T—井筒平均溫度,K;H—液柱高度,m;Z—?dú)怏w偏差系數(shù)。四、柱塞排水試驗(yàn)蘇里格氣田屬于低產(chǎn)低效氣田,為了進(jìn)一步確定柱塞氣舉排水采氣工藝在蘇里格氣田的可行性,對(duì)蘇6井區(qū)的蘇37-15井實(shí)施了柱塞排水采氣試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。從生產(chǎn)情況對(duì)比表中可以看出,蘇37-15井柱塞運(yùn)行效果比較理想,油壓、套壓差由5.2MPa降到2.3MPa,平均日產(chǎn)氣量由0.1411×104m3增加到0.7271×104m3,產(chǎn)水量由0增加到0.937m3/d,基本消除了井筒積液,使氣井恢復(fù)了產(chǎn)能。五、柱塞排水采氣式水泥排水/污水處理工藝特點(diǎn)(1)柱塞氣舉工藝可以應(yīng)用在像蘇里格氣田這種低產(chǎn)低壓條件下部分氣井的排水采氣工藝中。該工藝要求氣井自身具有一定的產(chǎn)能,為自噴或間噴井。(2)該工藝技術(shù)具有一次性投入成