[word格式] 气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选技术研究

[word格式] 气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选技术研究 气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选 技术研究 第26卷第3期天然气工业 气举阀气举排液采气 工艺参数设计与优选技术研究 苏月琦汪海汪召华栾艳春 (中原油气高新股份有限公司天然气产销厂) 苏月琦等.气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选技术研究.天然气工业,2006,26(3):103—106. 摘要东濮凹陷气藏多属低渗致密砂岩气藏,开发过程中表现为气井产能低,压力下降快,地层水矿化度 高,积液影响严重等特征.气举排液是一项常用的气井排液呆气工艺方法,具有很强的适应性,不但适用于低产气 井的辅助排液呆气,而且还适用于各种类型积液停产气井的诱喷排液复产.受井筒流态差异的影响,气井气举阀 气举诱喷排液不同于油井气举阀气举采油,简单照搬油井气举阀排液设计模式难以在气井诱喷中获得成功.文章 结台工作实践,对气举阀及气举排液采气工作原理进行了剖析,对气举排液采气工艺特点与影响因素进行了论述, 对气举排液采气工艺参数进行了设计,并编制了软件,实现了程序化, 现场应用取得了较好效果. 主题词气举阀排液采气工艺参数现场试验 一 ,气举阀工作原理 目前现场气井使用较多的是套管压力操作气举 阀.气举阀凡尔开闭状态如图1所示. 允气寰 波纹管 凡尔球 凡尔球座 图l双波纹管凡尔开,闭状态 1.凡尔打开 试图打开凡尔的力: F.一P(Ab—A)+pA 保持凡尔关闭的力: F=PdAh 若以P.表示气举阀将要开肩瞬间凡尔处的套 管压力(称凡尔开启压力),则: 户?p一(d一尺)/(1一尺)(1) 式中:P为凡尔在井下时封包内的压力;R为凡尔孔 与封包的面积比,RA/.4P为凡尔处的油管压 力;P为凡尔处的套管压力;A为封包面积;A.为 凡尔孑L面积. 将上式改写为: 一一 可以看出,随着油管压力增加,打开凡尔所需要 的套管压力要减小.当凡尔处的户.?户之后,凡尔 就会被打开,如图l—b所示. 2.凡尔关闭 凡尔打开后,保持凡尔开启的力为: F.:==P(Ab—A)+户.A.=PAb 试图关闭凡尔的力: F一P{Ab 当F?F时,凡尔就会关闭. 以P表示凡尔即将关闭瞬间凡尔处的套管压 力(称凡尔关闭压力),则 P一Pd(3) 可以看出,凡尔的关闭压力仅与封包内的压力 有关,与油管压力无关. 3.凡尔的距 凡尔开启压力(P.)与关闭压力(P)之差称为 凡尔的距,是表征封包式凡尔工作特征的一个主要 参数.用P表示,其值为: P—p.一p一p 作者简介::封=Jj琦,1966年生,高级工程师;1989年毕业于原成都地 质学院石油地质专业,现从事气田开发I作.地址 (457061)河南省濮阳县柳屯镇.电 话:(0393)4878371.E-mail:zywanghai@163?com ? 1O3? 天然气工业2006年3月 叉P=Pd,整理后得: p=×(p)(4) 即凡尔的距随油管压力的增大而减小.当P一 Pa时为最小,等于零;当P一0时,其值最大. 二,工艺技术应用 1.气举排液采气特点 气举阀气举排液采气具有两个特点. (1)气举排液是靠气举阀的逐级打开和关闭来 实现的,且气举阀的打开和关闭压力都是自上而下 逐级减小的. (2)只有上一级气举阀关闭,气流被截断,环空 液面才能继续下降.即上一级气举阀的关闭是下一 级气举阀发挥作用的前提. 这两个特点是气举设计的重要依据和基本原 则,也是气举设计必须满足的条件. 2.气举排液采气影响因素研究 (】)井筒工况及动态对参数设计的影响 在普通的压缩机增压注气气举采油工艺设计 中,因压缩机的压力,排量相对稳定,且注入气经过 净化处理,在气举过程中,注气压力和气量也相对稳 定.另外,因油井的产液量较大,地层供液及时,凡 尔以上通常保持气液两相流态,凡尔处的油管压力 也相对较高,由式(4)可知凡尔的距较小.因此,在 气举采油工艺参数设计时,两级气举阀之间的开启 压力差值一般都比较小,通常为0.1--0.3MPa. 但是,在引用邻井高压气气举施工时,因气源井 生产压力本身就有一定的波动,加上气源未经过净 化,注气压力在0.5MPa左右甚至更大幅度的波动 是很正常的现象;再加上气井的地层产液量相对较 少,不能及时持续供液,举通后,凡尔以上很快就会 变成近似纯气流,凡尔处的油管压力也相对较低,由 式(4)町知,气举采气井巾凡尔的距相对较大.所 以,在按气举采油工艺参数设计方法确定的0.1, 0.3MPa的阀间的开启压力差值下,上级凡尔很难 有效关闭,造成气举过程巾气举阀自上而下逐级关 闭的设计目的无法实现,在多级气举阀中,最上一级 持续开启,注气持续短路,下部各级气举阀无法发挥 作用,造成气举排液施T失败. 如部8井气举排液气举管柱设计,按简单引用 气举采油设计思路,参数确定见表1. 在气举排液施丁中,多次气举均出现了井口注 气压力升到11MPa左右,油管开始出气液,但出液 ?】O4-+ 时间很短,然后开始出纯气,没有出现注气压力逐级 下降,气液间喷的凡尔逐级启动和关闭的正常反应. 计算 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明,每次气举排出的液量都是仅相当于 第一级气举阀以上的积液量.表现为第一级气举阀 在连续注气的情况下无法关闭,气举没有发挥预期 作用. 表l部8井气举排液的气举管柱设计 参数第一级第二级第三级第四级 凡尔下深(m)1055.76l85O.542531.453002.23 开启压力(MPa)1O9.869.729.51 研究论证认为,两级气举阀间开启压力差值小 是气举排液采气失败的主要原因. (2)气举管柱对气井生产的负面影响 气举排液通常有低压低产气井的气举排液维持 生产和作业压井(或积液停产井)后的排液诱喷两种 类型.对于低压低产井的连续气举排液,因气举的 目的是有效降低井底流压,增大生产压差,所以,气 举阀的存在只能起到正面辅助作用.但是,对地层 能量充足的积液停产(或作业压井)气井的排液复产 而言’,就出现了另外一个问题. 假如气井复产后的正常生产套压为10MPa,如 果气举阀的开启压力分别为ll,10,9,8MPa,则气 举诱喷复产后,气井正常生产时,第二,三,四级气举 阀会处于开启状态,对气井而言,自第二级气举阀以 下,相当于油套管同时生产.不但不利于气井的正 常带液生产,而且会造成套管和油管外壁腐蚀速度 加快,对气井的生产和寿命形成一定威胁.此,气 举阀不可冒然下井. 三,工艺参数优化设计 气举工艺参数设计主要包括地面气举压力,气 举凡尔级数和深度,凡尔的开启压力,气室的充气压 力以及气举气量等为便于现场实际操作,本次设 计还包括地面气举压力,临界液而深度和相应地面 气举压力. 考虑气举过程中油管内的流态和压力的动态变 化过程会影响凡尔的距,进行气举工艺参数没计时 以凡尔的距为零和最大值来分别没计计算压力调整 区间., 由井下凡尔开启压力 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为: 一一i 弟Zb卺弟期大;}{{上业 当气举凡尔的距为零(即P=P)时,开启压力 为P.一P;当凡尔的距为最大(即P===0)时,最大开 启压力为: P..一Pd/(1--R) 由于现场操作时地面压力难以控制为一定值, 往往在一定压力范围内波动,因此,为保障凡尔充分 开启,在设计时将地面气举压力的上限值和下限值 分别对应井下凡尔最大开启压力和零凡尔距开启压 力(户一P一Pa).由井口注气压力计算井下凡尔处 的注气压力,按静止气柱的平均温度和平均气体偏 差系数计算法迭代计算: 户一户xp(I_1 式中:P为按静止气柱公式计算的井下凡尔处的压 力,MPa;P为静止气柱的井口压力.MPa;为气体 相对密度;H为井口到凡尔处的距离,121;T为井口 到凡尔间气体平均温度,K,T一(T.+Tw)/2;T… T分别为静止气柱井口,凡尔处温度,K;为井VI, 凡尔问气体平均偏差系数,2一f(一P,J『);一P为井口, 凡尔之间的平均压力,MPa,P一(户+P)/2. 第一级凡 比,rI_为压井液密度. ?温度按线性分布计算,利用下面的公式计算 凡尔处开启压力(P): Pop—Ppolexp() ?令P一P,代入P一(1+r)x,../lOO反求出 I. ?把,aT与乩进行比较,判断两者之差是否小 于0.0001m,即判断深度H处油压和注气压力是 否相等,条件满足则进行下一步,否则.一z.,重复 第?,?步,直到条件满足为止. ?计算油压为零时的最大开启压力P. P叩m.一P/(1--R),再利用静止气柱公式反求出井 VI气举压力上限值P…. ?令Y一P…P判断Y与Y.两者之差是 否小于0.0001,即判断P.与P…是否相等,若不 等,则令Y.=Y,重复第?,?步,直到条件满足为 止. ?计算室温下的气室充气压力(P): Pdo1一×293.15P../(ZdTd) 测试架上的凡尔开启压力(P)为: P1一Pd0】/(1一R) 式中:为293K和100kPa下的氮气压缩因子; ,Ta分别为凡尔所在深度处氮气的温度及相应的 压缩因子. 于是便确定了第一级凡尔的下深H,地面工作 压力范围P.,P.,凡尔井下开启压力P,凡尔 关闭压力P.一P一P,室内充气压力P和测试架 上的开启压力P,其中井口气举压力上限值P… 将作为井口气举的工作压力. 若在设计第一级气举凡尔时出现油管液面高出 井筒,则应适当减小气举压力. 第二级凡尔参数设计方法与第一级基本类似, 但要考虑如下两点. ?为保证气举凡尔不被刺坏,一般在地面气举 工作压力下控制注气量在1×10m./d左右,此时井 下凡尔前后的压差为1,2MPa,这里取中间值1.5 MPa,即在第一级凡尔气举压力上限值P下第一 级凡尔前后压差为1.5MPa.在压差1.5MPa下油 套液面会产生液面差值,若卸掉气举压力,则液面会 回落到一个平衡液面,在确定第二级凡尔下深时液 面初始高度应以平衡液面为准. ?为保证第一级凡尔的关闭,第二级凡尔地面 气举工作压力即开启压力的上限值P…取第一级 凡尔开启压力的下限值P即取P一P.,这样第 一 级凡尔举通后降低气举压力开启第二级凡尔时, 能保证第一级凡尔完全关闭,然后通过迭带求出二 级凡尔地面开启压力下限值P.和其他参数. 进行下一级凡尔设计时与第一,二级凡尔设计 过程完全一样,至此便完成了气举凡尔参数设计的 全过程. 综上所述,气举设计是一个反复迭代的复杂计 算过程,按以上思路进行了设计计算程序编制,完成 后调试通过,使一次,多次气举参数设计全部通过 VisualBasic6.0语言编程实现.设计时只需输入气 源压力和气举井的井简积液深度和管柱等基本参 数,即可迅速输出气举设计参数. ?105? 天然气工业2006年3月 四,现场应用试验效果分析 以一口气举诱喷复产的作业井进行实例应用分 析.基本数据:气层压力16MPa,中深2600m,油管 下深2500m,液面深度10oom,压井液密度1.13g/ m. ,井口温度25?,井底温度112?,2.5油管内外 径分别为73.02mm,62mm,5.5套管内径为l21.4 mm,地面能提供的最大气举压力为12MPa,注入气 相对密度0.6,临界压力4.623MPa.临界温度196.3 K.具体设计步骤如下. (1)参数设计前,先比较管鞋处最大注气压力是 否大于管鞋处的油管液面回压.若大于油管回压, 则不必下气举凡尔,否则进行气举儿尔参数设汁. 经计箅,该井在地面最大气举压力下难以不下气举 凡尔而直接举通,所以需进行气举参数设计. (2)首先进行一次气举参数设计.按四级凡尔 气举设计,按程序界面输入已知数据,选择汁算,输 出结果如表2所示. 表2计算结果表 参数第一级第二级第三级第四级 地面汽e压(MPa)l2.OO10,9710.039.17 地面开启压力(MPa)10971OO39.178.38 井F不启压(MPa)12.1O113410.599.87 室内充气压力(MPa)1O379.368.45763 测试开肩力(MPa)11.3610.259258.35 设计初始液(m)1000141318062178 仆F凡尔深度(m)13?170420772431 井下临界深度(m)97O1376l7712145 地临界压力(MPa)1200l1.2910.329,45 II』【看出,第j级气举儿尔下深2077m,第三 级气举凡尔I,.的油管液柱为433m,气源压完全 有能力自油管鞋彻底举通.因此,该井确定为三级 凡尔气举排液. (3)完成一次气举参数设计后,为防止一次气举 难以举活,需进行多次气举参数设计. 现场操作步骤女『I下. (1)一次气举操作步骤.若为第?次气举,并EL 无液面误差,注气压力首先控制在lO.97,12.O?0 MPa之问,并尽量稳定在:作压力12.00MPa,出口 气量控制彳Fl×10n.待第一级凡尔开启.并将液 体充分举出后,降低井口气举压力至10.o,10.97 MPa之问,并尽量稳定在工作压力1O.97MPa,出口 ?106? 气量仍稳定在1X10m..依次类推,直至第三级凡 尔完全举通. (2)多次气举操作步骤.如果实施第一次气举 后气井仍未举活,还需再次气举,则应按照多次气举 设汁实施气举 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 .分述如下:?如果气举前实际 液面深度为15001TI,则开始气举时压力应挎制在 1O.O3,1O.97MPa之间,直接开启第二级凡尔,而 后再降低压力开启第三级凡尔进行气举;?如果实 际液面深度为1350ITI,则开始气举时压力应挎制在 11.29,12.00MPa之间,并尽量稳定在12.00MPa 左右.待第一级凡尔以上的液体充分举出后再按照 一 次气举设计的方式逐级开启F级凡尔进行气举; ?如果气举后气井仍未复活,应停止气举,恢复一段 时间,直至地层压力和井筒液面同压相平衡,则会得 到一套压值. 根据套压值可折算出井简内套压为零的平衡液 面,再按照此平衡液实施气举措施. 计算结果为1761ITI,则开始气举时注气压力控 制在临界压力10.32,1O.97MPa,直接开启第二级 气举凡尔,待井简出液后将压力稳定控制在10.97 MPa应右,按照一次气举参数没计实施气举,一次成 功. 程软件编制完成后,已成功地指导l『2O多口 作业气井的诱喷排液复产,起到了一次性迅速彻底 排除井简积液的理想效果. 五,认识及结论 气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选技 术,针对气举工艺应用巾的存在问题,在分析论证的 基础上,研究论证了气举采气与气举采油的区别,提 出了气举阀开启压力,阀间距和开启压力差值应适 当增大的上艺参数设计优选新思路.并在此基础上 通过编程计算,形成了一种新打法,提高了气举的针 对性和成功 参考文献 [1]张育林,余树良.采气[M].北京:石油I业出版社,】989. [2]工鸿勋,张琪.采油I.艺原理[M].北:石fIl{『:业出版 {f:,1990. [3]崔辩清.1流体力[M].北京:油工,l出版社, 1995. [d]冷向.VB6.0入门卜了提高[M].北京:清华人学…版丰l:. j9【;【j (收稿日期20051118编辑韩晓渝)