气举排水采气分析

许多气井不仅产气而且产出凝析油和水。当气藏压力低于露点压力时，液态凝析物就会随气 体一起产出;当油藏压力高于泡点压力，凝析油先以气相形式随气体一起进入井筒，然后在油管 或分离器中凝结。
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气井的液体来源
当饱和气体或半饱和气体进入进入井筒时，在射孔处不会有液体析出，但在井 筒上部可能会发生凝析现象。因为在生产管柱中，凝析处压力梯度会升高，并且与 流速也有关，凝析后液体会滑落并堆积。
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井底积液的产生及影响
判断：在气井生产过程中，通常产气量下降会导致产液量上升，这 种现象一般会引起井筒积液，最终使气井报废或产量极低且不稳定。 如果发现及时，通过采取各种举升方法排出液体，可以将气井产量 的损失降到最低。 气井井底积液主要表现在以下几个特征：
1.流量递减曲线出现严重的不 稳定形态能够反映井下积液现 象。
对于接近经济效益下限的低产气井，优化配产和排除井底积液可使 气井连续生产。但有些高产气井，当油管尺寸大或井口压力过高时也会 产生井底积液。
影响：井底积液会形成不稳定的段塞流，并导致气井产量下降。如
果不能连续排除井筒积液，最后可能导致气井产量下降，甚至停产。
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一、气井的液体来源 二、垂直管气液两相流态 三、井底积液的产生及影响
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井底积液的产生及影响
产生：地层天然气进入气井井底向地面流动，在井筒垂直管道流动
过程中，需要克服摩擦阻力、液体滑脱损失等，当地层压力足够高，气 体流速足够大，可以将一部分液体携带到地面。流速较大时会形成雾流， 液滴分散在气体中，只有少部分液体滞留在油管或生产套管中。当地层 压力降低时，在克服各种井筒损失后，井口剩余压力随之降低，在气井 无法达到临界携液流量后，液体就会逐渐堆积在井底形成井底积液。
在温度和压力都高于露点的温度和压 力时，水会一直以水蒸气的形式存在，但 当温度和压力降到露点以下时，部分水蒸 气会凝析成液相。如果凝析发生在井筒中， 且气体流速低于临界流速，就无法携液至 地面，从而造成井底积液。
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气井的液体来源
4.其他 1.孔隙水：压力下降，孔隙格架变形，将其中的水挤出。
气举排水采气施工现状及建议
铭华石油
2019年7月
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一、气井的液体来源 二、垂直管气液两相流态 三、井底积液的产生及影响 四、气举排水工艺 五、实例分析及建议
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气井的液体来源
气藏外部水
底水 边水 层间水
气藏水种类统计表
地层水 凝析水 凝析水
气藏内部水 沉积水 间隙水 封存水 裂缝水
压力
Pe P0
0
时间
气举时压缩机压力变化
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过程分析
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h4
地层 h3
停机时
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如当液面高度h3时压缩机停止作业，油管内 部分液体回落，并且地层进行短暂井筒续流， 液面重新升高，此时液面高度h3 ＜ h4 ≤h1，所 以压缩机重新启动后，必须将这段时间内恢复 的液体△h= h4 -h3重新排出去，如果当液面降至 h3时再次停机作业，残留液面高度仍为h3。所 以反复停开机排除井底固有的积液有限，大大 降低了压缩机的工作效率，恢复生产的层位和 产能有限，特别对于水平井的水平段积液的排 除更是有限。并且过于频繁重复的停开机作业 ，反复的使压缩机达到最大压力，这势必会加 大压缩机的损耗及能耗，增加作业成本。
想要研究气井中液体的影响，首先要了解流动条件下气液两相的相互影 响。 水力学中气液两相管流是否要划分流态，不同学者有不同主张其中 Orkiszewski（奥齐思泽斯基1967）等学者主张流态划分，以Orkiszewski为 例，认为垂直管中气液两相混合物向上流动时，一般有泡状流、段塞流、过 渡流与环雾流。
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垂直管气液两相流态-段塞流
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当混合物继续向上流动时，压力逐渐降低， 气体不断膨胀，含气率增大，小的气泡相互碰撞 聚合而形成大的气泡，其直径接近于管径；气泡 占据了大部分管子界面，形成一段液一段气的结 构。气体段塞行似炮弹，其中也携带液体微粒。 在两个气段之间，是夹杂小气泡向上流动的液体 段塞。这种弹状气泡举升液体的作用很像一个破 漏的活塞向上推进。在段塞向上运动的同时，弹 状气泡与管壁之间的液体层也存在相对运动，称 之为液体回落。虽然如此，在这种流型下，液、 气间的相对运动就要较泡状流小，滑脱也小，段 塞流是两相流中举升效率最高的流型。
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井底积液的产生及影响
2.由于气体密度远低于水和凝析油 的密度，当测试工具遇到油管中液 面时，压力梯度曲线出现明显拐点 且斜率会有明显变化。
3.压力计测压出现峰值或压力急剧上升。 4.套压升高且油压下降。 5.氯离子含量基本接近气藏地层水的一般氯离子的含量。 6.环空液面上升或不产液。
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一、气井的液体来源 二、垂直管气液两相流态 三、井底积液的产生及影响 四、气举排水工艺
实例分析及建议
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实例分析
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h4
Fra Baidu bibliotekh3
地层
水平井示意图
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以目前长深登平23井为例，本井初期日产气4.8万方，日产液39方 ，随着地层压力下降，2015年开始间开生产，开井日产气0.4万方， 日产液0.8方。目前压缩机助排生产，受电机功率限制，日开机作业2 次，每次5-6个小时，间歇性出液，日开机约12小时，日排液4-5方， 但在停机这12小时内液面进行恢复，液面重新升高，当再次开机作业 时势必将停井这段时间内恢复的液体重新排出去，并且注气压力会对 地层形成一定回压，如果油管压力、油套环空压力、地层压力不匹配 ，井筒积液还会被压回地层，因此大大降低了压缩机的工作效率，还 增加了压缩机的运行负荷。因此建议施工时首先关闭进站阀门，套管 增压注入，压制液面，增加弹性势能，达到启动压力，接着套管加大 排量注入，最大限度举升井底积液，激活气井自喷，最后调整排量， 保持高于临界携液量，打开进站阀门连续排液生产。所以压缩机进行 连续性作业才能快速排出井底积液，并且能保证压缩机长时间在稳定 生产状态工作，保持稳定的工作压力和负荷，减少损耗。
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高压 气体
h3
地层
液体排除地面
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注入气体进入油管与油管内的液体混合，液面不断上升， 直至喷出地面，在开始喷出之前，井底压力大于或等于地层 压力，喷出之后由于油套环空仍继续进气，油管内液体继续 喷出，使混有天然气液体密度进一步降低，井底压力相应降 低，压缩机压力也随之下降，当井底压力低于地层压力时， 地层流体就流入井内。由于地层出液使油管内混气液体密度 稍有增加，因而压缩机压力又有所上升，经过一段时间后趋 于稳定，达到稳定生产状态，此时压缩机压力称为工作压力。
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垂直管气液两相流态-泡状流
当气液两相混合物中含气率较低 时，气相以分散的小泡分布于液相中， 在管柱中央的气泡较多，靠近管壁气 泡较少，小的气泡都近似球形。气泡 上升速度大于液体的流速，而混合物 的平均流速较低。特点是:气体为分 散相，液体为连续相；气体主要影响 混合物密度，对摩阻的影响不大，而 滑脱现象比较严重。
2.封存水：很小的喉道中的地层水随压力下降渗出。
3.裂缝水：压力下降，挤压出裂缝中的水。
4.滞留水：钻井及措施用水滞留。
液体类型 底水 边水
地层水出水特征表
出水特征
采水矿化度与压降程度有关，可能逐渐升高，也可能突然升高
层间水
采出水矿化度突然升高，随时间的推延，产水量增大，有局限性
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凝析水 孔隙水 封存水
基于目前的实际情况，建议适当缩短停机时间，以降低停机时 液面的恢复高度。或者如果管线及井口设备条件允许，压缩机开机作 业时关闭进站阀门，井口产气全部用来压缩机反复举水作业，最大限 度的将井底积液排除后，再进行停机进站生产及液面恢复，达到较高 产能和经济效益。
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汇报完毕！ 请批评指正！
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h2
地层
当高压气体进入油套环空 后，环空内的液面被挤压下降， 如不考虑液体被挤入地层，油 套环空内的液体则全部进入油 管，油管内的液面上升，在此 过程中压缩机的压力不断升高。 当油套环空内的液面下降到油 管管鞋时，压缩机压力达到最 大，称启动压力。
停产时
环形液面达管鞋
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过程分析
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垂直管气液两相流态-过渡流
液相从连续相过渡到分散相，气相 从分散相过渡到连续相，气体连续向上 流动并举升液体到一定高度，然后液体 回落、聚集，而后又被气体举升，这种 混杂的、震动式的液体运动是过渡流的 特征，也称为震动流。
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垂直管气液两相流态-环雾流
当含气率更大时，气相汇合 成气柱在管柱中流动，液体则沿 着管壁成为一个流动的液环，这 时管壁上有一层液膜；通常总有 一些液态被夹带，以小液滴的形 式分布在气柱核心中。
滞留水
钻井滞留水 开采中措施用水 加深钻井滞留水
1.底水的锥进和边水的指进 随着采油、气速度增大，水锥不断上升，突破进入井底，造成油水或气水同产，使油、气
产量减少。或随油、气藏不均衡开采而引起边水在侧向推进中,沿着流线局部先期突进。 2.层间水
隔层条件不好或固井质量不合格，气层压力下降使上、下层的水进入气层。 3.地层中的游离水或烃类凝析液进入井筒
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垂直管气液两相流态
在气井生产过程中，可能会出现一种或多种流型，下图是一口气井从投 产到停产关井过程中的流型变化。（假设油管没有下到射孔段中部，因此 从油管鞋到射孔段中部，流体是在套管内流动）
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一、气井的液体来源 二、垂直管气液两相流态
井底积液的产生及影响 四、气举排水工艺 五、实例分析及建议
气井2
气源
一级冷却 二级缓冲器
三级冷却
分离器
一级压缩 二级压缩 三级压缩
一级缓冲器 二级冷却 三级缓冲器
排污罐
总进气缓冲器
压缩机
缓冲器
脱水塔 油管
压力保持阀 油套环空
计量站
气井1
天然气压缩助排工艺流程图
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过程分析
油管 套管
h1
地层
高压 气体
当气井水锁 停产时，油套管 内的液面在同一 位置。
气举排水工艺 五、实例分析及建议
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工艺简介
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气举排水采气是依靠外 来高压气源或压缩机，向 井筒内注入高压气体与产 层产出流体在井筒中混合 ，降低井筒内流体的密度 及其静水压力，从而降低 井底流压，使产层流体流 入井筒并被举至地面的一 种排水采气方式。
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流程简介
裂缝水
矿化度零~弱（5g/l），产出物水气比为0.3~2cm3/m3
矿化度高，随时间推延，产水量降低
采出水矿化度较高，但通常与地层水矿化度不同，随时间推迟， 产水量增大
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一、气井的液体来源 二、垂直管气液两相流态 三、井底积液的产生及影响 四、气举排水工艺 五、实例分析及建议
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垂直管气液两相流态