含水气井泡沫排水采气工艺设计

收稿日期:2004-02-19

作者简介:王大勋(1956-),男,重庆人,讲师,从事石油工程教学工作。

含水气井泡沫排水采气工艺设计

王大勋　徐春碧　刘玉娟　石永新

400042重庆,重庆石油高专石油工程系

摘　要:泡沫排水采气是开发积水气田的一项重要的增产措施。文章介绍了泡沫排水采气工艺的原理和设计方法,并通过对辽河油田欢喜岭09井进行泡沫排水采气工艺设计的实践,提出了需要注意的有关问题。关键词:天然气开采;助采工艺;泡沫排水;泡沫剂;工艺设计 在气田开发后期,多数气井因积水而导致减产、停产。如何排水就成了气田面临的大问题。常见的排水采气方法有优选管柱、气举、泡沫排水等。泡沫排水具有施工容易、收效快、成本低、不影响日常生产等优点,成为产水气田开发的有效增产措施。当然,这种技术仍然需要在实践程中不断完善。笔者曾对辽河油田欢喜岭09井进行泡沫排水采气工艺设计。下面结合设计的实际情况,介绍泡沫排水采气工艺的原理和设计方法及需要注意的有关问题。

1　泡沫排水采气机理

泡沫排水采气的基本原理,是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂(起泡剂),井底积水与起泡剂接触以后,借助天然气流的搅动,生成大量低密度含水泡沫,随气流从井底携带到地面。泡沫助采剂主要是通过泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应来实现助采的。

表1　C T5-2和U T -1对比表

CT 5-2

U T -

1

类 型复合型表面活性剂以植物皂为主剂的活性剂外 观棕褐色粘稠液红棕色粘稠液气 味微氨味

无异味

密 度 1.042g/m 3

1.05g/m 3

溶解性

任一比例溶于水

任一比例溶于水

p H 值

7～86

抗油指标<30%10%～30%矿化水指标<120g/l <120g/l 凝固点-21℃

-10℃包 装25kg/桶,100kg/桶

25kg/桶

价 格

～1.8万元/t ～1.0万元/t

2　泡沫剂的选择

泡排所需泡沫剂应具有起泡能力强、泡沫携液量大、泡沫稳定性适中等性能。在气井泡沫排水中采用的起泡剂,

有离子型、非离子型、两性表面活性剂和高分子聚合物表面活性剂。用于排水的化学药剂,包括:起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂及井口相应的消泡剂。目前现场用得最多的是C T5-2和U T -1,其性能对比

,见表1。

泡沫剂的性能

、发泡能力、携液量、使用浓度和条件等都直接影响排水采气工艺的效果。因此,通过实验,研究了泡沫剂的适用性。

采用常用的3种评价方法:搅拌法、气流法和倾注法来评价C T5-2和U T -1的稳定性和带水能力。

按照搅拌法所得实验数据,可得出浓度与发泡量的关系曲线,如图1所示。

图1　浓度与发泡量的关系曲线

图2　浓度与半衰期的关系曲线

由图1可知:两种泡沫剂中,C T5-2的发泡能力比U T -1

强,浓度越大,其发泡能力越强。由图2可知:浓度在比较小的时侯,C T5-2的半衰期较U T -1的要短,但随着浓度增加,

C T5-2的半衰期在增大。C T5-2的稳定性比U T -1的强,而且

随着浓度的增大,稳定性也在增强。

按照气流法测得的数据显示,U T -1和C T5-2相比,前者

・42・重庆石油高等专科学校学报 2004年第6卷

的带水能力较强,在小气量的井中都可以带出大量的水来

。

图3　不同浓度下的罗氏泡高

按照倾注法测得的数据显示,U T -1随浓度的变化,其泡高也在相应地变化,浓度大于0.05后,变化比较明显;而

C T5-2就比较稳定了,但也在浓度大于0.05时,变化较明显(见图3)。

3　工艺设计

3.1　选井原则

对泡排工艺而言,选井的好坏将直接影响泡沫工艺质量以及能否获得成功。在选井时应注意:1)油管鞋应下到气层中部;2)套管之间要畅通;3)气井不能水淹停产;4)水气比小于60m 3/104m 3的气井。

泡沫排水工艺对井的产能和井内流体有一定要求:1)气井必须有一定的产能,一般气速大于3m/s 时,泡排效果较好;2)地层温度不宜过高,总矿化度应低于1.2×105mg/

m 3,凝析油含量应低于30%。3.2　泡沫剂的注入

(1)注入浓度　笔者认为,为保证泡沫剂能顺利地从环

空流到井底,泡沫剂的注入浓度一般为泡沫剂的临界胶束浓度。如果属首次使用,或流入通道不畅,或井较深,或井有一定斜度,注入浓度可选择下限值;如果环空大,流道畅通,井不深,注入浓度可选上限值。在使用过程中,根据气井泡沫剂带水多少和泡沫量的多少等情况,对其浓度进行增减。

(2)注入量　根据气井不能正常带水时的井底流压(井

口油压),或由井底气流速度等于临界流速时的井底流压

(井口油压),以及由井的流入、流出动态曲线,确定在该条

件下的最大可能地层水量。泡沫剂的日用量,根据施工井日产水量计算。加注23天后,观察气井泡沫带水情况进行增减。总之,加注泡沫剂量的多少应以气井带水生产连续且稳定均匀为宜。

在泡沫剂第一次使用时,还应该考虑到泡沫剂在环空的消耗,在使用时应大于计算量。

(3)注入周期　一般来说,在条件的许可下,泡沫剂的

注入周期越短越好。但在不同的情况下,应采取不同的方式。在现场有2类气水井:一是属于纯气井,宜采用间歇排水方式,助采剂加入周期每隔数天、数月一次就可以了;另一类是地层水产量大于30m 3/d ,这类井泡沫剂需不断地加

入,加入周期越短、越均匀,越好。最好是连续加入,这对于大水量的气井,效果明显。

(4)注入方式　泡沫排水采气的现场工艺流程中,泡沫

剂是由井口注入的。也就是说,用油管生产的井,从套管环形空间注入;有套管生产的井,则由油管注入。消泡剂,则在分离器的入口处加入。

注入工具有:1)平衡罐;2)电动泵和柱塞计量泵;3)

GZ80-1型高压泵;4)泡排专用车;5)便携式投药筒。3.3　消泡工艺

在泡沫排水中,用了许多高效起泡剂,其泡沫再生能力

很强,泡沫很容易在分离器中聚积。当大量泡沫被带入输气管线中,就会引起堵塞。因此,必须用与使用的泡沫剂相应的消泡剂。通常,间歇注入消泡剂,以分离器出水中不积泡为准。

3.4　有关要求

(1)严格按照泡排选井原则选择施工井;(2)实施泡沫排水采气的时间应恰当;

(3)在用量和浓度的确定中,一定要严格按要求执行;(4)要随时观察采用了泡排的井,在注入药剂时,严格遵

循操作步骤。

4　欢喜岭09井泡沫排水工艺设计

4.1　气井基本情况

辽河油田欢喜岭09井是一口含水油气井。该井于

1994年5月5日完钻投产,主要产气层深度为1411.4～1434m ,油层中部深度1422.7m ,原始地层压力29.8MPa ,

目前地层压力7.83MPa ,地层温度52℃,气体相对密度0.

5816,主要成分为甲烷(94.14%)。目前生产情况,产气量4.2×104m 3/d ,产水9.2m 3/d ,油压2.5MPa ,套压5MPa ,

实测井底流压6.83MPa 。

(1)井深结构　该井人工井底2713m ,油管21/2”×1387.36m ,距离产气层顶部24.04m ,套管53/4”×2713m 。该井油管、套管连接状况良好。

(2)两相流　对于欢09井,气液比=4565>2000,故采

用拟单相流来计算井底流压。计算结果p wf =5.84MPa

(3)流入流出动态　根据该井的测试数据,选用单点法

确定气井的流入动态,得到气井的绝对无阻流量为

165852.75m 3/d

根据计算得到的绝对无阻流量,可得最大产水量为92.

24t/d 。因此,可确定气井的合理产量为41400m 3/d ,其对

应的出水量为9.1t/d 。

(4)带水能力　临界流速和临界流量分别为1.16m/s ,46830sm 3/d

将临界流量与实际产气量相比,可知:欢09井的临界流量大于实际产量,不能靠自身能量带液,而其产水量为9.2

t/d ,故采用泡排比较合适。由于实际产量比临界产量略小,

因此在这个时间实施泡排比较好。

4.2　泡沫剂的选择与使用