气井涡流排水采气技术介绍(2012.4.19)

四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
涡流工具现在苏14-11-38井试验，就已取得的试验数据分析：
苏14-11-38井投放的涡流工具实现了一定的排水采气作用：气井出水现象
明显，套压由8.73MPa降至4.11MPa；产量较试验前大幅度提高，产气量从
0.7×104m3/d涨至最高6.5×104m3/d，目前稳定在3.2×104m3/d。
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
应用实例二：
2011年11月15日，采气三厂在苏14-1-09投放两级涡流工具， 试验前：油套压1.31/5.42MPa，日产气量0.2×104m3，油套 压差逐渐加大，在积液迹象；投放工具后油套压： 1.04/4.54MPa，日产气量0.26×104m3，生产正常。
位卡瓜卡到油管接箍的接缝处。再
上击切断投放工工具上的销钉，收
回投放工具。
二、投放施工
汇 报 提 纲
一、涡流排水采气技术背景及原理
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二、投放施工
三涡流排水采气技术在国内外应用
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
三、涡流排水采气技术在国内外应用
应用实例一： 在新墨西哥州北部和科罗拉多州南部的圣胡安盆地， BP 公司已经在3000英尺煤层气井中安装了井下涡流排水采 气工具。煤层气井井底有严重的积液问题（积水深度超 过300英尺，而储层压力已低于100 psi ）和产量已下降 到1.000MCF / d。安装井下涡流工具之后，产量上升至 2-2.200MCF / d且液位降低到 25英尺。而且高产时间超 过4个月。
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一、涡流排水采气技术背景及原理
二、投放施工
三涡流排水采气技术在国内外应用
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
一、涡流排水采气技术背景及原理 1、涡流排水采气技术背景 涡流排水采气技术在油气田的应用，是美国能源部 2001年资助的研究项目，由NETL组织实施、测试、验收。
涡流排水采气技术改善气井生产状态、提高气井采
收率，到目前已经用于北美、澳大利亚数千口天然气井、 煤层气井的生产优化。
一、涡流排水采气技术背景及原理 截至2000年，美国共有：
产油井：411793口
产气井：223707口。
这些井产量占美国17% 的原油和7%的天然气用量。对
美国能源安全只顾至关重要。拥有者均为独立的小业 主，没有技术开发资金和能力。
一、涡流排水采气技术背景及原理
2001年， DOE（美国能源部）通过NETL(国家能源技术实
验室），组建了SWC（低产井协会）。
SWC 致力于系列研究开发项的研发，涡流排水采气技术就
是其中之一。
一、涡流排水采气技术背景及原理 2、涡流排水采气技术原理 当气液流进入涡流工具，涡流工
具使流体快速旋转，加速度使得
其中：N是空气流运动所消耗的能量，Q是空气流动的速度 ，△P是水力阻力，u是局部气体的速度，下标0代表了 垂直上升流，1是局部阻力，2是摩擦阻力，3是螺旋流 动。
一、涡流排水采气技术背景及原理
通过直接观察得到龙卷风螺旋角a≈45°~65°，典型摩擦 阻力系数的值为：λ20=0.01-0.1，λ23=0.03-0.15（ 当Re=103-106），C10=0.2-10。 螺旋流动所消耗的能量从公式中不含C10，即螺旋流动 中主要是摩擦阻力损失，与垂直上升流相比，少了局部 阻力，能量消耗减少。
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
工具投放前生产曲线
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
工具投放后生产曲线
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
应用实例三：
召51井属于长庆油田采气五厂管辖的一口低产井，最大日产水
4.9m3，累计液气比3m3/104m3,最大油套压差4.6MPa，反映出井筒
积液特征，无法正常生产。2011年9月1日，采气五厂组织廊房豪凯 石油开采技术服务公司投放涡流排水工具，投放深度1900M，在节流 器上方。工具投放后，开井生产正常，油套压为18/3.2MPa，日均产 气量为0.4万方。 涡流工具排水效果明显。
做功量、及油管总的压力损失。
一、涡流排水采气技术背景及原理
拆分开的部件
组装好的工具
一、涡流排水采气技术背景及原理 3、国内外涡流排水采气技术研究成果
（1）螺旋运动形成的原理：美国人 Mingaleeva以龙卷风为 例研究流体螺旋运动形成原理。一股空气质量流被位于温暖 的地面区域（a-b）上水蒸气加热并饱和，因浮力的影响会 以空气柱的形式做上升运动。新的空气，来自地面附近的温 度相对较低的环境，沿径向轨迹往低压的空区运动，到达a-
告中称，测试数据表明，涡流工具可以降低临界举升流速2530% 。
一、涡流排水采气技术背景及原理
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一、涡流排水采气技术背景及原理
二、投放施工
三涡流排水采气技术在国内外应用
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
二、投放施工 涡流排水采气工具的投放、打捞与节 流器的投放施工相似。都是试井车 绞车上的钢丝，通过联接在气井口 上的防喷管投放到设计位置以下3-5 米，然后上投钢丝，使工具上的定
应用实例一： 前 装 安7000 具工
6000
瞬时流量（ m 3/h ）
苏 14-11-38井压力、流量数据曲线图（ 8.26-9.6）
瞬时流量 井口油压 井口套压
12.00 10.00 8.00 6.00
压力（ MPa ）
5000 4000 3000 2000 1000 0 8-26 8-26 8-27 8-28 8-29 8-30 8-30 8-31 8-31 9-1 9-3 9-4 9-5 9-5 9-5 9-6
4.00 2.00 0.00
后装安具工
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
由该井8月26日至9月6日的生产曲线图中可以看出：投放工具后28日
套压下降0.2MPa，油压下降0.6MPa，产气量升至1.2×104m3/d，之后
油套压及产量一直稳定至31日，说明工具投放后油管中的积液逐渐被 排出；31日套压由8.6MPa迅速降至4.1MPa，同时油压由1.6MPa升至 3.6MPa，且瞬时流量出现了5500m3/h的高峰，说明套管中积液排出； 8月31日至9月4日产气量在2.8-6.5×104m3/d之间波动；9月4日套压 上升0.7MPa至5.7MPa，产气量最低降至2.0×104m3/d，至9月6日套压 涨至6.31MPa，产气量3.2×104m3/d，气井出现积液现象。
气井涡流排水采气技术介绍
陕西汇丰悦石油科技开发有限公司 2012年7月5日
前
言
随着苏里格气田开发的深入，气井压力的下降和产水量增加，气
井严重积液甚至停产，排水采气工作的紧迫性日益突出。涡流工具可
以达到改变井筒内介质的流动形态，提高气井携液能力的作用，从而 减少井底积液，减小油管内压降，提高气井产量。通过该试验观察、 验证涡流工具的排水采气效果，为苏里格气田排水采气工艺探索新的 技术途径。
一、涡流排水采气技术背景及原理
（2）现场试验成果：2004年美国德州技术测试中心在水流动性 测试表明，涡流井下工具能够降低井底压力。在相对短的距离上 涡流表面工具能够减少流体压降30-50 ％ 。流体经过涡流工具 后，确切的距离是与压力，管内径，流量和流速有关的函数 。 经多口井现场试验，得到：井下涡流工具平均有效作用深度 2280m（7500英尺）。在2005年SWC（美国低产井协会）的测试报
损失为主，Mingaleeva通过计算得出，螺旋上升相 比之下减少了能量的消耗。
一、涡流排水采气技术背景及原理 当空气流上升高度为H时，克服水力阻力所消耗的能量：
H u2 N 3 Qp23 Q23 Dr sin a 2 g
H u2 u2 u2 H N0 Q(p20 p10 ) Q(20 C10 )Q (20 C10 ) Dr 2 g 2g 2g Dr
二、涡流排水采气技术在国内外应用
前装安具工
10,000
JB G
后装安具工
1,000
MCF/d
100
10
1 01-Feb-03
03-Mar-03
02-Apr-03
03-May-03 Line Press
02-Jun-03 Rate
03-Jul-03 Installed
02-Aug-03
01-Sep-03
b区域，被加热并且饱和蒸气，在气流90°弯角处急剧上升。
一、涡流排水采气技术背景及原理
龙卷风的形态示意图
一、涡流排水采气技术背景及原理
但是这种将空气流由水平转向垂直运动在弯角90°
处会导致远大于摩擦阻力损失的水力阻力流动，此
时流体会自发转成螺旋式上升，因为螺旋式上升的
形式会使局部水力阻力损失大大减少，以摩擦阻力
0
大庆油田升1-1井试验
日产气、 日产水
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一、涡流排水采气技术背景及原理
二、投放施工
三、涡流排水采气技术在国内外应用
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
工具参数： 总长：960mm
外径：56mm
材质：316L不锈钢 打捞颈：39mm
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
02-Oct-03
二、涡流排水采气技术在国内外应用
应用实例二：
油压（MPa） 套压（MPa） 压差（MPa） 日产气（万方） 日产水（方）
10 9
7 6
8 7
油压、套压、 压差
5 4 3 2 1
6 5 4 3 2 1 0
2010/9/1 2010/9/8 2010/9/15 2010/9/22 2010/9/29 2010/10/6 2010/10/13 2010/10/20 2010/10/27 2010/11/3 2010/11/10 2010/11/17 2010/11/24 2010/12/1 2010/12/8 2010/12/15 2010/12/22 2010/12/29 2011/1/5 2011/1/12 2011/1/19 2011/1/26 2011/2/2 2011/2/9
四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验
召51井涡流工具投放后生产曲线
较重的液体甩向管壁；流体沿工 具向上运动，工具的结构、参数
使得流体的旋转达到一个非常有
效的状态； 优化设计的涡流参数，可以使涡 流产生的涡旋上升环膜流态维持 较长的距离。
一、涡流排水采气技术背景及原理
流体的运动原理象枪的膛线，即中心
流边缘的非流边界也在运动，这导 致主流体与外流体间较低的差速； 由于摩擦力的减小，从而降低了剪 切力和压降。 消除了流体、气流内小滴间的滑动。 从而减小了气体向上运动所必需的