排水采气技术工艺共78页
排水采气工艺技术
排水采气工艺技术故在液体中的气泡总是很快上升至液面，使液体以泡沫的方式被带出，达到排出井内积液的目的。
该工艺适用于弱喷、间喷的产水气井，井底温度≤120℃，抗凝析油的泡排剂要求凝析油量在总液量中的比例不超过30%，其最大排水能力＜100 m3/d，最大井深＜3500m。
泡排的投入采出比在1：30以上，经济效益十分显著。
3 柱塞气举排水采气技术柱塞气举是一种用于气井见水初期的排水采气工艺。
它是将柱塞作为气、液之间的机械截面，依靠气井原有的气体压力，以一种循环的方式使柱塞在油管内上、下移动，从而减少液体的回落，消除了气体穿透液体段塞的可能，提高了间歇气举举升效率。
柱塞的具体工作过程是：关井后柱塞在自身重力的作用下沉没到安装在生产管柱内的弹簧承接器顶部，关井期间柱塞下方的能量得以恢复，即油气聚集；开井后，在柱塞上下两段压差作用下，柱塞和其上方的液体被一同向上举升，液体举出井口后，柱塞下方的天然气得以释放，完成一个举升过程；柱塞到达井口或延时结束后，井口自动关闭，柱塞重新回落到弹簧承接器顶部，再重复上述步骤。
如果井筒内结蜡、结晶盐或垢物，则在柱塞上下往复运行过程中将会得到及时清除。
该工艺设备简单，全套设备中只有一个运动件——柱塞，柱塞作为设备中唯一的易损件，可在井口自动捕捉或极易手工捕捉，容易从一口井起出转向另一口井，不需立井架，检查、维修或更换都很方便。
另外，井下所有设备可用钢丝绳起出，不需起油管，作业比较简单，运行费用低。
该工艺适用于弱喷或间喷的小产水量气井，最大排水能力＜50m3/d，气液比＞700～1000m3/ m3，柱塞可下入深度（卡定器位置）＜3000m，一般应用于深度2500m左右，对斜井或弯曲井受限。
柱塞在运行的同时还可消除蜡、水化物及砂等的沉积堵塞问题，而且柱塞每循环举升液量可在很大的范围内进行调整，从而达到了稳定产量和提高举升效率的目的。
4 气举排水采气技术气举排水采气技术是通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的能量举升井筒中的液体，使井恢复生产能力。
其他排水采气工艺技术简介
保护器：
• 用来补偿电机内润滑油的损失、平衡电机 内外压力、防止井液进入电机，并承受泵的 轴向载荷。
变压器：
• 与普通电力变压器原理相同，将电网电 压（6kv）转变为潜油（水）电机所需电压 及照明和控制等系统电压。
变频控制器： • 用于自动控制电潜泵的启动、停机及 电动机和电缆系统的自动保护。
深井泵： • 由缸套、柱塞、进油阀和出油阀等部件组成； • 柱塞在缸套中作上、下往复运动； • 通过进油阀和出油阀的开启或关闭，把水抽入 泵内并排出到地面。
泵下附件: • 包括筛管、井下气水分离器; • 起除砂和分离水中气体的作用，使泵正常工作。
井口装置: 包括密封盒、出油闸门、出水闸门和出气 闸门等控制设备
送三部分组成。
多级离心泵：
• 由多级叶轮和导轮组成，分数节串联， 相邻两节泵的泵壳用法兰连接，轴用花键 套连接。
气液分离器： • 主要有沉降式和旋转式两种。接在泵的入 口下面，作用是使气体和液体分离。
潜油（水）电动机：
• 细长形悬挂式，定子和转子亦分数节，每节定 子都固定在电动机壳上，转子靠定位卡簧固定在轴 上。电动机内充满专用润滑油。
二、电潜泵排水采气 1.电潜泵的机组组成
电缆有圆形和扁形两种。作用是将地面电能输 送给井下电动机，要求它具有抗腐蚀性能和耐温耐 压性能好，并有较高的机械强度。
二、电潜泵排水采气 2.电潜泵工作原理
二、电潜泵排水采气 2. 电潜泵工作原理 电潜泵供电流程：地面电网→变压器→控制器→接线盒→电缆→电动机。 电潜泵工作流程：气液分离器→多级离心泵→单流阀→泄流阀→油管→井 口→排水管线。
气井开采工艺技术 其他排水采气工艺技术简介
抽油机排水采气简称机抽，就是将游梁式抽油机和有杆 深井泵装置用于油管抽水，套管间的环形空间采气。
七.排水采气工艺
典 型 的 柱 塞 气 举 装 置
一、柱塞气举装置
•柱塞
•井下管柱（卡定器和油管）
•地面设备（防喷管总成、三通总成、计量仪表和 控制器）
二、柱塞气举过程
关井恢复压力阶段
开井生产阶段
柱塞气举一个循环的压力变化
三、柱塞气举工艺参数设计方法
柱塞气举工艺参数
柱塞运行周期 开井时间和对应开井套压 关井时间和对应关井套压 所需的气液比和日产量 对于需要补充注气的情况，还要包括注气量
时，泡沫高度为泡沫始高的２／３为好。
三、泡沫排水采气工艺设计
选井 1.气井的产量
产量不高的中小型气水井,产水量一般在100m3/d 以下,气水比在160--1500m3/m3
2.油管下入的深度
3.油套管的连通情况 气流速度的控制
当气流速度小于1m/s或大于3m/s时,有利于带水.
气井投药时间 起泡剂最佳注入浓度和注入量 １．最佳注入浓度
d Cd
2
2
g
G
6
d L g g
3
•则
u cr
4 gd L g 3C d g
：
0 .5
式中：Cd----曳力系数＝0.44 d----液滴直径 • d＝dmax最安全。表示最大液滴不下落时可连
续排液。
(2) 确定d----韦伯数
（6）界面张力
（7）临界胶束浓度（C.M.C） –胶束是指两亲性分子在水或非水溶液中 趋向于聚集（缔合或相变）。所有性质 在临界胶束浓度以上都存在转折。
（8）稳定性
–稳定性长的比短的起泡剂更易将地层水从
井பைடு நூலகம்带至地面，但稳定时间过长又会给地面
排水采气工艺技术
排水采气工艺技术排水采气工艺技术排水采气工艺技术是挖掘有水气藏气井生产潜力，提高气藏采收率的重要措施之一。
自五十年代美国首次将抽油机用于中小水量气井排水以来，到目前国外已开展了优选管柱、机抽、泡排、气举、柱塞举升、电潜泵、射流泵、气体射流泵和螺杆泵等多套成熟的单井排水采气工艺技术。
近年来，在这些应用已较为成熟的工艺技术方面的开展主要是新装备的配套研制。
国外还研究应用一些新的排水采气技术，如同心毛细管技术、天然气连续循环技术、井下气液别离同井回注技术、井下排水采气工艺、带压缩机的排水采气技术。
我国排水采气工艺以四川、西南油气田分公司为代表完善配套了泡排、气举、机抽、优选管柱、电潜泵、射流泵等六套排水采气工艺技术，并在此根底上研究应用了气举/泡排、机抽/喷射复合排水采气工艺。
1.泡沫排水采气工艺技术药剂由单一品种的起泡剂开展到了适合一般气井的8001—8003、含硫气井的84—S，凝析气井800〔b〕发泡剂，以及泡棒、酸棒和滑棒等固体发泡剂。
该工艺排液能力达100m3/d，井深可达3500m左右。
在泡沫排水采气工艺中国外还应用了同心毛细管加药工艺，它是针对低压气井积液、油气井防蜡等实际生产问题而研制出的一种新型工具，通常用316型不锈钢不锈钢制成，盘绕在一个同心毛细管滚筒上。
整套装置包括一个同心毛细管滚筒、一台吊车和一套不压井装置。
在同心毛细管底部装一套井下注入/单向阀组件。
化学发泡剂通过同心毛细管注入后经过单向阀被注入到井底。
这种同心毛细管柱可以在同一口井中重复屡次使用，也可以起出用于别的气井，具有经济、平安和高效的特点，其最大下入深度可达7315m。
2.优选管柱排水采气工艺技术开发了多相垂直管流动的数学模型、求解软件和诺模图，建立了气井井眼连续排液合理管柱，从而优化了设计和生产方式。
适用于井深小于3000m，产水量小于100m3/d，有一定自喷能力的气井。
3.气举排水采气工艺技术在气举排水采气工艺技术方面,主要是在气举优化设计软件和气举井下工具等方面开展最快。
石油工程技术 井下作业 排水采气工艺--主要技术类型
排水采气工艺--主要技术类型泡沫排水采气（简称泡排）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，从而达到排出井筒积液的目的。
排水采气是解决“气井积液”的有效方法，也是水驱气田生产中常见的釆气工艺。
目前现场应用的常规排水采气工艺可分为：机械法和物理化学法。
机械法即优选管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽等排水采气工艺等，物理化学法即泡沫排水采气法及化学堵水等方法。
1排水采气·优选管柱小油管排水采气工艺技术适用于有水气藏的中、后期。
此时井已不能建立“三稳定”的排水采气制度，转入间歇生产，有的气井已濒临水淹停产的危险。
对这样的气井及时调整管柱，改换成较小管径的油管生产，任可以恢复稳定的连续自喷。
1.1优点：1.1.1属自力式气举，能充分利用其藏自身能量，不需人为施加外部能源助喷。
1.1.2变工艺井由间歇生产为较长时期的连续生产，经济效益显著。
1.1.3设计成熟、工艺可靠，成功率高。
1.1.4设备配套简单，施工管理方便，易于推广。
1.2缺点：1.2.1工艺井必须有一定的生产能力，无自喷能力的井必须辅以其他诱喷措施复产或采用不压井修井工艺作业。
1.2.2工艺的排液能力较小，一般在120m3/d左右。
1.2.3对11/2in小油管常受井深影响。
一般在2600m左右。
优选管柱排水采气工艺是在有水气井开采的中后期，重新调整自喷管柱的大小，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式气举排水采气方法。
对排液能力比较好、流速比较高，产水量比较大的天然气井，可适当的放大管径生产，达到提高井口压力，减少阻力损失，增加产气量的目的。
该工艺理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少，其存在的工艺局限性是：气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度的限制，因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井起下作业。
排水采气工艺技术
排水采气工艺技术排水采气工艺技术由于在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底。
当气井产量高、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面，否则，井筒中将出现积液。
积液的存在将增大对气层的回压，并限制其生产能力，有时甚至会将气层完全压死以致关井。
排除气井井筒及井底附近地层积液过多或产水，并使气井恢复正常生产的措施，称为排水采气。
排水采气工艺可分为:机械法和物理化学法。
机械法即优选管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽等排水采气工艺，物理化学法即泡沫排水采气法及化学堵水等方法。
这些工艺的选择取决于气藏的地质特征、产水气井的生产状态和经济投入的考虑。
1 优选管柱排水采气技术在气水井生产中后期，随着气井产气量和排水量的显著下降，气液两相间的滑脱损失就取代摩阻损失，上升为影响提高气井最终采收率的主要矛盾。
这时气井往往因举液速度太低，不能将地层水即使排出地面而水淹。
优选管柱排水采气工艺就是在有水气井开采到中后期，重新调整自喷管柱，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式排水采气方法。
优选管柱排水采气工艺，其理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊设备和动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排水生产，以延长气井带水自喷期的一项开采工艺技术。
该技术适用于开采中后期具有一定能量的间喷井、弱喷井，能延长气水井的自喷期，适用于井深＜3000m，产水量＜100 m3/d。
对采用油管公称直径≤60mm 进行小油管排水采气的工艺井，最大排水量50m3/d，油管强度制约油管下深。
工艺实施后需要配合诱喷工艺使施工井恢复生产。
2 泡沫排水采气技术泡沫排水采气技术是通过地面设备向井内注入泡沫助采剂，降低井内积液的表、界面张力，使其呈低表面张力和高表面粘度的状态，利用井内自生气体或注入外部气源（天然气或液氮）产生泡沫。
排水采气
目的：排除井筒中的积液。
积液的产生：在气井中常有烃类凝析液或地层水流 入井底。当气井产量高、井底气液速度大而井中流 体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面， 否则，井筒中将出现积液。 积液的危害：积液的存在将增大对气层的回压，并 限制其生产能力，有时甚至会将气层完全压死以致 关井。
p wf ——井底流压，MPa
T ——井底气流温度，K Z ——井底压力、温度下的气体压缩因子。
式(11-38)又可改写为： 按此式初步选定管径后，
q gcr ZT 0.5 1 d ti ( ) 2 1.40 p wf gcr
还需用节点分析方法对管柱及整个生产系统进行核算分析， 以实现整个生产系统最优化。 以特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用条件：高气液 比、井筒中呈雾状流的含液气井，对井筒中呈其它流动型 态的含液气井，则不宜用此方法。
因此必须根据气井的产能状况优选合理的管 径，充分利用气藏的能量，尽可能多地使井底的 液体能及时被气流携带到地面，以获得最大产气 优选管柱排水采气 的核心：确定连续排液所需的 最小气量。1969年特纳(Turner)等人给出了能将气 流中最大液滴携带到地面的最低气流流速： ( 1 2 ) 0.2.5 gcr 7.15[ ] 2 g
2. 起泡剂的注入方式 起泡剂一般从油套环空注入，水呈泡沫段塞 状态从油管与气一同排出后，在地面进行分离。 注起泡剂的方式有便携式投药筒、泡沫排水专用 车、井场平衡罐及电动柱塞计量泵等多种，需根 据井场条件选择。
1.
典型的柱塞气举装置如图11-34所示， 1) 柱塞。柱塞体内有一阀，根据密封和旁通方式的不 同，可设计成不同类型。 2) 井底装置。井底装置主要由制动器和井下缓冲器等 组成。制动器用卡瓦固定在油管鞋附近。缓冲器主要 是一缓冲弹簧，安装在制动器顶部，当柱塞下行碰撞 时起缓冲作用。
气举阀连续气举排水采气工艺技术
气举排水采气：利用高压天然气（高压气井或压缩天然气）的能量，向 产水气井的井筒注入高压天然气，借助井下气举阀的作用，来排除井内积 液，恢复水淹气井的生产能力的一种采气工艺方法。
按其排水装置原理的不同分类： • 气举阀排水采气 （常用方法） • 柱塞间隙排水采气（试验阶段）
(二)半闭式气举装置 • 使用： 1. 单封隔器完井结构中； 2. 既适用于连续气举也适用于间歇气举。
(二)半闭式气举装置 • 优点： 1. 能阻止气从油管底部进入油管； 2. 气井一旦卸载，气体就无法回到油、套管环形空间； 3. 封隔器能防止油管下部封隔器及固定球阀完井结构。
连续气举装置主要有： • 开式气举装置 • 半闭式气举装置 • 闭式气举装置
开式气举装置
(一)开式气举装置 • 缺点： 1. 需要很高的启动压力； 2. 注气点以下的气举阀经受流体的严重冲 蚀，
甚至损坏； 3. 每次关井时，都必须卸载，并等待稳定。
(一)开式气举装置 • 使用：除采用套管生产的裸眼井、严重砂堵 的井及井身质量有缺陷的井外一般不采用。
（二）ＱＪＦ－１气举阀工作原理
一、气举阀排水采气原理
气举阀排水采气的原理是利用从套管注入的高压气，逐级启动安装在油管柱上的 若干个气举阀，逐段降低油管柱的液面，从而使水淹气井恢复生产。
气举阀主要用途： 1. 卸去井筒液体载荷，让气体从油管柱的最
佳部位注入； 2. 控制卸载和正常举升的注气量。
二、连续气举装置
我国四川、辽河、中原等油气田都普遍 采用连续气举的方式来排除井底积液。
三、ＱＪＦ－１型气举阀
• 气举阀有套管压力操作阀和油管压力操作阀等，国内气田气举排水普遍使用的是 非平衡式波纹管套管压力操作阀，现场叫套压阀。 • 这里介绍的ＱＪＦ－１型气举阀就属于这一类，凡有高压气源的地方都可以使用。