气井泡沫排水采气的动态实验分析

液量( mL / m in) 与气流速度 ( m / s) 之间的线 性关系 为 : y = 783. 27 v - 3. 177 4。对比此时两种泡排剂的 携液量相差不大。 ( 2) 当气流速度在 0. 04~ 0. 10 m/ s 之间时, 随 着气流速度的增加, 携液量先增加, 然后下降。当气 流速度在 0. 065 m/ s 左右, 携液量达到极大值 , 泡排 剂 L H 的携液量为 36. 6 m L/ min, 泡排剂 UT 11C 的携液量为 31. 8 mL / min; 当气流速度在 0. 085 m/ s 左右, 携 液量达 到极小值 , 泡排剂 LH 的携液 量为 34. 2 mL / min, 泡排剂 U T 11C 的携液量为 24 m L/ m in; 对比此时两种泡排剂的携液量, 泡排剂 L H 的 携液量优于泡排剂 UT 11C 。 ( 3) 当气流速度大于 0. 10 m / s 时, 随着气流量 和气流速度 的增加 , 两种 泡排剂 的携 液量均 增加。 针对现场实际气井情况, 气流速度应大于 0. 12 m / s, 具有很好的携液效果。 2. 气液比与携液量的分析 对测试的动态泡沫携液实验数 据进行处理, 单
[ 3] [ 2]
三、 动态泡沫实验设备和测定方法
1. 实验设备 实验设备有 RossM ile 泡沫计、 流量计、 减压阀、 量筒、 高压氮气瓶 ; 实验药品有 泡排剂 L H 、 泡排剂 U T 11C、 油田地层水。 2. 测定方法 为了真实 地模拟积 液气井泡 沫排水采 气的过 程 , 基于 RossM ile 方法进行改进 ( 见图 2) : 测定时, 在带有刻度长 1. 2 m 、 内直径 50 m m 的泡沫管柱内 注 入300 mL 待测液体, 氮气从高压氮气瓶出来经过
五、 建
议
泡沫动态性能测试是模拟泡沫排水采气气井筒 流动的真实过程 , 通过 对动态性能测试得出泡沫排 水采气存在一个最佳的气液比范围 , 可以很好地预 测泡排气井气体的携液量、 气流速度对气体携液量 的影响。因此, 泡沫动 态性能测试实验为产水气井 进行泡沫排水采气提供技术支撑。
参 考 文 献
[ 1] 闫云和 . 气井带水条件和泡沫 排水实践 [ J] . 天 然气工业 , 1983, 3( 2) : 27 33. [ 2] 李士伦 . 天然气工程 [ M ] . 北京 : 石油工 业出版社 , 2000. [ 3] AL V A REZ J M , R IV AS H J, RO SSEN W R. U nified 图5 速度对持液率的影响图 model fo r steady state foam behav io r at hig h and low foam qualities [ C] # SPE Annual T echnical Conference and Exhibit ion. H ouston, T exas: SP E, 1999. [ 4] 胡世强 , 刘建仪 , 李艳 , 等 . 一种新型高效 泡排剂 LH 的 泡 沫性能研究 [ J] . 天然气工业 , 2007, 27( 1) : 102 104. [ 5] 周凤山 . 钻井液 用泡沫 剂性 能评 价方法 [ J] . 钻井 液与 完 井液 , 1990, 3( 7) : 1 5. [ 6] 彭年穗 . 气并泡 沫排水 中起 泡剂 的评价 方法 [ J] . 石油 与 天然气化工 , 1986, 1( 18) : 27 33. [ 7] 杨继盛 , 刘建仪 . 采气实用计算 [ M ] . 北京 : 石 油工业出 版 社 , 1993. [ 8] 李闽 . 一 个 新 的 气 井 连 续 排 液 模 型 [ J ] . 天 然 气 工 业 , 2001, 21( 5) : 61 63. [ 9] 胡世 强 , 刘建仪 , 刘建 华 , 等 . 凝 析气井 泡排剂 L H 1 的 泡沫性能研究 与 应用 [ J] . 西 南 石油 大 学学 报 , 2007, 29 ( 2) : 44 48. ( 修改回稿日期 2008 10 20 编辑 韩晓渝 )
一、 引
言
结论可很好地用于泡沫排水采气工艺之中 , 观察泡 沫在泡沫动态实验中的变化过程 [ 3] : 泡沫开始为含 有大量的液体球形的不稳定泡沫, 然后泡沫开始排 液 , 最后大量排液后达到一种泡沫呈多边形的亚稳 定状态 , 泡沫变化过程如图 1 所示。
我国天然气气田多数已进入开采中后期 , 多数 气井见水 , 有些气井见水后产量急剧下降, 甚至被水 淹死[ 1] 。为了提高气田的采收率 , 在工艺上采取了 许多排水措施。在气井产能不太低 , 水量不太大时 , 泡沫排水是一种较理想的方法 。近年来, 泡沫排 水方法在有水气井的开采开发中发挥了重要作用 , 收到了明显的经济效益 。但是 , 泡沫排水还有一 些关键问题有待研究。为此, 在大量调研的基础上 , 建立了泡沫动态实验装置[ 4 6] , 利用自行研制泡排剂 LH [ 4] 和泡排剂 U T 11C 进行了泡沫动态实验 , 对泡 沫排水动态作了探索性的研究。
从图 5 的泡排剂 U T 11C 和泡排剂 L H 的持液 率对比实验数据可以得出 : ( 1) 随着气流量和气流速度的增加持液率先是 增加 , 达到极大值后, 又开始下降 , 最后持液率随着 气流量和气流速度的变化趋于一个常数。 ( 2) 对于泡排剂 UT 11C, 气流速度为 0~ 0. 025 m/ s 之间, 持液率随着气流量和气流速度的增加而 增加 , 当气 流量 为 0. 025 m/ s 持液 率 达到 最 大值 0. 16; 当气流量为气流速度为 0. 025~ 0. 085 m / s 之 间, 持液率随着气流速度的增加而减小 , 并且呈线性 关系减小 , 持液率( h ) 与气流速度 ( v , m/ s) 的线性关 系为 : h = - 1. 141 8 v + 0. 188 2; 当气流 速度大于 0. 085 m / s 时, 持液率随着气流速度变化趋于一个常 数( 0. 088) 。 ( 3) 对于泡排剂L H , 当气流速度为 0~ 0. 01 m/ s
图3
气流速度对携液量的影响图
从图 3 的泡排剂 U T 11C 和泡排剂 L H 对比实 验数据可以得出 : ( 1) 当气流速度在 0~ 0. 04 m / s 之间时, 携液量 ( y ) 随着气流速度 ( v ) 的增加而增加 , 呈线性关系 , 携 ! 84 !
第 28 卷第 12 期 表1
二、 泡沫的变化过程
大量现场实验表明 : 泡沫动态实验方法的测试
图 1 泡沫变化 过程图 作者简介 : 胡世强 , 1978 年生 ; 现从事泡 沫排水 采气、 泡沫驱 油、 气藏工 程、 流体 相态、 采油 采气工 艺等 方面 的研究 工作。 地址 : ( 629000) 四川省遂宁市。电话 : 15882541622。 E mail: hushiq@ 163. com
3
天 产气量与合理携液量关系表 合理携液量 ( m / d) 12. 5 25. 0 37. 5 50. 0 62. 5 75. 0 87. 5 100. 0 112. 5
3
然
气
工
业
开发及开采
之间, 持液率随着气流速度的增加而增加, 当气流速 度 0. 01 m/ s 时, 持液率达到最大值 0. 175; 当气流速 度为 0. 01~ 0. 093 m/ s 之间 , 持液率随着气流速度 的增加而减小, 并且呈线性关系减小 , 持液率与气流 速度的线性关系为: h = - 0. 823 1 v + 0. 178 2; 当气 流速度大于 0. 093 m/ s 时 , 持液率随着气流速度变 化趋于一个常数 ( 0. 088) 。 ( 4) 采用不同的起泡剂得出的泡沫携液趋势是 一致的 , 当气流速度过大时 , 只要起泡剂在井筒能起 泡 , 起泡剂类型对泡沫携液影响不大。
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开发及开采
天
然
气
工
业
2008 年 12 月
减压阀减压后, 再经过流量计测试气体流量, 从流量 计出来的气体接到 RossM ile 泡沫计的下端, 使带刻 度的管柱内待测液体产生泡 沫并经气流带出, 在泡 沫管柱的顶端通过排泡引管收集在量筒内。实验过 程中 , 测定通过不同气量收集到的泡沫体积和对应 的时间, 从而评价泡沫的动态性能, 更好地模拟积液 气井泡沫排水采气的过程。
图2
动态泡沫实验装图
位时间内气量与携带的液量体积比 称为气液比, 测 得不同气液比下携液量关系曲线如图 4 所示。
四、 动态泡沫实验结论与分析
1. 泡沫携液流量实验数据 利用设计的模拟真实气井携液过程的泡沫动态 实验装置 , 进行泡排剂 UT 11C 和泡排剂 LH 测试 , 得到 泡 排 剂 的 动 态 泡 沫 性 能。 量取 油 田 地 层 水 1 000 mL , 加 入泡 排 剂 2 mL , 配 制 成为 含 泡 排剂 UT 11C 浓度为 0. 2% 的地层水溶液和含泡排剂 L H 浓度为 0. 2% 的地层水溶液。放置 300 mL 溶液在 RossM ile 泡沫计下端 , 维持 Ro ssM ile 泡沫计温度在 90 ∀ , 利用氮气作为搅动能量模拟天然气流入井动 态, 测其不同气流量下的携液量, 实验结果见图 3。
产气量 ( m / d) 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000
3. 持液率的分析 对测试的泡沫携液实验 数据进行处理, 根据气 液两 相 泡 沫 流 理 论, 计 算 压 力 沿 泡 沫 管 柱 的 分 布[ 7 9] 。定义气体的持 液率[ 7] : 在某个压力 温度下 , 液体的体积与气液体积比例。测得不同气体流量和 气流速度下持液率如图 5 所示。
图 4 两种泡排剂的气液比与携液量的关系图
从图 4 的气液比与携液量的关系曲线可以得出: ( 1) 当气液比位于 180~ 400 mL / mL , 气体携液 量较好 , 当 气液比 在这个 区间之 外时, 泡沫携 液量 较差。 ( 2) 当气液比在 380~ 400 mL / m L 时 , 存在一个 最佳的携液量, 这个最佳的携液量与产气量有关 , 可 以得到产气量与合理携液量关系见表 1。因此, 在泡 排现场实践过程中 , 可 以根据产气量确定合理的携 水量, 也可 以根据 产水量 确定需 要的 合理的 气量。 在泡排施工实际过程中应根据气液 比情况, 及时调 整气液比 , 使 气 液比 位 于 180~ 400 mL / m L 这个 区间。 ( 3) 结合现场实际情况 , 气井实际情况是处于高 压的情况下 , 因此高压下的气液比也应该处于 180~ 400 mL / mL 范围 , 此时泡沫的携液效果最佳。