都陽 崔振 馬范鑫

摘要

在天然氣的開采中，隨著氣藏壓力和天然氣流動速度的不斷降低，致使氣藏中的產(chǎn)出水或凝析液不能隨天然氣流攜帶出井筒，從而滯留在井筒中。這些液體在一段時間內(nèi)聚集在井底，形成液柱，對氣藏造成額外的靜水回壓，導致氣井自噴能力持續(xù)下降。通常，如這種情況持續(xù)下去。井筒中積聚的液柱終將造成水淹，導致氣井停產(chǎn)。本文主要對氣井積液規(guī)律進行研究，并針對性提出一些排水采氣措施，旨在提高氣井產(chǎn)量。

關鍵字：凝析液;滯留;液柱;水淹;排水采氣

一、氣井中積液形成的原因

通常情況下，氣藏中天然氣常常和一些液相物質(zhì)一起產(chǎn)出，液相物質(zhì)會影響氣井的流動特性。液相來自烴類氣體的凝析或氣層基質(zhì)中的間隙水。若天然氣沒有充足的能量把液體舉升出地面，液體將在井中堆積形成積液。積液產(chǎn)生一個作用在地層上附加回壓，從而大大地影響氣井的生產(chǎn)能力。產(chǎn)生井筒積液現(xiàn)象的前提是：向上的氣體流速遠低于臨界流速值，該值指最初被吸進氣流的液體開始發(fā)生回落時的流速值。液體在井底不斷積聚，增大儲層靜水壓頭，使井筒多相流不穩(wěn)定（流型發(fā)生變化），氣體在井筒的流態(tài)也開始從環(huán)霧流轉變?yōu)闇u流進而轉變?yōu)槎稳?隨著積聚的液體增加井底壓力，使氣體流速進一步降低，最終轉變?yōu)榕萘?，當井底壓力超過氣藏壓力時，氣井停止生產(chǎn)。

二、氣井中積液的判斷

根據(jù)流動斷面氣液相的流速以及氣相與液相的含量，氣體在井筒中存在四種流態(tài)，泡狀流、段塞流、環(huán)流、霧狀流。投產(chǎn)初期井筒內(nèi)氣體流速較高，油管內(nèi)流型主要為霧流，隨著生產(chǎn)時間的延長，氣產(chǎn)量下降產(chǎn)液量升高，如果產(chǎn)氣量持續(xù)遞減，逐漸出現(xiàn)段塞流和泡流，氣體無法把液體帶到地面，如果不及時采取排水采氣措施或采取措施不當，氣井產(chǎn)量會持續(xù)降低直至報廢。

目前診斷氣井積液的方法主要有三類：生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法、生產(chǎn)測試法、臨界流量法：

①生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法：通過對比井口油套壓、產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量等數(shù)據(jù)，與正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)相比較，若這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯異常情況可判斷積液。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：產(chǎn)量迅速下降;油套壓差增加;套壓、產(chǎn)氣量呈鋸齒形周期性波動，二者呈相反變化趨勢。

②生產(chǎn)測試法：生產(chǎn)或關井狀態(tài)下向氣井井內(nèi)下入電子壓力計進行壓力剖面測試或采用其他儀器探測氣液界面，根據(jù)壓力梯度的變化或氣液界面的情況判斷氣井是否積液。

③氣井臨界攜液流量分析法：通過準確計算氣井的臨界流量，然后將實際的產(chǎn)量與臨界流量進行對比，若實際產(chǎn)量大于臨界流量，則氣井無積液，否則氣井積液。對于蘇里格氣田低壓低產(chǎn)氣井，由于其產(chǎn)水量小，在油管內(nèi)沒有形成連續(xù)的液流，因此，油管內(nèi)氣體的流速是影響氣井排液的重要因素。氣體流速越大，其排液能力越強。

三、排水采氣技術

（1）優(yōu)選管柱排水采氣工藝

優(yōu)選管柱排水采氣工藝是在有水氣井開采的中后期，重新調(diào)整自噴管柱的大小，減少氣流的滑脫損失，以充分利用氣井自身能量的一種自力式氣舉排水采氣方法。在設計自噴管柱時，可以應用下文講述的數(shù)學模式，確定出臨界流量與臨界流速，這樣才能確保連續(xù)排液。隨著氣流沿著自噴管柱舉升高度的增加，氣流速度也相應的增加，如果井底自噴管柱管鞋處的氣流流速能夠達到連續(xù)排液的臨界流速或者以上，就可以保證流入井筒的全部地層水被連續(xù)排出。當氣流從自噴管柱中流出時，應該建立適當?shù)摹⒑侠淼淖畲髩毫?，用以保證井口有足夠的壓能將天然氣輸進集氣管網(wǎng)并傳輸給用戶單位。因而，優(yōu)選合理管柱的內(nèi)容包含以下兩個方面：對排液能力比較好、流速比較高，產(chǎn)水量比較大的天然氣井，可適當?shù)姆糯蠊軓缴a(chǎn)，如此便能達到提高井口壓力，減少阻力損失，增加產(chǎn)氣量的目的;對于生產(chǎn)中后期的天然氣井，因產(chǎn)量與井底壓力都已降低，排水能力較差，所以必須相應的更換小管徑油管，即采用小油管生產(chǎn)，以增強氣流的攜液能力，減少或排除井底積液，使天然氣井能夠正常生產(chǎn)，延長氣井的自噴采氣期。

（2）泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣（簡稱泡排）就是向井底注入某種與水產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的表面活性劑即起泡劑，起泡劑的作用是降低水的表面張力，加入起泡劑后水的表面張力隨表面活性劑濃度增加而迅速降低，表面張力隨濃度下降的速度體現(xiàn)了起泡劑的效率，當起泡劑注入濃度大于臨界膠束濃度時，表面張力隨濃度變化不大。注入井內(nèi)的起泡劑借助于天然氣流的攪動，把水分散并產(chǎn)生大量含水泡沫，并且其密度較低。從而改變了井筒內(nèi)水氣流態(tài)，這樣在地層能量不變的情況下，提高了天然氣井的帶水能力，把地層水舉升到地面。同時，加入的起泡劑也提高了氣泡流態(tài)的鼓泡高度，較少氣體滑脫損失

（3）氣舉排水采氣工藝

氣舉排水采氣（簡稱氣舉）是將高壓氣體（天然氣或氮氣）注入井內(nèi)，借助氣舉閥實現(xiàn)注入氣與地層產(chǎn)出流體混合，降低注氣點以上的流動壓力梯度，減少舉升過程中的滑脫損失，排出井底積液，增大生產(chǎn)壓差，恢復或提高氣井生產(chǎn)能力的一種人工舉升工藝。

（4）射流泵排水采氣工藝

射流泵的工作件是噴嘴、喉道和擴散管，噴嘴是引擎，喉道是泵。地面泵提供的高壓動力流體通過噴嘴形成高速射流噴出，動力液總壓頭幾乎全部轉換為速度頭，使混合室內(nèi)壓力下降。地層液體在沉沒壓力作用下進入混合室高速射流周圍。由于射流質(zhì)點的橫向紊動，地面泵提供的高壓動力流體與井底積液發(fā)生混摻作用，井底積液不斷地被卷入隨射流一起流入喉道，并逐漸與之充分混合和獲得能量。此時總壓頭仍主要以速度頭存在。隨著擴散管的逐漸擴大，混合液的流速不斷降低，而壓力則隨之升高，即速度頭逐漸轉換為壓頭隨著壓力的升高，最后克服混合流靜液柱壓力，地層液和動力液一起被舉升至地面。

結論

排水采氣工藝技術是氣田開發(fā)的一條基本措施，本文研究了幾種常用的排水采氣工藝。在分析井筒流態(tài)的基礎上，根據(jù)氣井積液規(guī)律，對優(yōu)選管柱，泡沫排水采氣工藝，氣舉排水采氣工藝，射流泵排水采氣工藝進行簡要介紹。分析其技術特點，為今后排水采氣工藝措施的應用提供思路。

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