CN105114043B - 一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统及方法，包括气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统和水下控制单元，气井气举部分包括井下气举阀、气举流量调节阀及气举附属管线；射流器增压部分包括深水高压射流器、引射气流量调节阀及附属管线；乙二醇注入系统包括乙二醇注入阀及液飞线，所述的水下控制单元采集气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统的信号并对气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统进行控制，所述的水下控制单元通过脐带缆通讯连接海上生产平台控制系统，以代替水下离心式电动压缩机的常规方案，降低深水气田后期开发成本，降低水下井口废弃压力，延长生产年限，提高气井的采收率。

Description

一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统及方法

技术领域

本发明涉及深水油气开发技术领域，尤其涉及一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统及方法。

背景技术

深水油气开发通常按水深加以区别：水深400m以内为常规水深，400m-1500m为深水，超过1500m为超深水。随着深水气田气井地层压力的降低和产水量的增加，气井的携液能力变差，产量急剧下降，严重时气井被水淹而停喷，这时气井进入了排水采气阶段，可采用优选管柱、泡排、气举、柱塞举升、电潜泵、射流泵和螺杆泵等多种成熟的排水采气工艺技术，以提高气井的采收率。

由于水下井口处在水深400-1500m的海底深处，从水下井口采气树输出来的天然气需要克服海底管道内壁摩阻、水力摩阻、高度差等因素形成的较大的井口回压（水深1000米时，可高达13MPa左右），才能到达海上生产平台生产分离器。当气井进入了排水采气生产期，井口回压对气举排水采气井采收率的影响将更加突出，如果接入同一海管的相邻气井生产时井口压力较高，那么排水采气气井的井口回压将更高。为了降低排水采气气井的井口回压，改善排水采气的效果，降低水下井口废弃压力，提高气井的采收率，国外深水油气田通常的做法是在水下安装离心式电动压缩机，对低压气井产出的天然气增压后输入海底管道，优点是排量大，排水采气气井的井口回压稳定，但缺点也突出：（1）水下安装离心式电动压缩机技术要求高，设施体积大，需要额外安装动力脐带缆，设备采购及安装费用昂贵；（2）水下离心式电动压缩机故障率高，每半年需要进行一次检修，检修时间较长，影响气田产量；（3）水下离心式电动压缩机消耗电量大，生产作业费用高。

为了克服上述缺点，有必要开发一种较为经济的降低深水气田气举排水采气井口回压的系统，用于替代水下离心式电动压缩机的常规方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统及方法，以代替水下离心式电动压缩机的常规方案，降低深水气田后期开发成本，降低水下井口废弃压力，延长生产年限，提高气井的采收率。

本发明所采用的技术方案是：一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，包括气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统和水下控制单元，所述的气井气举部分包括井下气举阀、气举流量调节阀及气举附属管线；所述的射流器增压部分包括深水高压射流器、引射气流量调节阀及附属管线；所述的乙二醇注入系统包括乙二醇注入阀及液飞线，所述的水下控制单元采集气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统的信号并对气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统进行控制，所述的水下控制单元通过脐带缆通讯连接海上生产平台控制系统。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的气井气举部分通过气举流量调节阀及气举附属管线连接至高压气井，所述的射流器增压部分通过引射气流量调节阀及引射附属管线连接至高压气井，气井气举部分和射流器增压部分的动力气体均来自于深水气田的高压气井，所述的深水高压射流器的旁通管线上设有调节阀。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的乙二醇注入系统由深水气田水合物抑制系统的一部分，并与相应的乙二醇注入阀、流量计三及液飞线组成。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的气举附属管线上、气举流量调节阀与高压气井之间还设有流量计一，所述的引射附属管线上、引射气流量调节阀与高压气井之间还设有流量计二。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的深水高压射流器的低压端与被气举低压井之间的管线上设有压力温度传感器，所述的压力温度传感器电连接水下控制单元。

本发明所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的方法，包括系统启动操作步骤和系统关停操作步骤，所述的系统启动操作步骤包括：

（a）导井：通过开关水下生产管汇阀门将所选高压气源井导入高压气源井管汇，将被气举井导入射流器低压端管汇；

（b）注入乙二醇：通过乙二醇注入阀低流量注入乙二醇；

（c）开启高压气源井：按照水下井口操作规程开启高压气源井；（d）气举：通过气举流量调节阀逐渐增加气举气流量；

（e）启动射流器：当被气举井的井口压力温度传感器显示井口压力及温度均上升到合理水平，逐渐引射气流量调节阀增大射流器动力气流量，将被气举井天然气进行增压；

所述的系统关停操作步骤包括：

（f）调低流量：根据压力温度传感器所显示数值，同步将气举流量调节阀、引射气流量调节阀调小，并将调节阀开度调大，直至流量计一、流量计二流量读数显示为0；

（g）关闭高压气源井：按照水下井口操作规程关闭高压气源井；

（h）停止注入乙二醇：通过乙二醇注入阀逐渐调小乙二醇流量，直至流量计三读数显示为0。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）系统结构简单、体积小；（2）设备可靠性相对较高，检修周期长；（3）降低气举井井口回压，减少了气举作业时套管承压高而损坏的可能性；（4）最大程度地降低水下井口的废弃压力，提高气举排水采气效率；（5）节约电能；（6）节约深水气田后期开发生产作业成本；本系统可以应用到深水气田水下井口气举排水采气工艺之中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统主体示意图；

图2是本发明的系统工作原理示意图。

图中：1、水下控制单元，2、气举流量调节阀，3、高压射流器，4、引射气流量调节阀，5、乙二醇注入阀，6、脐带缆，7、海上生产平台控制系统，8、高压气井，9、调节阀，10、流量计三，11、流量计一，12、流量计二，13、压力温度传感器。

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，包括气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统和水下控制单元1，所述的气井气举部分包括井下气举阀、气举流量调节阀2及气举附属管线；所述的射流器增压部分包括深水高压射流器3、引射气流量调节阀4及附属管线；所述的乙二醇注入系统包括乙二醇注入阀5及液飞线，所述的水下控制单元1采集气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统的信号并对气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统进行控制，所述的水下控制单元1通过脐带缆6通讯连接海上生产平台控制系统7，在水下井口安装气举管柱，气举管柱上有气举阀，动力气源来自于高压气井8，气举流量调节阀2控制适当的流量后进入被气举低压井油套环空，经气举阀进入油管，射流器增压部分包括高压射流器3及引射气流量调节阀4组成，动力气源同样来自于高压气井8，低压端物流有气举气、来自于被气举井的气层气及地层水，低压端物流经射流器增压后与其他正常生产井一起进入海管，流向海上生产平台。

其中，在本实施例中，所述的气井气举部分通过气举流量调节阀2及气举附属管线连接至高压气井8，所述的射流器增压部分通过引射气流量调节阀4及引射附属管线连接至高压气井8，气井气举部分和射流器增压部分的动力气体均来自于深水气田的高压气井8，所述深水高压射流器3的旁通管线上设有调节阀9。

其中，在本实施例中，所述的乙二醇注入系统由深水气田水合物抑制系统的一部分，并与相应的乙二醇注入阀5、流量计三10及液飞线组成。

其中，在本实施例中，所述的气举附属管线上、气举流量调节阀2与高压气井之间还设有流量计一11，所述的引射附属管线上、引射气流量调节阀4与高压气井8之间还设有流量计二12。

其中，在本实施例中，所述的深水高压射流器3的低压端与被气举低压井之间的管线上设有压力温度传感器13，所述的压力温度传感器13电连接水下控制单元1。

本发明所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的方法，包括系统启动操作步骤和系统关停操作步骤，所述的系统启动操作步骤包括：

（a）导井：通过开关水下生产管汇阀门将所选高压气井8导入高压气源井管汇，将被气举井导入射流器低压端管汇；

（b）注入乙二醇：通过乙二醇注入阀5低流量注入乙二醇；

（c）开启高压气源井：按照水下井口操作规程开启高压气井8；（d）气举：通过气举流量调节阀2逐渐增加气举气流量；

（e）启动射流器：当被气举井的井口压力温度传感器13显示井口压力及温度均上升到合理水平，逐渐引射气流量调节阀4增大射流器动力气流量，将被气举井天然气进行增压；

所述的系统关停操作步骤包括：

（f）调低流量：根据压力温度传感器13所显示数值，同步将气举流量调节阀2、引射气流量调节阀4调小，并将调节阀9开度调大，直至流量计一11、流量计二12流量读数显示为0；

（g）关闭高压气井：按照水下井口操作规程关闭高压气井8；

（h）停止注入乙二醇：通过乙二醇注入阀5逐渐调小乙二醇流量，直至流量计三10读数显示为0。

本发明的工作原理如图2所示，一般深水气田会存在多口高压气源井及多口低压气举井，根据射流器的工作能力大小，动力气源可通过高压气源井管汇同时由若干口高压气源井供应，低压端物流也可以通过低压端管汇同时来自于若干口低压气举井，由相应的水下管汇进行开关阀门导井即可。图中仅以一口高压气源井及一口低压气举井组成的系统为例进行说明。

通过流量计一11可获得低压井的气举气流量；通过流量计二12可获得射流器的动力气源流量；通过流量计三10可获得乙二醇（水合物抑制剂）的注入流量；通过压力温度传感器13可获得被气举井油嘴下游（或射流器低压端）的物流压力与温度；流量计一11、流量计二12、流量计三9、压力温度传感器13所获得的数据均为4-20mA的模拟信号，水下控制单元1将其转换成数字信号，通过脐带缆6通讯（以太网）传回海上生产平台控制系统7。

气举流量调节阀2用于调节被气举低压井的气举气流量，阀门关小，气举气流量减小，阀门开大，气举气流量增大；引射气流量调节阀4用于调节射流器的动力气源流量，阀门关小，动力气源流量减小，阀门开大，动力气源流量增大；乙二醇注入阀5用于调节乙二醇的注入流量，阀门关小，乙二醇流量减小，阀门开大，乙二醇流量增大；调节阀9用于调节高压气源井的天然气产量，如果高压气源井的天然气产量较小，以至于不能提供足够的气举气及引射气，调节阀4将处于关闭状态；气举流量调节阀2、引射气流量调节阀4、乙二醇注入阀5、调节阀9由液压控制，液压源及控制信号均来自于海上生产平台控制系统，通过脐带缆及水下控制单元提供。

本发明所述气举流量与引射气流量的调节优化：（1）气举流量调节阀2的控制模式有手动、自动和串行，可在海上生产平台控制系统人机界面选择。在自动模式下，可将流量计一11的数值调节至设定值，以保证气举流量稳定；在串行模式下，当井口温度低于设定点时，则将压力温度传感器的温度信号作为输入，气举流量调节阀2开度增大，提高气举气流量，反之亦反，以保证气举效果，当井口温度大于设定点时，则将流量计一11的流量信号作为输入，按照设定的流量值调节气举流量调节阀2的开度。（2）引射气流量调节阀4的控制模式有手动、自动和串行，可在海上生产平台控制系统人机界面选择。在自动模式下，可将流量计二12的数值调节至设定值，以保证引射气流量稳定；在串行模式下，当井口压力高于设定点，则将压力温度传感器的压力信号作为输入，引射气流量调节阀4开度增大，提高引射气流量，反之亦反，当井口压力低于设定点，则将流量计二12的流量信号作为输入，按照设定的流量值引射气流量调节阀4的开度。（3）调节阀9的控制模式有手动和自动，可在海上生产平台控制系统人机界面选择。在自动控制模式下，以流量计一11与流量计二12的流量值之和（F，万方/天）作为输入信号，将高压气源井产量（Q，万方/天）手动输入海上生产平台控制系统作为设定点，当F小于Q，则调节阀9开度增大，反之亦反，在提供充足的气举气及引射气的同时，使高压气源井的天然气产量最大化。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，其特征在于，包括气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统和水下控制单元，所述的气井气举部分包括井下气举阀、气举流量调节阀及气举附属管线；所述的射流器增压部分包括深水高压射流器、引射气流量调节阀及附属管线；所述的乙二醇注入系统包括乙二醇注入阀及液飞线，所述的水下控制单元采集气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统的信号并对气井气举部分、射流器增压部分、乙二醇注入系统进行控制，所述的水下控制单元通过脐带缆通讯连接海上生产平台控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，其特征在于：所述的气井气举部分通过气举流量调节阀及气举附属管线连接至高压气井，所述的射流器增压部分通过引射气流量调节阀及引射附属管线连接至高压气井，气井气举部分和射流器增压部分的动力气体均来自于深水气田的高压气井，所述深水高压射流器的旁通管线上设有调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，其特征在于：所述的乙二醇注入系统由深水气田水合物抑制系统的一部分，并与相应的乙二醇注入阀、流量计三及液飞线组成。

4.根据权利要求2所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，其特征在于：所述的气举附属管线上、气举流量调节阀与高压气井之间还设有流量计一，所述的引射附属管线上、引射气流量调节阀与高压气井之间还设有流量计二。

5.根据权利要求1所述的一种提高深水气田气举排水采气采收率的系统，其特征在于：所述的深水高压射流器的低压端与被气举低压井之间的管线上设有压力温度传感器，所述的压力温度传感器电连接水下控制单元。

6.一种提高深水气田气举排水采气采收率的方法，其特征在于：包括系统启动操作步骤和系统关停操作步骤，所述的系统启动操作步骤包括：

（a）导井：通过开关水下生产管汇阀门将所选高压气源井导入高压气源井管汇，将被气举井导入射流器低压端管汇；

（b）注入乙二醇：通过乙二醇注入阀低流量注入乙二醇；

（c）开启高压气源井：按照水下井口操作规程开启高压气源井；

（d）气举：通过气举流量调节阀逐渐增加气举气流量；

（e）启动射流器：当被气举井的井口压力温度传感器显示井口压力及温度均上升到合理水平，逐渐引射气流量调节阀增大射流器动力气流量，将被气举井天然气进行增压；

所述的系统关停操作步骤包括：

（f）调低流量：根据压力温度传感器所显示数值，同步将气举流量调节阀、引射气流量调节阀调小，并将调节阀开度调大，直至流量计一、流量计二流量读数显示为0；

（g）关闭高压气源井：按照水下井口操作规程关闭高压气源井；

（h）停止注入乙二醇：通过乙二醇注入阀逐渐调小乙二醇流量，直至流量计三读数显示为0。