CN105443088B - 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 - Google Patents
低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105443088B CN105443088B CN201610020825.9A CN201610020825A CN105443088B CN 105443088 B CN105443088 B CN 105443088B CN 201610020825 A CN201610020825 A CN 201610020825A CN 105443088 B CN105443088 B CN 105443088B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- well
- atomizer
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 72
- 241000521257 Hydrops Species 0.000 claims abstract description 61
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 claims abstract description 61
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 21
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 19
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims description 17
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 17
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 17
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims description 12
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 210000000664 rectum Anatomy 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims description 4
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 163
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000009688 liquid atomisation Methods 0.000 description 2
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000009096 changqing Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/122—Gas lift
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Special Spraying Apparatus (AREA)
Abstract
本发明属于排水采气工艺技术领域，具体提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺，其将井筒作为一个良好的气液分离器，将套管中的气体引入拉瓦尔管形成超音速气流；利用套管气压高于油管气压的特点，将井内积液通过油管引入到拉瓦尔管的超音速区域，形成双流体超音速雾化技术。并通过数字化采气的控制方法，使进入雾化器的进出口压力比达到雾化条件，通过定压阀开关技术及大直径超长管节流降压技术，控制了进入雾化器的最大积液流量，达到雾化排液的气液比要求，并解决了雾化器易堵塞的关键技术问题。本发明可以有效地利用井内能量进行雾化排液，解决井内积液问题，提高采气速度，降低采气成本。
Description
技术领域
本发明属于排水采气工艺技术领域，具体提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺。
背景技术
长庆气田是典型的“三低”气藏。随着国内天然气需求的增大，开发规模越来越大，地层压力越来越低，井内积液越来越严重，甚至到了间歇性开关井采气的阶段，排水采气成为制约气井产能及开采速度的最大制约因素，中石油不得不花费大量的资金及科研力量去开发排水采气技术。自气田开采以来，排除井内积液的问题，就一直困扰着相关的采气部门，至今已进行过如下的排水采气方法，均一直不能得以有效的解决。
1.注甲醇排水采气，运行成本费用高，效果差，不能满足排除积液的要求。
2.泡沫排水采气，效果差，运行成本费用高，也不能充分排除井内积液。
3.柱塞排水采气因开关井时间长，也严重制约了气井的产量，也不太适用。
4.井内雾化排液，分别采用过旋流雾化和超音速雾化排液，均因其技术性能不过关，不能得以在气田推广应用。
以上技术的共同点就是利用井内气体将积液排出井外，但当气井的产量低于5000方/天时，排液效果均不理想，甚至不起作用。
当前气井的积液现象十分严重，给气井的正常生产带来了十分不利的影响，虽然釆用了各种各样的排水釆气技术，但均不能很好地解决排液问题。其中超音速雾化器在井内不能发挥作用的原因有两个。
1.当雾化器在液面上部时，因井口油管釆气压力高达3MPa，气井产量低5000方／天，油管内气体流速太小，0.6米／秒，相当于二级到三级的风速，井内气体不能将液体带入拉瓦尔雾化器，不能进行雾化，积液仍停留在井内。
2.当雾化器下入液面以下时，进入雾化器的气液比例太小,难以实现雾化,即使少量雾化后的液体由于没有气体及时跟进，雾化液体又回落到雾化器上部，无法再雾化。仍形成二次积液将井压住不能增产。
因此，当前的超音速雾化不具备雾化功能和雾化条件，需要重新对其进行研究与试验。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，针对超音速雾化器不能在井内实现雾化的原因，对其进行优化配套，提供一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺。
为此，本发明提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，其技术方案是：低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，包括套管、油管以及雾化器，其中油管位于套管内，雾化器设于油管内，所述雾化器的进液口和雾化出口与油管内壁之间的环空通过封隔器封隔，雾化器内部设有拉瓦尔管，所述雾化出口位于拉瓦尔管上端出口处的上方，并与该出口处相通，所述拉瓦尔管上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位；所述进液口通过进液通道与拉瓦尔管上端的超音速部位连通；拉瓦尔管下端的入口部位通过进气通道连通开设于油管上的油管井气孔。
上述拉瓦尔管设于一腔室中，该腔室的上端与雾化出口连通，同时该腔室的位于拉瓦尔管超音速部位处的侧壁上开设有积液入口，所述进液通道与该积液入口连通；所述腔室的位于拉瓦尔管下端入口部位处的侧壁上开设有通孔，所述进气通道与该通孔连通。
上述油管上设有能够对进入雾化器进液流量进行控制的节流管。
上述节流管盘装在油管中，节流管的孔径不小于3mm。
上述节流管的孔径为3mm，其长度为230m-250m。
上述节流管的入口连接有定压阀；该定压阀与井外的控制设备电连接。
上述定压阀的额定压力为3MPa，其耐温温度为120℃，其微开启程度达到等效通径3mm以上。
上述进液通道以及进气通道上分别连接有筛管；所述筛管的孔径小于1.5mm；所述筛管的内径不小于50mm；所述筛管的外径小于60mm；所述筛管的长度为1-2m。
上述雾化器的下入位置位于井内液面以上1-3米处；雾化器以下被称为尾管的管柱的长度满足关系式：尾管长度＝102×生产压差，其中尾管长度的单位为米，生产压差的单位为MPa。
一种低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，包括如下步骤：
（1）釆用带压作业起出气井内的采气管柱；
（2）釆用钢丝作业探井内液面深度，确定液面深度及液面高度并实探出井内沉砂深度及厚度；
（3）当砂堵气层后，采用连续油管进行冲砂，使砂面位置符合采气要求，防止井内砂子将雾化器冲蚀损坏；
（4）下入300-600米的尾管后，再下入雾化器，确保雾化器在液面以上1-3米；
（5）将管柱下入预定深度后，安装好井口；
（6）此时，油套管压力应处于平衡状态，通过关井，若井口压力大于输气管道压力2.5倍时，则开井采气；若关井压力达不到雾化要求的压力比时，则借助其它气源进行雾化排液；
（7）若套管压力小于油管压力2倍时，开始计量3MPa压力下，油管内气体的体积流量，若产气量达到井口压力下，油管体积的气体量后，则关井待压力恢复到开井条件；
（8）记录好油套压及产量；
（9）通过一段时间的采气后，若产量下降，通过关井方式若发现油、套管压力不能平衡，则说明雾化器上部形成了积液；则将套管内的气体压力输入到油管中来，让油、套管气体压力平衡，进而使雾化后的积液再次压入套管内，降低采气油管内液柱形成的压力对地层的回压，恢复部分地层能量，将井内液体重新雾化；
（10）对排水釆气进行前后对比分析，包括雾化效果，增产效果，稳产时间以及前后的经济效益对比。
本发明的有益效果：本发明可以有效地解决产气量低于5000方/天气井的排水采气问题。本发明将气液分离技术，双流体雾化技术，超音速雾化技术相结合，能有效控制气液的雾化比，防止井内颗粒物对雾化器的堵塞，达到良好的雾化作用，进一步解决气井的积液问题。
本发明通过用流体力学的理论，得出了气井内雾化的充分和必要条件，井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化，排除井内积液，即：雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上；雾化粒径30-50um。
本发明将井筒作为一个良好的气液分离器，让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速，让井内的积液通过油管进入超音速部位，实现双流体超音速雾化。本发明在油管上设计细长的节流管来达到对进入雾化器进液流量的控制，并将细长管盘装在油管当中，作为采气管柱下入井内。最小节流孔的直径≥3mm，可以有效防止井内液体中的颗粒对其形成无法解除的堵塞。本发明在油管上通过一个定压阀自动开关，控制油、套压差达不雾化条件时，实现关闭，防止积液不雾化进入雾化器上部形成新的积液。当井内油套管压力达不到气化要求时，可以应用数字化采气技术实现自动开关井。
本发明可以充分地雾化井内积液，其雾化量可以达到0.3-1方/天，产气量为5000-10000方/天。油套压差达到3-4MPa，可连续排水采气；其适用于采气过程中需频繁提产携液的采气井；可以排除井内积液对气井产能的影响，提高采气速度，进一步降低天然气井的低成本开发，具有很好的社会和经济效益。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明工艺原理图；
图2是本发明的双流体超音速雾化原理图。
附图标记说明：1、油管； 2、套管； 3、天然气； 4、油管井气孔； 5、雾化气液；6、雾化出口；7、上封隔器；8、积液入口；9、拉瓦尔管；10、下封隔器；11、进液口；12、气井积液；13、油管内积液；14、套管内天然气流；15、油管内积液流；16、尾管；17、进液通道；18、进气通道；19、腔室。
具体实施方式
实施例1：
本发明针对超音速雾化器不能在井内实现雾化的原因，进行剖析，对其进行优化配套，使之成为雾化排液的专用技术。首先通过流体力学的理论，得到气井内雾化的充分和必要条件，井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化，排除井内积液，即：雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上；雾化粒径30-50um。
由于气体具有可压缩性能，在地面一定气体压差下，能够雾化的技术参数当其置于井内高压环境时不适用，其遵循等熵原理。拉瓦尔管能达到超音速，拉瓦尔管要达到超音速，其进、出口压力比最小要达到2：1，即，套管压力须为油管压力的2-3倍，才能达到雾化条件。
只有当雾化效果，即雾化后的粒径达到30-50um后，井内低产低速的气流速度才能将微雾状的液体排出井外，实现雾化排液。
本发明的双流体超音速雾化工艺技术原理：将井筒作为一个良好的气液分离器，让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速，让井内的气井积液12，在套管内气压的作用下，通过油管进入拉瓦尔管的超音速部位，实现气、液双流体超音速雾化，如图1所示。将气、液分别引入拉瓦尔管入口和出口。井内积液通过节流减压，形成低压，低速的油管内液流，流入拉瓦尔管的超音速区域后，其积液中溶入的气体因突然降压后，会猛烈膨胀，超音速气流将液滴撕裂成液膜，进而变成微小的雾滴，以实现雾化作用。气、液的流速差异越大，这种雾化效果会越显著，雾化效果会越好。常用的气液两相流喷枪，就是采用这个原理。但常用的双流体喷枪，由于喷枪的等直径结构,通过节流降压后，产生的最大气体流速为音速，即使再增加节流器前后压差后，其出口端的气流速度也不会形成超音速，其雾化效果受到限制，而拉瓦尔管渐缩-渐扩的特殊结构,使得气体通过拉瓦尔管能形成超音速，达到最好的雾化效果。 常规双流体喷枪，由于通过雾化器的气流和液流的通道是很小的间隙，其雾化枪头在地面使用条件下都容易堵塞，所以更不能下入井内。拉瓦尔管的节流器当产量达到5000-10000方/天，并形成超音速时，其节流器的最小孔径可达到1.7-3mm，由于拉瓦尔管的特殊结构, 不易堵塞，井内的颗粒基本都能通过，不用维护，适用于井下节流雾化。
参见图1、图2，本发明低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，包括套管2、油管1以及雾化器，其中油管1位于套管2内，雾化器设于油管1内，所述雾化器的进液口11和雾化出口6与油管1内壁之间的环空通过封隔器封隔，其中进液口11与油管1内壁之间的环空通过下封隔器10封隔，雾化出口6与油管1内壁之间的环空通过上封隔器7封隔；雾化器内部设有拉瓦尔管9，所述雾化出口6位于拉瓦尔管9上端出口处的上方，并与该出口处相通，所述拉瓦尔管9上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位，经雾化出口6排出雾化气液5；所述进液口11通过进液通道17与拉瓦尔管9上端的超音速部位连通，将连通气井积液12的油管内积液13引入到拉瓦尔管9上端的超音速部位，此时油管内积液13经进液通道17形成油管内积液流15流向拉瓦尔管9上端的超音速部位。拉瓦尔管9下端的入口部位通过进气通道18连通开设于油管上的油管井气孔4，而套管中的天然气3产生的套管内天然气流14则通过进气通道18流入拉瓦尔管9下端的入口，形成积液雾化的超音速气流条件。
本实施例可以有效地利用井内能量进行雾化排液，解决井内积液问题，提高采气速度，降低采气成本。
本实施例的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，包括如下步骤：
（1）釆用带压作业起出气井内的采气管柱；
（2）釆用钢丝作业探井内液面深度，确定液面深度及液面高度并实探出井内沉砂深度及厚度；
（3）当砂堵气层后，采用连续油管进行冲砂，使砂面位置符合采气要求，防止井内砂子将雾化器冲蚀损坏；
（4）下入300-600米的尾管后，再下入雾化器，确保雾化器在液面以上1-3米；
（5）将管柱下入预定深度后，安装好井口；
（6）此时，油套管压力应处于平衡状态，通过关井，若井口压力大于输气管道压力2.5倍时，则开井采气；若关井压力达不到雾化要求的压力比时，则借助其它气源进行雾化排液；
（7）若套管压力小于油管压力2倍时，开始计量3MPa压力下，油管内气体的体积流量，若产气量达到井口压力下，油管体积的气体量后，则关井待压力恢复到开井条件；
（8）记录好油套压及产量；
（9）通过一段时间的采气后，若产量下降，通过关井方式若发现油、套管压力不能平衡，则说明雾化器上部形成了积液；则将套管内的气体压力输入到油管中来，让油、套管气体压力平衡，进而使雾化后的积液再次压入套管内，降低采气油管内液柱形成的压力对地层的回压，恢复部分地层能量，将井内液体重新雾化；
（10）对排水釆气进行前后对比分析，包括雾化效果，增产效果，稳产时间以及前后的经济效益对比。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述拉瓦尔管9设于一腔室19中，该腔室19的上端与雾化出口6连通，同时该腔室19的位于拉瓦尔管9超音速部位处的侧壁上开设有积液入口8，所述进液通道17与该积液入口8连通；所述腔室19的位于拉瓦尔管9下端入口部位处的侧壁上开设有通孔，所述进气通道18与该通孔连通。油管1内设有对进入雾化器进液流量进行控制的节流管。节流管盘装在油管1中，节流管的孔径不小于3mm。所述节流管的孔径为3mm，其长度为230m-250m。所述节流管的入口连接有定压阀，该定压阀与井外的控制设备电连接。所述定压阀的额定压力为3MPa，其耐温温度为120℃，其微开启程度达到等效通径3mm以上。所述进液通道17以及进气通道18上分别连接有筛管；筛管的孔径小于1.5mm；筛管的内径不小于50mm；筛管的外径小于60mm；筛管的长度为1-2m。
本实施例利用大通径超长度节流管而不是节流器来节流降压，使其进入雾化器的积液流量在最大压差下（3-4MPa），控制在1000升/天，满足井内雾化排液量的要求。使进入雾化器的积液压力低于进气压力（从套管供压7MPa降为3.5MPa，接近油管压力），使进入雾化器的液体流速远远小于气体的流速，起到控制进入雾化器气液比的作用，确保雾化效果。进而使积液入口径增大，起到防堵作用，并降低了进液流量，达到其在井内工作的可靠性。通过计算，其节流管的孔径增大到3mm，长度约为240m，并将其盘入油管内，作为采气管柱下入井内。当不采用节流管进行降压而采用节流器时，其最大孔径为0.8mm，下入井内后很容易堵塞，采用这种结构解决了节流器降压易堵塞的问题。
套管中的天然气3的压力作用在套管内积液的表面上。在采气过程中，由于油管套之间形成一个连通器，油管内液柱高度形成的压差应等于套管中的气压。当套管内的液面接近于雾化器时，液体进入雾化器的压差也就是油管生产压差。当排液后，套管内液面下降，当下降的液面高度形成的压力与套管中气体的压力相等时，液体的出口压差变为零。此时，会带来一个严重的问题，生产压差最大达到3-4MPa时，若要控制积液进入雾化器的流量，达到其能雾化的气液比（167︰1），是个非常困难的事件。只有采用大通径超长度节流降压技术，才能达到限制流量，并增大进液通道，起到防止井内较小颗粒堵塞雾化器的要求。
本实施例的节流管的入口连接有定压阀，该定压阀与井外的控制设备电连接。所述定压阀的额定压力为3MPa，其耐温温度为120℃，其微开启程度达到等效通径3mm以上。利用定压阀的开关作用，当套管压力低于油管压力2倍时，关闭进液通道不让液体进入液化器，防止不起雾化作用。当积液进入雾化器后，会在雾化器上部形成二次积液。根据其雾化条件，采气时地面油管压力约为3MPa，套管压力最低要达到6MPa，才能雾化，因此，井内定压阀的额定压力设计为3MPa，其耐温要达到120℃，其微开启程度达到等效通径3mm以上。
本实施例的进液通道17以及进气通道18上分别连接有筛管；筛管的孔径小于1.5mm；筛管的内径不小于50mm；筛管的外径小于60mm；筛管的长度为1-2m。利用孔径小于1.5mm的筛管，防大粒径颗粒堵塞。在进气通道和进液通道上分别连接一个细筛管，防止进入大直径的颗粒将细管或喉管堵塞，确保雾化器能在井下正常工作。而其内径不小于50mm，外径小于60mm，长度为1-2m，确保其最大的过液过气量，防止杂质堵塞。其中一个筛管连接在进液定压阀的入口上，另一个筛管连接在雾化器气体的入口上（即进气通道的入口上）。
本实施例的雾化器的下入位置位于井内液面以上1-3米处；雾化器以下被称为尾管16的管柱的长度满足关系式：尾管长度（米）＝102×生产压差（MPa）。 通过前面的论述，雾化器若要正常工作，须采用气液两相流体的流速差异进行雾化，因此，只能下在井内液面以上位置。雾化器入井前须通过探测液面的位置，将雾化器下入井内液面位置以上1-3米即可。雾化器以下的管柱称为尾管，其作用是将井内积液，通过作用在液面的套管压力输送到雾化器中进行雾化。因此，尾管的长度取决于井内套管压力与油管压力之差。 若雾化器在气液界面以上，可直接排水采气，不需借用其它气源排除积液进行采气。但其最大排液深度为油套压差所形成的液柱高度，排液效果有限。若其在液面以下，需借助其他气源排液后，方可排水采气。当雾化器下入液面后，需借用其它气源将井内积液排除后，才能进行排水采气。若雾化能力达不到气井的产液能力，则井内积液会将雾化器淹没，起不到雾化效果。
本发明利用数字化采气的开关技术，实现开关井，使套、油压力比达到2：1的气化条件。利用数字化采气的控制方式，当套管压力与油管压力之比小于2:1时，开始计算油管压力下油管体积的气液雾化量后，再进行关井，进出口压力比达到3:1时，再开井进行雾化排液。以防雾化后的微小液滴再次沉降在雾化器的上部，逐渐形成二次积液。
本发明的雾化排水采气的技术要求：
（1）地层压力大于8MPa,在油管采气压力为3MPa，确保有最小的雾化条件。
（2）只有当套管压力大于油管压力2倍以上时，才能开井采气，使拉瓦尔管具有最低的气体膨胀雾化能力。
（3）当套管压力与油管压力之比小于2.0时，供液定压阀则自动关闭，防止液体进入拉瓦尔管不能雾化，反之，向拉瓦尔管供液。
（4）进入拉瓦尔管的天然气量与液体量大于通常的雾化比，在井筒条件下为167：1并使积液进雾化器的入口压力略大于油管压力0.2-0.4MPa。
（5）雾化器下入液面以上1-3米，雾化器下所连尾管长度不小于300米，不多于600米。
（6）因雾化器体积大，釆用带压作业方式下入。
（7）采用数字化数据录取相关采气参数。
（8）井口自动化关井时，须让油管内已雾化气体排出后才能关井，防止液滴沉降在油管内，形成二次积液。
本发明的工艺技术参数
（1）气层压力大于8MPa；
（2）套、油压力比大于2.0；
（3）产气量5000-10000方／天；
（4）产液量小于1000升／天；
（5）雾化粒径30-50um；
（6）井内3MPa下的气液雾化比大于167︰1；
（7）进液定压阀开启压差为3.0MPa；
（8）进液管内径大于3mm，长度大于240m。
本发明提供的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺的具体实施步骤如下：
（1）釆用带压作业起出气井内的采气管柱；
（2）釆用钢丝作业探井内液面深度，确定液面深度及液面高度并实探出井内沉砂深度及厚度；
（3）当砂堵气层后，采用连续油管进行冲砂，使砂面位置符合采气要求，防止井内砂子将雾化器冲蚀损坏；
（4）下入300-600米的尾管后，再下入雾化器，确保雾化器在液面以上1-3米；
（5）将管柱下入预定深度后，安装好井口；
（6）此时，油套管压力应处于平衡状态，通过关井，若井口压力大于输气管道压力2.5倍时，则开井采气；若关井压力达不到雾化要求的压力比时，则借助其它气源进行雾化排液，积液排除后，地层恢复的能量足以满足雾化器的能量消耗需求；
（7）若套管压力小于油管压力2倍时，开始计量3MPa压力下，油管内气体的体积流量，若产气量达到井口压力下，油管体积的气体量后，则关井待压力恢复到开井条件；
（8）记录好油套压及产量；
（9）通过一段时间的采气后，若产量下降，通过关井方式若发现油、套管压力不能平衡，则说明雾化器上部形成了积液；则将套管内的气体压力输入到油管中来，让油、套管气体压力平衡，进而使雾化后的积液再次压入套管内，降低采气油管内液柱形成的压力对地层 的回压，恢复部分地层能量，将井内液体重新雾化；
（10）对排水釆气进行前后对比分析，包括雾化效果，增产效果，稳产时间以及前后的经济效益对比。
综上，本发明可以有效地解决产气量低于5000方/天气井的排水采气问题。本发明将气液分离技术，双流体雾化技术，超音速雾化技术相结合，能有效控制气液的雾化比，防止井内颗粒物对雾化器的堵塞，达到良好的雾化作用，进一步解决气井的积液问题。
本发明通过用流体力学的理论，得出了气井内雾化的充分和必要条件，井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化，排除井内积液，即：雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上；雾化粒径30-50um。
本发明将井筒作为一个良好的气液分离器，让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速，让井内的积液通过油管进入超音速部位，实现双流体超音速雾化。本发明在油管上设计细长的节流管来达到对进入雾化器进液流量的控制，并将细长管盘装在油管当中，作为采气管柱下入井内。最小节流孔的直径≥3mm，可以有效防止井内液体中的颗粒对其形成无法解除的堵塞。本发明在油管上通过一个定压阀自动开关，控制油、套压差达不雾化条件时，实现关闭，防止积液不雾化进入雾化器上部形成新的积液。当井内油套管压力达不到气化要求时，可以应用数字化采气技术实现自动开关井。
本发明可以充分地雾化井内积液，其雾化量可以达到0.3-1方/天，产气量为5000-10000方/天。油套压差达到3-4MPa，可连续排水采气；其适用于采气过程中需频繁提产携液的采气井；可以排除井内积液对气井产能的影响，提高采气速度，进一步降低天然气井的低成本开发，具有很好的社会和经济效益。本发明适用于低压气井的排水采气技术领域。能够提升低压气井的开发效率，具有简单、经济、实用的特点，在三低气田推广应用前景广阔。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）釆用带压作业起出气井内的采气管柱；
（2）釆用钢丝作业探井内液面深度，确定液面深度及液面高度并实探出井内沉砂深度及厚度；
（3）当砂堵气层后，采用连续油管进行冲砂，使砂面位置符合采气要求，防止井内砂子将雾化器冲蚀损坏；
（4）下入300-600米的尾管后，再下入雾化器，确保雾化器在液面以上1-3米；
（5）将管柱下入预定深度后，安装好井口；
（6）此时，油套管压力应处于平衡状态，通过关井，若井口压力大于输气管道压力2.5倍时，则开井采气；若关井压力达不到雾化要求的压力比时，则借助其它气源进行雾化排液；
（7）若套管压力小于油管压力2倍时，开始计量3MPa压力下，油管内气体的体积流量，若产气量达到井口压力下，油管体积的气体量后，则关井待压力恢复到开井条件；
（8）记录好油套压及产量；
（9）通过一段时间的采气后，若产量下降，通过关井方式若发现油、套管压力不能平衡，则说明雾化器上部形成了积液；则将套管内的气体压力输入到油管中来，让油、套管气体压力平衡，进而使雾化后的积液再次压入套管内，降低采气油管内液柱形成的压力对地层的回压，恢复部分地层能量，将井内液体重新雾化；
（10）对排水釆气进行前后对比分析，包括雾化效果，增产效果，稳产时间以及前后的经济效益对比；
该低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺所采用的系统包括套管（2）、油管（1）以及雾化器，其中油管（1）位于套管（2）内，雾化器设于油管（1）内，所述雾化器的进液口（11）和雾化出口（6）与油管（1）内壁之间的环空通过封隔器封隔，雾化器内部设有拉瓦尔管（9），所述雾化出口（6）位于拉瓦尔管（9）上端出口处的上方，并与该出口处相通，所述拉瓦尔管（9）上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位；所述进液口（11）通过进液通道（17）与拉瓦尔管（9）上端的超音速部位连通；拉瓦尔管（9）下端的入口部位通过进气通道（18）连通开设于油管上的油管井气孔（4）。
2.如权利要求1所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述拉瓦尔管（9）设于一腔室（19）中，该腔室（19）的上端与雾化出口（6）连通，同时该腔室（19）的位于拉瓦尔管（9）超音速部位处的侧壁上开设有积液入口（8），所述进液通道（17）与该积液入口（8）连通；所述腔室（19）的位于拉瓦尔管（9）下端入口部位处的侧壁上开设有通孔，所述进气通道（18）与该通孔连通。
3.如权利要求1所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述油管（1）内设有对进入雾化器进液流量进行控制的节流管。
4.如权利要求3所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述节流管盘装在油管（1）中，节流管的孔径不小于3mm。
5.如权利要求3或4所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述节流管的孔径为3mm，其长度为230m-250m。
6.如权利要求3所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述节流管的入口连接有定压阀，该定压阀与井外的控制设备电连接。
7.如权利要求6所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述定压阀的额定压力为3MPa，其耐温温度为120℃，其微开启程度达到等效通径3mm以上。
8.如权利要求1所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述进液通道（17）以及进气通道（18）上分别连接有筛管；筛管的孔径小于1.5mm；筛管的内径不小于50mm；筛管的外径小于60mm；筛管的长度为1-2m。
9.如权利要求1所述的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺，其特征在于：所述雾化器的下入位置位于井内液面以上1-3米处；雾化器以下被称为尾管（16）的管柱的长度满足关系式：尾管长度＝102×生产压差，其中尾管长度的单位为米，生产压差的单位为MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610020825.9A CN105443088B (zh) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610020825.9A CN105443088B (zh) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105443088A CN105443088A (zh) | 2016-03-30 |
| CN105443088B true CN105443088B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=55553670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610020825.9A Expired - Fee Related CN105443088B (zh) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105443088B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205618138U (zh) * | 2016-05-03 | 2016-10-05 | 北京泰斯特威尔技术有限公司 | 双管负压排水采气设备 |
| CN106761608B (zh) * | 2017-01-11 | 2022-11-18 | 山东科技大学 | 天然气地下储气库排液采气装置及方法 |
| CN108343408B (zh) * | 2017-01-24 | 2020-09-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 水驱气藏开采方法 |
| US11099584B2 (en) * | 2017-03-27 | 2021-08-24 | Saudi Arabian Oil Company | Method and apparatus for stabilizing gas/liquid flow in a vertical conduit |
| CN111467722B (zh) * | 2020-05-21 | 2023-07-04 | 南京湛泸科技有限公司 | 一种消防喷砂炮管及其型面的设计方法 |
| CN114427447B (zh) * | 2020-09-08 | 2024-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种超音速雾化排水采气工艺的工程参数确定方法 |
| CN112647908B (zh) * | 2021-01-08 | 2024-09-03 | 重庆科技学院 | 一种组合式排水采气系统、方法及井下雾化排水采气结构 |
| CN113638717A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-12 | 四川恒重清洁能源成套装备制造有限公司 | 一种低压低产井排水采气方法 |
| CN116556899B (zh) * | 2023-04-17 | 2024-07-02 | 天津市龙新石油机械制造股份有限公司 | 气井n型内循环自/外供节能排液采气系统 |
| CN117569777B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-03-19 | 东北石油大学三亚海洋油气研究院 | 基于抽油机举升的抽油杆气举短接装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5105889A (en) * | 1990-11-29 | 1992-04-21 | Misikov Taimuraz K | Method of production of formation fluid and device for effecting thereof |
| CN1334897A (zh) * | 1998-12-31 | 2002-02-06 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于从天然气流中除去凝结物的方法 |
| CN201344030Y (zh) * | 2009-01-21 | 2009-11-11 | 中国石油大学(北京) | 排液采气用井下雾化器 |
| CN205387930U (zh) * | 2016-01-14 | 2016-07-20 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统 |
-
2016
- 2016-01-14 CN CN201610020825.9A patent/CN105443088B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5105889A (en) * | 1990-11-29 | 1992-04-21 | Misikov Taimuraz K | Method of production of formation fluid and device for effecting thereof |
| CN1334897A (zh) * | 1998-12-31 | 2002-02-06 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于从天然气流中除去凝结物的方法 |
| CN201344030Y (zh) * | 2009-01-21 | 2009-11-11 | 中国石油大学(北京) | 排液采气用井下雾化器 |
| CN205387930U (zh) * | 2016-01-14 | 2016-07-20 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105443088A (zh) | 2016-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105443088B (zh) | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺 | |
| CN205387930U (zh) | 低压气井双流体超音速雾化排水采气系统 | |
| CN103233923B (zh) | 一种排除井筒积液的引射装置 | |
| CN102373908B (zh) | 一种煤层气井下超声波增产抽采装置 | |
| CN202370487U (zh) | 一种煤层气井下超声波增产抽采装置 | |
| CN104329057B (zh) | 一种天然气井超音速喷管雾化排水采气装置和方法 | |
| CN107420084A (zh) | 一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统 | |
| CN106050198B (zh) | 用于低压低产井的综合排水采气系统 | |
| CN207750066U (zh) | 一种全密闭混输降压循环气举系统 | |
| CN109025825A (zh) | 基于文丘里效应的井下自吸式粒子射流钻井装置 | |
| CN106522892A (zh) | 液力投捞式排砂排煤粉采气装置和方法 | |
| CN111042772A (zh) | 一种井间串接排水采气装置和排水采气方法 | |
| CN106837266A (zh) | 基于射流与涡流一体的气井井下排水采气工具 | |
| CN201344030Y (zh) | 排液采气用井下雾化器 | |
| CN109025946A (zh) | 一种可调节式井下超临界二氧化碳射流混砂装置 | |
| CN105257256A (zh) | 井下采气管柱及采气方法 | |
| CN106014349B (zh) | 负压抽吸排水采气装置 | |
| CN215108858U (zh) | 一种低液量油井套管气回收系统 | |
| CN205977153U (zh) | 一种文丘里捞砂筒 | |
| CN203978413U (zh) | 多级并联节流精细控压装置 | |
| CN202914063U (zh) | 无级差喷砂射孔压裂工具 | |
| CN105089607A (zh) | 一种井下自力式喷射器排水采气工具 | |
| CN102536759B (zh) | 一种用于低产量天然气井的涡流排液采气的井下工具 | |
| CN201055825Y (zh) | 排液采气旋流雾化器 | |
| CN202832410U (zh) | 用于天然气开采的螺旋流排水采气装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180206 Termination date: 20210114 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |