CN106481319A - 气举井排液模拟试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气举井排液模拟试验装置及试验方法，属于油气田气举井排液技术领域。气举井排液模拟试验装置由井筒模拟系统、供液系统、供气系统和温度压力控制装置组成；气举井排液模拟试验方法，依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置，依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数。有益效果是：利用井筒模拟系统中气举阀开启和关闭的工况，观察井筒模拟系统中液面随气举阀工况的逐级降低过程，调整井筒模拟系统中气举阀的运行参数，确定实际生产井中气举阀的运行参数，保证气举阀处于最佳状态，确保井筒积液的逐级排出。
Description
技术领域
本发明涉及气举井排液模拟试验装置及试验方法，属于油气田气举井排液技术领域。
背景技术
目前油气井生产管柱大部分采用27/8"光油管生产，部分油气井已进入低压开采阶段，地层压力与气井产能逐渐降低，油气井自身携液生产能力差，出现井筒积液现象，积液严重时导致生产井停产。积液油气井要及时进行排液生产，常用的气举井排液工艺流程为：通过地面增压设备将天然气、氮气等气体注入油套环空，高压气体将油套环空内的液体经过油管尾管驱替至油管内，并与油管内的液体充分混合从而降低油管中的流压梯度，使油管内的液体排出至井口。气举阀气举排液是一种常用的气举井排液采气工艺，将地面高压气体注入油套环空内，通过安装在油管上的各级气举阀将高压气体和油套环空内的液体驱替至油管内，与油管内的液体充分混合，逐级降低油管内的液面，从而排出井筒积液，使油气井恢复生产，该工艺技术不但适用于低压油气井的排液，而且还适用于各种类型积液停产井的诱喷排液复产。气举阀气举排液技术所需的井口注气压力较低，能最大限度减小注气压力对储层的伤害，因此该技术在各油田得到广泛应用。
气举阀气举排液通过安装在下井管柱上的气举阀开启和关闭来实现的，且气举阀的开启和关闭压力均是自上而下逐级减小，高压气体首先通过最上一级气举阀进气，排出最上一级气举阀上部油管内的液体之后，本级气举阀关闭，下一级气举阀开始进气，排出下一级气举阀上部油管内的液体，即上一级气举阀关闭是下一级气举阀进气的前提，依次类推，逐级排出井筒中的液体。气举阀的这种特点是气举井排液采气工艺设计的重要依据和基本原则，实际生产中气举阀的运行参数的设计主要依据气举阀所处气举井井筒位置的温度、压力，由于存在油管效应、液体滑脱损失等因素，易出现气举阀设定参数与实际井的运行情况有误差，误差超过10psi，会造成排液效率低，或井筒液体不能排出的现象，此时，需进行压井作业并提出井内生产管柱，重新设定气举阀的运行参数，更换气举阀，将气举管柱重新下井后，进行气举阀气举排液施工，重复上述过程，直至气举阀处于最佳工况状态，此过程会造成重复作业而增压作业成本，反复压井造成储层伤害等问题。
发明内容
本发明的目的是解决气举排液管柱上气举阀的设定参数与实际井的运行参数不匹配，造成排液效率低，或井筒液体不能排出等问题，提供一种气举井排液模拟试验装置。
本发明的另一个目的是提供一种气举井排液模拟试验方法。
一种气举井排液模拟试验装置由井筒模拟系统、供液系统、供气系统和温度压力控制装置组成，其中：
井筒模拟系统由套管、油管、气举阀、筛管、封隔器、填砂管组成的井筒，填砂管为圆柱形管状体，内部充填有模拟储层的砂粒，填砂管安装在排液模拟实验装置底座上，套管套装在填砂管内，其底部管壁上开有与填砂管连通的通孔，油管安装在套管内，油管自下而上依次安装有封隔器、筛管和至少2级气举阀；
供液系统包括供液管线、返排管线和储液罐，供液管线连接在储液罐与填砂管之间，供液管线上安装有离心泵和液体调节阀；返排管线连接在储液罐与油管上端口之间，由供液管线、返排管线与井筒模拟系统形成一个密闭供排液循环系统；
供气系统包括供气装置、供气管线、气举管线和调压管线，供气装置上连接有气泵、储气罐、减压阀，在供气装置的出口管线上并联有供气管线、气举管线、调压管线，供气管线连接有气体调节阀，末端连接在填砂管上；气举管线连接有气举调节阀，气举管线连接至套管与油管的环形空间上端口；调压管线连接有井口调压阀，调压管线连接油管的上端口；
温度压力控制装置由压力控制装置、温度控制装置和温度控制器组成，压力控制装置由气瓶提供气源，并通过管线分别与各级气举阀压力控制元件连接，温度控制装置和温度控制器分别通过导线与对应各级气举阀温度控制元件连接。
一种气举井排液模拟试验方法，依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置，依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数，具体包括如下步骤：
1、依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置
依据实际生产井的生产数据，利用pipesim气举阀参数设计软件，设定气举井排液模拟试验装置中气举阀的级数及下入深度，气举管柱及其封隔器、筛管的下入深度等参数，利用气举井排液模拟试验装置的温度压力控制装置，分别设定气举阀所处位置的地层温度和开启压力等参数，从而建立气举井排液模拟试验装置；
2、依据气举井排液模拟试验装置，模拟实际生产井的运行状况
2.1依据实际生产井的产液情况，利用气举井排液模拟试验装置中供液管线上的液体调节阀模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产液量，由气举井排液模拟试验装置的供液系统模拟实际生产井的产液量；
2.2依据实际生产井的产气情况，利用气举井排液模拟试验装置中供气管线上的气体调节阀模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产气量，由气举井排液模拟试验装置的供气系统模拟实际生产井的产气量；
3、依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数
利用气举井排液模拟试验装置的供气系统对井筒模拟系统进行供气，模拟实际生产井进行气举排液，当气举压力达到最上一级气举阀的设定开启压力时，所有气举阀处于开启状态，供气系统提供的高压气体通过最上一级气举阀进入油管内，并与油管内的液体充分混合，将油管内的液体向上举升直至排出井口，最上一级气举阀所处位置以上的液体排出之后：
3.1若气举阀处于关闭状态，则本级气举阀的设定开启压力设计合理，该级气举阀的设定开启压力即为本级气举阀在实际生产井中的实际运行参数；
3.2若气举阀处于开启状态，则本级气举阀的设定开启压力过低，通过气举井排液模拟试验装置的压力控制装置的气瓶对该级气举阀进行充气，直至该级气举阀关闭，该级气举阀关闭时的压力即为本级气举阀在实际生产井中的运行参数；
3.3下一级气举阀开始进气，排出本级气举阀上部油管内的液体，重复步骤3.1和3.2，直至最后一级气举阀调整完毕，从而确定实际生产井中所有气举阀的实际运行参数。
本发明的有益效果是：利用井筒模拟系统中气举阀开启和关闭的工况，观察井筒模拟系统中液面随气举阀工况的逐级降低过程，确定井筒模拟系统中气举阀的运行参数，确保井筒积液的逐级排出。若气举阀不能按照设计压力进行开启和关闭，而造成气举井无法排出井筒积液，进而提供一种气举井排液模拟试验装置及试验方法，调整井筒模拟系统中气举阀的运行参数，确定实际生产井中气举阀的运行参数，并可观看液体介质在油管内的滑脱现象。
附图说明
附图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步的说明。
由图1可知，气举井排液模拟试验装置由井筒模拟系统、供液系统、供气系统和温度压力控制装置组成；
井筒模拟系统是由套管1、油管2、气举阀、筛管3、封隔器4、填砂管5组成的井筒，填砂管5为圆柱形管状体，内部充填有模拟储层的砂粒，填砂管5安装在排液模拟实验装置底座上，套管1套装在填砂管5内，其底部管壁上开有与填砂管5连通的通孔，油管2安装在套管1内，油管2的管柱上自下而上依次安装有封隔器4、筛管3和3级气举阀；
供液系统包括供液管线21、返排管线10和储液罐20，供液管线21连接在储液罐20与填砂管5之间，供液管线21上安装有离心泵22和液体调节阀23a；返排管线10连接在储液罐20与油管2的上端口之间，由供液管线21、返排管线10与井筒模拟系统形成一个密闭供排液循环系统；
供气系统包括供气装置、供气管线25、气举管线11和调压管线27，供气装置上连接有气泵14、储气罐13、减压阀12，在供气装置的出口管线上并联有供气管线25、气举管线11、调压管线27，供气管线25连接有气体调节阀23b，末端连接在填砂管5上；气举管线11上安装有气举调节阀24，气举管线11连接至套管1与油管2的环形空间上端口；调压管线27上安装有井口调压阀9，调压管线9连接至油管2的上端口；
温度压力控制装置由压力控制装置15和温度控制装置16组成，压力控制装置15由气瓶17提供气源并通过管线分别与第一级气举阀7a、第二级气举阀7b和第三级气举阀7c的压力控制元件连接；温度控制装置16经第一温度控制器8a、第二温度控制器8b、第三温度控制器8c通过导线分别与第一级气举阀7a、第二级气举阀7b和第三级气举阀7c的温度控制元件连接；
所述的供液系统的返排管线10上安装有缓冲球18，起缓冲、气液分离和储存作用；
所述的储液罐20上安装有气体放空阀19。
一种气举井排液模拟试验方法，依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置，依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数，具体包括如下步骤：
1、依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置
依据实际生产井的生产数据，利用pipesim气举阀参数设计软件，设定气举井排液模拟试验装置中气举阀的级数、下入深度及气举管柱的下入深度等参数。以某气井为例，该井日产水20m3，日产天然气1000m3，井筒出现积液，无法进行自喷生产，采用气举阀气举排液生产，利用pipesim气举阀参数设计软件，设定气举阀参数如表1所示，其中筛管下深2680，封隔器下深2690m，气举管柱下深2700m；
表1
利用气举井排液模拟试验装置的温度压力控制装置中的压力控制装置15，由气瓶17提供气源并通过管线设定第一级气举阀7a的开启压力为1600psi、第二级气举阀7b的开启压力为1560psi和第三级气举阀7c的开启压力为1520psi，油管2管柱按比例模拟实际生产井下深2700m，该管柱上自下而上依次安装有封隔器4下入深度为2690m、筛管3下入深度为2680m，气举阀下入深度分别为2380m、1840m、1180m，利用气举井排液模拟试验装置的温度压力控制装置中的温度控制装置16经第三温度控制器8c、第二温度控制器8b、第一温度控制器8a通过导线分别设定地层温度为87℃、73℃、52℃，从而建立气举井排液模拟试验装置；
2、依据气举井排液模拟试验装置，模拟实际生产井的运行状况
2.1依据实际生产井的产液情况，利用气举井排液模拟试验装置中供液管线上的液体调节阀23a模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产液量,由气举井排液模拟试验装置的供液系统模拟实际生产井的产液量为20m3；
2.2依据实际生产井的产气情况，利用气举井排液模拟试验装置中供气管线上的气体调节阀23b模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产气量，由气举井排液模拟试验装置的供气系统模拟实际生产井的产气量为1000m3；
3、依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数
气举阀的设定开启压力自上而下递减，开展气举阀气举排液模拟实验时，打开气举管线上的气举调节阀24，启动气泵14，气泵14将气体进行增压并储存在储气罐13内，并将增压气体注入套管1与油管2形成的环形空间内；气举压力达到气举阀7a的设定开启压力1600psi时，气举阀7a、气举阀7b和气举阀7c全部处于开启状态，高压气体通过气举阀7a进入油管2内，并与油管2内的地层水充分混合，将油管2内的地层水向上举升并排出至井口，由调压管线上的井口调节阀26控制井口压力1.0MPa，并通过返排管线10依次进入缓冲球18和储液罐20，储液罐20内的气体通过放空阀19排出；
3.1气举阀7a所处位置1180m以上液体排出之后，发现气举阀7a不能关闭，仍处于开启状态，则本级气举阀的设定开启压力1600psi过低，在气举阀7a所处位置1180m处出现生产管柱漏气现象，井筒内的液体无法继续排出，通过气举井排液模拟试验装置的压力控制装置15由气瓶17提供气体，对该级气举阀7a进行充气，直至该级气举阀7a关闭，确定并读取该级气举阀的压力为1612psi，该压力1612psi即为本级气举阀在实际生产井中的运行参数；
3.2气举阀7b开始进气，高压气体通过气举阀7b进入油管2内，并与油管2内的地层水充分混合，将油管2内气举阀7b所处所位置1840m以上的液体排出至井口，气举阀7b能够关闭，则本级气举阀压力设计合理，通过气举井排液模拟试验装置中的压力表，读取该级气举阀的压力为1560psi时，该压力1560psi即为本级气举阀在实际生产井中的运行参数；
3.3气举阀7c所处位置2380m以上液体排出之后，发现气举阀7c不能关闭，表明设定的开启压力1520psi过低，在气举阀7c所处位置2380m处出现生产管柱漏气现象，井筒内的液体无法继续排出，通过气举井排液模拟试验装置的压力控制装置15由气瓶17提供气体，对该级气举阀7c进行充气，直至该级气举阀7c关闭，确定并读取该级气举阀的压力为1539psi，该压力1539psi即为本级气举阀在实际生产井中的运行参数；
3.4气举阀7c关闭之后，高压气体经过筛管3所处位置2680m处进入油管2内，将油管2内的全部液体驱替至井口，排出井筒液体，从而确定实际生产井气举阀运行参数，见表2所示；
表2
通过气举井排液模拟实验方法，调整实际生产井的气举阀运行参数，依据调整后的运行参数下入实际生产井中，保证各级气举阀处于最佳工作状态，确保井筒积液的逐级排出，提高排液采气效率。
Claims (8)
1.气举井排液模拟试验装置，其特征是：由井筒模拟系统、供液系统、供气系统和温度压力控制装置组成，其中井筒模拟系统由套管、油管、气举阀、筛管、封隔器、填砂管组成的井筒，填砂管为圆柱形管状体，内部充填有模拟储层的砂粒，填砂管安装在排液模拟实验装置底座上，套管套装在填砂管内，其底部管壁上开有与填砂管连通的通孔，油管安装在套管内，油管自下而上依次安装有封隔器、筛管和至少2级气举阀。
2.根据权利要求1所述的气举井排液模拟试验装置，其特征是：所述的供液系统包括供液管线、返排管线和储液罐，供液管线连接在储液罐与填砂管之间，供液管线上安装有离心泵和液体调节阀；返排管线连接在储液罐与油管上端口之间，由供液管线、返排管线与井筒模拟系统形成一个密闭供排液循环系统。
3.根据权利要求1所述的气举井排液模拟试验装置，其特征是：所述的供气系统包括供气装置、供气管线、气举管线和调压管线，供气装置上连接有气泵、储气罐、减压阀，在供气装置的出口管线上并联有供气管线、气举管线、调压管线，供气管线连接有气体调节阀，末端连接在填砂管上；气举管线连接有气举调节阀，气举管线连接至套管与油管的环形空间上端口；调压管线连接有井口调压阀，调压管线连接油管的上端口。
4.根据权利要求1所述的气举井排液模拟试验装置，其特征是：所述的温度压力控制装置由压力控制装置、温度控制装置和温度控制器组成，压力控制装置由气瓶提供气源，并通过管线分别与各级气举阀压力控制元件连接，温度控制装置和温度控制器分别通过导线与对应各级气举阀温度控制元件连接。
5.气举井排液模拟试验方法，其特征是：依据实际生产井的井况，设定排液模拟试验装置的试验参数，建立气举井排液模拟试验装置，依据排液模拟试验装置的运行状况，调整排液模拟试验装置的试验参数，确定实际生产井的实际运行参数。
6.根据权利要求5所述的气举井排液模拟试验方法，其特征是：依据实际生产井的生产数据，利用pipesim气举阀参数设计软件，设定气举井排液模拟试验装置中气举阀的级数及下入深度，气举管柱及其封隔器、筛管的下入深度等参数，利用气举井排液模拟试验装置的温度压力控制装置，分别设定气举阀所处位置的地层温度和开启压力等参数，从而建立气举井排液模拟试验装置。
7.根据权利要求5所述的气举井排液模拟试验方法，其特征是：
(1)依据实际生产井的产液情况，利用气举井排液模拟试验装置中供液管线上的液体调节阀模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产液量，由气举井排液模拟试验装置的供液系统模拟实际生产井的产液量；
(2)依据实际生产井的产气情况，利用气举井排液模拟试验装置中供气管线上的气体调节阀模拟实际生产井储层的渗透率从而模拟实际生产井储层的产气量，由气举井排液模拟试验装置的供气系统模拟实际生产井的产气量。
8.根据权利要求5所述的气举井排液模拟试验方法，其特征是：利用气举井排液模拟试验装置的供气系统对井筒模拟系统进行供气，模拟实际生产井进行气举排液，当气举压力达到最上一级气举阀的设定开启压力时，所有气举阀处于开启状态，供气系统提供的高压气体通过最上一级气举阀进入油管内，并与油管内的液体充分混合，将油管内的液体向上举升直至排出井口，最上一级气举阀所处位置以上的液体排出之后：
(1)若气举阀处于关闭状态，则本级气举阀的设定开启压力设计合理，该级气举阀的设定开启压力即为本级气举阀在实际生产井中的实际运行参数；
(2)若气举阀处于开启状态，则本级气举阀的设定开启压力过低，通过气举井排液模拟试验装置的压力控制装置的气瓶对该级气举阀进行充气，直至该级气举阀关闭，该级气举阀关闭时的压力即为本级气举阀在实际生产井中的运行参数；
(3)下一级气举阀开始进气，排出本级气举阀上部油管内的液体，重复步骤(1)和步骤(2)，直至最后一级气举阀调整完毕，从而确定实际生产井中所有气举阀的实际运行参数。
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