CN108343408B - 水驱气藏开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水驱气藏开采方法，包括：在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区，将排水采气系统安装在套管内，套管沿伸至积液区底部，且套管壁上与气层对应的位置上均匀开设有多个气孔。通过将气井中的液体暂存在积液区，保证气孔井段无积液，从而避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。通过排水采气系统使得气液分流，从而使得采气过程中气体的流动无需克服液体的阻力，保持单相向上流动，解决了“水压气”的问题，无阻力的气体流动更通畅、流速更快，从而提高了气体的采收率。排水采气系统将气井的液体先借助地层压力，再借助外力通过排水管排出到地面，从而使得积液区的液体及时排出，避免淹没气孔井段。

Description

水驱气藏开采方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种水驱气藏开采方法。

背景技术

国内外大多数的天然气藏，在其边界的局部或全部区域，都被地层水所包围，该类气藏被称为水驱气藏。水驱气藏开采过程中出水是不可避免的，当近井地带含水量的升高限制了气体的流动，导致气井采收率降低，并且严重出水有可能导致完全无气体采出，从而被迫关井，影响气井的采收量。因此当气井出水后，如何及时将气井内的存水排出，是气井能够维持正常生产的关键。

现有技术中，根据井深、出水量、井况、储层等因素，研究发展了多种排水工艺方法，依据其排水原理，大致可归分为两类：借助外力排水类型和借助地层能量举升存水类型。其中，借助外力排水类型包括机械排水技术(泵抽)、气举排水技术、连续循环注天然气排水技术和井下回注排水技术等。借助地层能量举升存水类型包括优化管柱、连续油管排水技术、泡沫排水技术、超声波雾化排水技术和柱塞气举排水技术等。

然而，借助外力排水类型的排水方法，需要沉没度，因此会造成井底存水，导致井底存水向近井地带反渗吸，使气体的渗流通道被慢慢水淹，因而气体在近井地带的渗流阻力增大(称为水阻气)，同时，井底回压增大，降低了井底生产压差(称为水压气)。借助地层能量举升存水类型的排水方法，也会产生水阻气和水压气。综上所述，现有的排水方法，会存在水压气和水阻气的问题，从而导致气体的采收率较低。

发明内容

本发明提供一种水驱气藏开采方法，以解决现有技术中水驱气藏采气过程中液体阻力影响气体的流动，造成气体流速缓慢、采收率较低的问题。

本发明提供一种水驱气藏开采方法，包括：

在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区；

将排水采气系统安装在套管内，所述套管沿伸至所述积液区底部，且所述套管壁上与所述气层对应的位置上均匀开设有多个气孔；

其中，所述排水采气系统包括：采气管、排水管、气液分流装置、引液管、气举阀、单向阀、补气装置和测量装置；

所述采气管的下部与所述气液分流装置的上部连接，所述排水管套设在所述采气管的外面，所述气举阀设置在所述排水管上；

所述气液分流装置与所述套管之间通过封隔器形成第一空间和第二空间，所述第一空间位于所述第二空间上部，所述封隔器位于所述气层上部，所述气液分流装置的下部伸入所述第二空间内且与所述引液管的上部连接，所述引液管的下部伸入所述积液区，所述引液管的下部与所述单向阀连接，所述积液区内的液体在地层压力的作用下通过所述单向阀进入所述引液管，液体通过所述气液分流装置后导流到所述第一空间内，所述气层内的气体通过所述多个气孔进入所述气液分流装置，经所述气液分流装置后进入所述采气管；

所述测量装置与所述套管连接，用于监测所述套管内液体的高度，当所述套管内液体的高度大于预设值时，开启所述补气装置，所述补气装置通过所述套管上的补气口向所述套管内注入气体以将所述第一空间内的液体排出。

具体的，所述测量装置包括：压力传感器、压力显示仪和放空阀；

其中，所述压力传感器位于所述第一空间内，所述压力显示仪与所述套管的上方连接，所述放空阀位于所述套管口处。

可选的，所述排水采气系统还包括：补距短管，所述补距短管的一端与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端与所述引液管的上部连接。

可选的，所述补距短管的一端通过接头与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端通过接头与所述引液管的上部连接。

可选的，所述采气管的上部设置有阀门，所述采气管的下部通过接头与所述气液分流装置的上部连接。

可选的，所述气举阀的数量为多个。

可选的，所述排水管与所述采气管为同心双管柱。

可选的，所述气液分流装置包括壳体和三通阀，所述三通阀设置在所述壳体内，所述壳体的上、下、左、右四个面上分别开设有一个出口，所述三通阀的两个进口穿过所述壳体的左右出口，所述三通阀的出口穿过所述壳体的上出口并与所述采气管连接，所述壳体的上出口与所述第一空间连通，所述壳体的下出口与所述引液管连接。

可选的，所述补气装置注入的气体为氮气或干气。

本发明提供的水驱气藏开采方法，在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区，将排水采气系统安装在套管内，套管沿伸至积液区底部，且套管壁上与气层对应的位置上均匀开设有多个气孔。通过将气井中的液体暂存在积液区，保证气孔井段无积液，从而避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。气层的气体和液体由气孔流入套管，通过排水采气系统，将套管中气液分流，从而使得采气过程中气体的流动无需克服液体的阻力，保持单相向上流动，解决了“水压气”的问题，无阻力的气体流动更通畅、流速更快，从而提高了气体的采收率。排水采气系统将气井的液体先借助地层压力，再借助外力通过排水管排出到地面，从而使得积液区的液体及时排出，避免淹没气孔井段。

附图说明

图1为本发明提供的水驱气藏开采方法的流程图；

图2为排水采气系统的一种结构示意图；

图3为图2所示的排水采气系统的气液分流装置的剖视图和俯视图。

附图标记说明：

1：阀门；

2：采气管；

3：排水管；

4：套管；

5：气举阀；

6：接头；

7：气液分流装置；

8：补距短管；

9：引液管；

10：积液区；

11：单向阀；

12：封隔器；

13：压力传感器；

14：压力显示仪；

15：放空阀；

16：气孔；

17：补气装置；

18：测量装置；

19：壳体；

20：三通阀。

具体实施方式

图1为本发明提供的水驱气藏开采方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括以下步骤：

步骤101、在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区。

积液区位于气层下部，积液区的深度可以根据实际进行调整，积液区用于暂时存放气井中的液体，该液体可以是水液或其他混合液体。

步骤102、将排水采气系统安装在套管内，套管沿伸至积液区底部，且套管壁上与气层对应的位置上均匀开设有多个气孔。

该排水采气系统可以将气体与液体分开，图2为排水采气系统的一种结构示意图，如图2所示，该排水采气系统包括：采气管2、排水管3、气液分流装置7、引液管9、气举阀5、单向阀11、补气装置17和测量装置18。

具体的，采气管2的下部与气液分流装置7的上部连接，排水管3套设在采气管2的外面，气举阀5设置在排水管3上；气液分流装置7与套管4之间通过封隔器12形成第一空间和第二空间，第一空间位于第二空间上部，封隔器12位于气层上部，气液分流装置7的下部伸入第二空间内且与引液管9的上部连接，引液管9的下部伸入积液区10，引液管9的下部与单向阀11连接，积液区10内的液体在地层压力的作用下通过单向阀11进入引液管9，液体通过气液分流装置7后导流到第一空间内，气层内的气体通过多个气孔16进入气液分流装置7，经气液分流装置7后进入采气管2；测量装置18与套管4连接，用于监测套管4内液体的高度，当套管4内液体的高度大于预设值时，开启补气装置17，补气装置17通过套管4上的补气口向套管4内注入气体以将第一空间内的液体排出。

可选的，本实施例中气液分流装置7的下部与引液管9的直径可以相等，使得引液管9内的液体顺利的流入气液分流装置7内。引液管9的下部伸入积液区10，即引液管9的下部的高度低于最低气孔16的位置，使得积液区10的液体及时的排出，避免液体堆积在气孔井段形成水锥。优选的，引液管9的下部伸至积液区10的底部，积液区10内的液体通过地层压力可以全部进入引液管9，保证积液区10内始终无积液。引液管9下部连接的单向阀11使得液体只能由积液区10流入引液管9，防止引液管9中的液体反向流动进入积液区10。通过将气井中的液体暂存在积液区，保证气孔井段无积液，从而避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。

图2中虚线为气体的流动方向，实线为液体的流动方向，双点划线为补气装置中补充的气体的流动方向，可知本发明提供的排水采气系统将气体和液体分开流动。通过将气体和液体分离，使得采气过程中气体的流动无需克服液体的阻力，保持单相向上流动，解决了“水压气”的问题，无阻力的气体流动更通畅、流速更快，从而提高了气体的采收率。气体流动通畅以后，进一步避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生，从而使得采气速度更快，二者形成了良性循环，大幅度地提高了气体的采收率。

具体的，气层内的气体通过气孔16进入套管4的第二空间后，由于重力的作用，气体由套管4的第二空间的上端进入气液分流装置7，再流入连接气液分流装置7上部的采气管2，通过采气管2采出到地面。

气层内的液体通过气孔16进入套管4的第二空间后，在重力的作用下，液体沉降到积液区10内，积液区10内的液体在地层压力的作用下，冲开引液管9下部的单向阀11，由引液管9向上流动经过气液分流装置7导流到套管4的第一空间，积液区10内的液体进入第一空间的过程称为一级排水，一级排水借助地层压力进行排水。液体进入套管4的第一空间后，在第一空间的下端(即封隔器12的上端)不断沉积，测量装置18监测套管4的第一空间内液体的高度，当第一空间内液体的高度大于预设值时，补气装置17通过套管4上的补气口向套管4的第一空间内注入气体，第一空间内的压力逐渐升高，当压力升高到一定值时，排水管3上的气举阀5被打开，套管4的第一空间内的液体被压入排水管3内向上举升，直到排出到地面，至此使得气层内的液体被排出至地面。将液体从套管4的第一空间排出到地面的过程称为二级排水，二级排水借助外力进行排水。通过两级排水，使得积液区的液体及时排出，避免淹没气孔井段。

另外，本发明的排水采气系统，在套管壁上与气层对应的位置上开设有多个气孔16，即套管壁上与气层对应的位置全部射开，相比于现有技术中只在气层上端三分之一段的位置上开设气孔16，气层全部开设气孔16使得气层内的气体可以更快速的进入套管4内，从而提高了气体的采收率，同时气层中的液体由最下端的气孔16进入积液区10，可以保证气孔井段无积液，从而避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。套管壁上的多个气孔16分布均匀，使得气层内的气体和液体均匀的进入套管。

可选的，测量装置18包括：压力传感器13、压力显示仪14和放空阀15；其中，压力传感器13位于第一空间内，压力显示仪14与套管4的上方连接，放空阀15位于套管4口处。

具体的，生产过程中，打开放空阀15，根据压力显示仪14的读数，可以监测第一空间内液体的高度，从而决定是否开启补气装置17。当第一空间内液体的高度达到预设值时，开启补气装置17，同时关闭放空阀15，以排出第一空间内的液体。在实际应用中，根据井底液体的流出量，补气排水的过程可以连续进行，也可以间歇进行。可选的，测量装置18也可以是其他的能够测量液体高度的装置，例如回声仪等。

可选的，排水采气系统还可以包括：补距短管8，补距短管8的一端与气液分流装置7的下部连接，补距短管8的另一端与引液管9的上部连接。通过补距短管8可以调整引液管9的长度，以提高排水采气装置使用的灵活度。

可选的，补距短管8的一端可以通过接头6与气液分流装置7的下部连接，补距短管8的另一端可以通过接头6与引液管9的上部连接。使用接头6连接补距短管8、气液分流装置7和引液管9，使得排水采气装置安装拆卸方便。

可选的，采气管2的上部可以设置有阀门1，采气管2的下部可以通过接头6与气液分流装置7的上部连接。采用阀门1可以控制采出的气体的流向，便于气体的收集与输送。

可选的，气举阀5的数量为多个。排水管3上可以由上到下不定距的设置多个气举阀5，设置多个气举阀5，可以避免第一空间内的液体排出的速度太慢而导致液体在积液区10沉积，甚至导致形成水锥进而减小气体的采收率。

可选的，排水管3与采气管2可以为同心双管柱。将排水管3套设在采气管2的外面，使得采气管2的气体和排水管3中的液体向上流动时互相不受影响。

图3为图2所示的排水采气系统的气液分流装置的剖视图和俯视图，如图3所示，气液分流装置7包括壳体19和三通阀20，三通阀20设置在壳体19内，壳体19的上、下、左、右四个面上分别开设有一个出口，三通阀20的两个进口穿过壳体19的左右出口，三通阀20的出口穿过壳体19的上出口并与采气管2连接，壳体19的上出口与第一空间连通，壳体19的下出口与引液管9连接。其中，壳体19的左右出口连通、上下出口连通，左右出口与上下出口之间隔离密封，保证液体与气体分离，使得气体的流动无需克服液体的阻力。气体通过三通阀20的两个进口流入三通阀20，由三通阀20的出口流入采气管2，液体通过壳体19的下出口流入壳体19，由壳体19的上出口流入第一空间。可选的，三通阀20的两个进口和壳体19的左右出口的连接方式可以一体成型，也可以为焊接，或者为螺纹连接，优选的，本实施例中三通阀20的两个进口与壳体19的左右出口采用一体成型，避免壳体19中的液体流出。

可选的，补气装置17注入的气体可以为氮气或干气，也可以为其他气体，只要可以用于辅助举升液体的高压气体，都在本实施例保护的范围之内。本实施例中的通过气举排水技术排出第二空间内液体，其中，气举排水技术的排水方式也可以替换为其他的借助外力排水的方式，例如机械排水技术(泵抽)、连续循环注天然气排水技术和井下回注排水技术等，借助外力排水属于现有技术，本实施例中不再赘述。当使用其他借助外力排水方式时，需要将补气装置17替换为相应的排水设备。

本实施例提供的水驱气藏开采方法，在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区，将排水采气系统安装在套管内，套管沿伸至积液区底部，且套管壁上与气层对应的位置上均匀开设有多个气孔。通过将气井中的液体暂存在积液区，保证气孔井段无积液，从而避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。气层的气体和液体由气孔流入套管，通过排水采气系统，将套管中气液分流，从而使得采气过程中气体的流动无需克服液体的阻力，保持单相向上流动，解决了“水压气”的问题，无阻力的气体流动更通畅、流速更快，从而提高了气体的采收率。排水采气系统将气井的液体先借助地层压力，再借助外力通过排水管排出到地面，从而使得积液区的液体及时排出，避免淹没气孔井段。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水驱气藏开采方法，其特征在于，包括：

在气层钻穿后，继续向下部岩层钻井，形成积液区；

将排水采气系统安装在套管内，所述套管延伸至所述积液区底部，且所述套管壁上与所述气层对应的位置上均匀开设有多个气孔，所述气层中的液体从所述套管壁上的所述气孔进入所述积液区，以使气孔井段无积液；

其中，所述排水采气系统包括：采气管、排水管、气液分流装置、引液管、气举阀、单向阀、补气装置和测量装置；

所述采气管的下部与所述气液分流装置的上部连接，所述排水管套设在所述采气管的外面，所述气举阀设置在所述排水管上；

所述气液分流装置与所述套管之间通过封隔器形成第一空间和第二空间，所述第一空间位于所述第二空间上部，所述封隔器位于所述气层上部，所述气液分流装置的下部伸入所述第二空间内且与所述引液管的上部连接，所述引液管的下部伸入所述积液区，所述引液管的下部与所述单向阀连接，所述气层内的液体通过所述气孔进入所述套管的所述第二空间后，在重力作用下，液体沉降到所述积液区内，所述积液区内的液体在地层压力的作用下通过所述单向阀进入所述引液管，液体通过所述气液分流装置后导流到所述第一空间内，所述气层内的气体通过所述多个气孔进入所述气液分流装置，经所述气液分流装置后进入所述采气管；

所述测量装置与所述套管连接，用于监测所述套管内液体的高度，当所述套管内液体的高度大于预设值时，开启所述补气装置，所述补气装置通过所述套管上的补气口向所述套管内注入气体以将所述第一空间内的液体排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量装置包括：压力传感器、压力显示仪和放空阀；

其中，所述压力传感器位于所述第一空间内，所述压力显示仪与所述套管的上方连接，所述放空阀位于所述套管口处。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述排水采气系统还包括：补距短管，所述补距短管的一端与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端与所述引液管的上部连接。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补距短管的一端通过接头与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端通过接头与所述引液管的上部连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采气管的上部设置有阀门，所述采气管的下部通过接头与所述气液分流装置的上部连接。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气举阀的数量为多个。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排水管与所述采气管为同心双管柱。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述气液分流装置包括壳体和三通阀，所述三通阀设置在所述壳体内，所述壳体的上、下、左、右四个面上分别开设有一个出口，所述三通阀的两个进口穿过所述壳体的左右出口，所述三通阀的出口穿过所述壳体的上出口并与所述采气管连接，所述壳体的上出口与所述第一空间连通，所述壳体的下出口与所述引液管连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述补气装置注入的气体为氮气或干气。

Images