CN112539047A - 能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低压气井气举技术领域，特别是涉及能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱及工艺。包括：气举管柱，所述气举管柱设置在采气/采油管柱内，所述气举管柱外径小于采气/采油管柱内径；侧孔短节，所述侧孔短节设置在封隔器和单流阀的上端的气举管柱上；封隔器，所述封隔器设置在气举管柱与采气/采油管之间；单流阀，所述单流阀设置在气举管柱内，允许地层中的气液由下至上通过；采气管柱管鞋，所述采气管柱管鞋设置在采气/采油管底部。解决了现有技术中的气举排液管柱及气举排液工艺，导致大量液体被压入地层，气井排通后，压入地层的液体重新再次进入管柱内造成水淹的问题。

Description

能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱及工艺
技术领域
本发明涉及低压气井气举技术领域，特别是涉及能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱及工艺。
背景技术
当前低压气田气井作业措施后排液极其困难；处于开采中后期的大量气井，由于地层压力下降，气井产量降低，采气管柱内气流速度降低；当低于携液临界流速时，天然气中含有的水份逐渐沉降在气井内，形成一定高度的液柱；该液柱又反作用于气层，对气层造成一定的回压，造成产量下降，甚至将气井水淹。混气水气举是气井开发最安全，快速，高效的一种方法。而该气举工艺方式，对低压气井，即地层压力系数(地层压力与地层垂直深度形成的液柱压力比)<1的气井，进行混气水气举排液时，大量的液体会被压入地层，使近井地层局部形成压力系数≥1时，才能将液体举出井外，排出井内及地层内的液体。但当气井排通后，维持不了多长时间又被水淹。究其原因就是因为混气水气举时，将大量的地面水压入了地层，造成气层形成水锁，水敏，难以恢复产能。另外，混气水气举，是一种气液泡状流，泡状流在采气管柱及采气管道中的流动阻力≥3-5倍液体流动阻力，施工压力高，工效低。
发明内容
本发明公开了能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱及工艺，解决了现有技术中的气举排液管柱及气举排液工艺，导致大量液体被压入地层，气井排通后，压入地层的液体重新再次进入管柱内造成水淹的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面，提供了一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱包括：
气举管柱，所述气举管柱设置在采气/采油管柱内，所述气举管柱外径小于采气/采油管柱内径；
侧孔短节，所述侧孔短节设置在封隔器和单流阀的上端的气举管柱上；
封隔器，所述封隔器设置在气举管柱与采气/采油管之间；
单流阀，所述单流阀设置在气举管柱内，允许地层中的气液由下至上通过；
采气管柱管鞋，所述采气管柱管鞋设置在采气/采油管底部。
进一步的，单流阀设置在封隔器上部。
进一步的，单流阀设置在封隔器下部。
进一步的，所述气举管柱为小直径油管。
进一步的，所述气举管柱为连续油管。
本发明实施例的另一个方面，提供了一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺，包括以下步骤：
下入气举管柱到采气/采油管柱内至采气管柱管鞋位置；
封隔器坐封；
在采气/采油管柱与气举管柱的环空空间内注入气体，根据注入气体后的井口气体压力以及过流通道截面积关系得到换算液体体积；
注入换算液体体积量的液体，使井口压力为零；
再次交替重复注入气体和液体，使气举循环通道内形成段塞流；
气体和液体从侧孔短节进入到气举管柱内部，然后在注入气体压力作用下，将气举管柱内部的侧孔短节上部的井液通过气举，使井液从气举管柱上部排出井外。
进一步的，封隔器坐封后注入气体检测是否完成坐封，采气管柱内的压力，在10分钟内上升到1MPa以上，坐封完整；在10分钟内未上升到1MPa以上，坐封未完整，更换封隔器。
进一步的，在采气/采油管柱与气举管柱的环空空间内注入氮气、天然气或二氧化碳。
进一步的，注入液体为水。
进一步的，采气/采油管柱与气举管柱之间的环空截面积小于采气/采油管柱截面积的二分之一。
本发明相比现有技术的有益效果是：所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，气举过程中可更好的防止，气举液进入油气层，更加有效的解决举通的油气井反复被压入地层的液体再次回流水淹气层的问题；结构更加简单，操作更加便捷，注入液体用量更小，有效防止气层水锁、水敏的发生，气举施工压力更小，施工效率更高，周期更短，成本更低。
附图说明
图1是本发明所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱的结构示意图。
附图标记说明：1、套管；2、采气/采油管柱；3、气举管柱；4、侧孔短节；5、封隔器；6、单流阀；7、采气管柱管鞋；8、油气层。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一参数集合和第二参数集合等是用于区别不同的参数集合，而不是用于描述参数集合的特定顺序。
在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个元件是指两个元件或两个以上元件。
本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，显示面板和/或背光，可以表示：单独存在显示面板，同时存在显示面板和背光，单独存在背光这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如输入/输出表示输入或者输出。
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明公开了一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，包括：气举管柱，所述气举管柱设置在采气/采油管柱内，所述气举管柱外径小于采气/采油管柱内径；侧孔短节，所述侧孔短节设置在封隔器和单流阀的上端的气举管柱上；封隔器，所述封隔器设置在气举管柱与采气/采油管之间，且连接在侧孔短节的下端。；单流阀，所述单流阀设置在气举管柱内，且连接在封隔器上端或下端部，允许地层中的气液通过流入气举管柱上方；采气管柱管鞋，所述采气管柱管鞋设置在采气/采油管底部。
通过在采气/采油管柱内设置一个直径较小的气举管柱，同时在气举管柱上设置一个侧孔短节，再通过在侧孔短节下部的气举管柱与采气/采油管柱之间设置封隔器进行封隔，再在气举管柱的侧孔短节的下部位置设置单流阀，允许地层中的气液从下往上经过单流阀，但不能从上向下流通；在施工过程中，先下入气举管柱在采气/采油管柱中，底部通过采气管柱管鞋坐封，然后再通入一定量的气体，根据注入气体后的井口气体压力以及过流通道截面积关系得到换算液体体积；注入换算液体体积量的液体，使井口压力为零；再次交替重复注入气体和液体，使气举循环通道内形成段塞流；气体和液体从侧孔短节进入到气举管柱内部，然后在压力作用下，将侧孔短节上部的气举管柱内部的井液通过气举，使井液从气举管柱上部排出；解决了现有技术中的气举排液管柱及气举排液工艺，导致大量液体被压入地层，气井排通后，压入地层的液体重新再次进入管柱内造成水淹情形，同时解决了现有技术中的气举排液压力过大的技术问题。
采气/采油管柱：可以是采气管柱，也可以是采油管柱。
示例性的，单流阀设置在封隔器上部。
示例性的，单流阀设置在封隔器下部。
示例性的，所述气举管柱为小直径油管，外径≤50mm。
示例性的，所述气举管柱为连续油管。
示例性的，封隔器距离侧孔短节距离小于20cm。
下面结合附图对本发明进行详细阐述，实施例1，如图1所示，所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱包括：气举管柱3，所述气举管柱3设置在采气/采油管柱2内，所述气举管柱3外径小于采气/采油管柱2内径；侧孔短节4，所述侧孔短节4设置在封隔器5和单流阀6的上端的气举管柱3上，用于通入气液后，气液从气举管柱3与采气/采油管柱2之间的环空部分进入后再从侧孔短节4进入到气举管柱3内部；封隔器5，所述封隔器5设置在气举管柱3与采气/采油管2之间，用于在施工过程中将气举管柱3与采气/采油管2之间封隔；单流阀6，所述单流阀6设置在气举管柱3内的侧孔短节4的下部，允许地层中的气液通过后流入气举管柱3上方；采气管柱管鞋7，所述采气管柱管鞋7设置在采气/采油管底部。
所述气举管柱3为连续油管气举工艺管柱。
在采气管柱内进行气举工艺时：
封隔器5为皮碗式封隔器，所述管柱自上而下的结构为：连续油管+侧孔短节4+单流阀6+皮碗式封隔器或者管柱结构自上而下为：连续油管+侧孔短节4+皮碗式封隔器+单流阀6。
连续油管的外径≤50mm。
气举作业时，连续油管连接气举工艺管柱，下入采气管柱内进行气举，连续油管支撑在采气管柱管鞋7位置上。
皮婉式封隔器用于封隔单流阀6上部，连续油管的内外与地层形成的压差，压差≥15MPa。
单流阀6座孔径≤56mm；阀座及孔采用铜材抖作为衬套，以防结垢缩小过流通道。
该气举工艺管柱适用于气举排液或排液后进行速度管排水采气工艺。
在套管内进行气举工艺时：
封隔器5为卡瓦支撑式封隔器。
管柱自上而下结构：连续油管+侧孔短节4+单流阀6+卡瓦支撑式封隔器。
或者管柱结构为：连续油管+侧孔短节4+卡瓦支撑式封隔器+单流阀6。
气举时连续油管下入套管内作业。
单流阀6孔径≤56mm；阀座及孔采用铜材抖作为衬套，以防结垢缩小过流通道。
该气举工艺管柱适用于气举排液或排液后进行速度管排水采气工艺。
所述连续油管3为小直径油管气举工艺管柱。
管柱自下而上：单流阀6+皮碗压缩式封隔器(支撑式封隔器)+侧孔短节4+小直径油管+井口悬挂器
或：皮碗压缩式封隔器(支撑式封隔器)+单流阀6+侧孔短节4+小直径油管+井口悬挂器。
小直径油管的外径≤56mm，通径≤50mm。
作业时小直径油管下入采气管柱管鞋7处，且支撑于管鞋上。
皮碗压缩式封隔器用于封隔连续油管的内外压差≥35MPa；用于采气管柱内。
小直径油管连接卡瓦支撑式封隔器下入套管内作业。
本发明实施例2还提供了，一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺：具体包括如下步骤，
1.在采气/采油管柱2内下入气举管柱3(小直径油管)。
2.对气举管柱3进行试压，验证采气气举管柱上的封隔器5是否坐封。具体的在小直径油管内(采气管柱与小油管环空或采气管柱与连续油管环空)先注一段气柱，所述气体可以是天然气、CO2或氮气，当气体压力达到1.5-20MPa后，停注气体；若不能持续升压，则封隔器5不坐封，需起管柱更换封隔器5。
3.将井口压力换算为液柱压力，再将液柱压力与过流通道截面积相乘，换算为液体的体积。
4.再注入液体(清水)，当注入液量达到所折算的液体体积时，停注清水。此时井口压力应为零，若井口压力不为零时，再重复注入平衡井口压力所需的液量。
5.重复步骤上述2-4，交替注气和注液(水)，使气举循环通道内形成段塞流，进一步降低流动阻力。
6.由于注入气液(清水)时过流面积<采气管柱1/2的过流面积，且管柱长度≥2000m，液流摩阻很大，故，流量≤300L/min，压力≤60MPa，确保施工安全，加快注液速度。
7.要求气体流量尽可能大，最大压力≤30MPa，进而缩短注气时间。
8.对于3000-8000m深的井，每次注气达到15-20MPa时，只需交替注入3-7次，即可将积液或水淹井举通。
9.举通后，注意监测天然气浓度，应及时点火，严防爆燃事故发生。
10.点火后，井内液体随着天然气喷出被带出井外，火焰会越来越大。
11.对天然气进行气液分离后，测试其产量。
12.当产气量≥携液临界流量(2MPa采气压力，携液临界流量≥20000m3/d)时，气液才能进入采气管道；否则仍会很快形成积液，将气井水淹。
13.当气液进入采气管道后，方可起出连续油管；小直径油管不用起出，作为速度管排水采气的工艺管柱。
14.当气井举通连续排液后，产气量仍不能达到携液临界流量时，再持续用氮气(天然气或CO2气)反复气举2-3次。
15.产气量仍不能达到携液临界流量时，将小直径油管或连续油管留在井内，作为速度管排水采气工艺管柱。
实施例3，一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺：具体包括如下步骤，
1.当采气井的油套压差≥2MPa，产气量≤20000方/天时，说明气井已有积液，此时采气井应进行气举排液，以恢复气井的产能。
2.用小直径油管或连续油管连接气举管柱，将气举管柱下入到采气管柱管鞋7位置。
3.在采气管柱内注入天然气，注入气体的压力应≤30MPa，注入流量≥10000方/天。
4.此时，采气管柱内的压力，在10分钟内快速上升到≥1MPa，用于以验证封隔器5坐封或试压。
5.若注气过程中，起压速度很慢≥10分钟，则说明封隔器5未坐封，应更换新的封隔器5。
6.在采气管柱内继续注天然气，让管柱内的气压达到20MPa后，停注。
7.计算注入液量：例如，连续油管的外径为48mm，采气管柱的内径为62mm，其过流道的面积为0.00121m2；20MPa的液柱高度为2000m，注入液量应用为0.00121*2000＝2.42m3。
8.再在采气管柱内注入2.42m3液体(水)后停泵；注入时的最高压力不能超过连续油管的抗外挤强度，如，40MPa。在此压力内，加大注入流量，缩短注入液体的时间。注入流量应在100-300升/分的流量内。
9.当注入液量达到0.2.42m3后停泵，此时，井口压力应为零值，若不为零时，再适当注入一定量的液量，井口压力为零值。
10.按如上所述方法交替注气注液，直到井口气液喷出；若喷势越来越小，或喷势再不增加时，则继续注气，进行气举排液；否则，停止注气。
11.当排出的天然气中含液量很小，符合测试产量要求时，测试气产量。
12.当产气量≥20000方/天(2 7/8"采气管柱)的携液临界值时。再将排出的天然气接入采气管线内。
13.此时，才能起出井内的连续油管；若为小直径油管，则结束排液，进行采气工艺流程。
若是气井在增产措施后，进行气举排液，只需将连续油管压裂工具下入套管内油气层上部进行气举作业，或用小直径油管连接该压裂工具气举。
示例性的，封隔器坐封后注入气体检测是否完成坐封，采气管柱内的压力，在10分钟内上升到1MPa以上，坐封完整；在10分钟内未上升到1MPa以上，坐封未完整，更换封隔器。
示例性的，在采气/采油管柱与气举管柱的环空空间内注入氮气、天然气或二氧化碳。
示例性的，注入液体为水。
示例性的，采气/采油管柱与气举管柱之间的环空截面积，小于采气/采油管柱截面积的二分之一。
示例性的，采气/采油管柱与气举管柱之间的环空截面积，等于采气/采油管柱截面积的二分之一。
工作原理及工作过程：气井作业措施后，或当低压气井处于水淹或积液时，气井产量很低，或不出气；将如图1所示的能保护油气层且实现高效气举排液的气举管柱下入套管1内气层以上≤10m，或采气管柱内(油管内)管鞋处，在气举管柱3和套管1环空形成的循环通道；或在小直径油管(连续油管)和采气管柱环空形成的循环通道内进行气举作业；由于地层压力系数<1，当气举作业时，若采气管柱内形成的压力≥气层压力，因气举管柱3所连接的侧孔短节4下部有封隔器5和单流阀6的封堵，气举液无法通过单流阀6而进入气层，对气层实现了有效保护；当采气管柱和小直径油管(连续油管)内的液体，被高压气体(氮气、天然气、CO2气体等)和液体交替举出井外后，采气管柱和小油管(连续油管)内的压力会低于气层的压力；此时，在气层压力作用下，地层天然气、液会顶开单流阀进入气举管柱3内，随气举作业的高压氮气、天然气或CO2气体等排出井外；采气管柱下部与套管1和采气管柱形成的环空通过侧孔短节4相连通，当地层气液进入气举管柱3后，在套管1内液柱压力作用下，套管1环空中的液体也会随地层天然气一起排出井外，达到清除井内积液，实现排水采气或气举排液的目的。
另外，气、液泡状流的流动阻力是单相流(纯液或纯气流)的3-5倍，为了降低施工压力，采用段塞流的气举方式，相当于单相流进行气举，以降低施工压力，提高施工流量，提高工艺效率。
所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，气举过程中可更好的防止，气举液进入油气层，更加有效的解决举通的油气井反复被压入底层的液体水淹情况的发生；结构更加简单，操作更加便捷，节约注入液体的用量，更好的保护水资源及减少对地层的破坏，有效防止气层水锁、水敏的发生，气举施工压力更小，施工效率更高，周期更短，成本更低。同时将气举排液和速度管排液技术相结合，将携液临界流速降至≤8500方/天以内，延长了水淹周期。当采气量下降到≤8000方/天时，该技术可以仍可进行气举排水采气，实现气井全生命周期采气。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱包括：
气举管柱，所述气举管柱设置在采气/采油管柱内，所述气举管柱外径小于采气/采油管柱内径；
侧孔短节，所述侧孔短节设置在封隔器和单流阀的上端的气举管柱上；
封隔器，所述封隔器设置在气举管柱与采气/采油管之间；
单流阀，所述单流阀设置在气举管柱内，允许地层中的气液由下至上通过；
采气管柱管鞋，所述采气管柱管鞋设置在采气/采油管底部。
2.根据权利要求1所述的能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，其特征在于：单流阀设置在封隔器上部。
3.根据权利要求1所述的能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，其特征在于：单流阀设置在封隔器下部。
4.根据权利要求1所述的能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，其特征在于：所述气举管柱为小直径油管。
5.根据权利要求1所述的能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱，其特征在于：所述气举管柱为连续油管。
6.采用权利要求1至5中任一所述能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱进行气举排液的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
下入气举管柱到采气/采油管柱内至采气管柱管鞋位置；
封隔器坐封；
在采气/采油管柱与气举管柱的环空空间内注入气体，根据注入气体后的井口气体压力以及过流通道截面积关系得到换算液体体积；
注入换算液体体积量的液体，使井口压力为零；
再次交替重复注入气体和液体，使气举循环通道内形成段塞流；
气体和液体从侧孔短节进入到气举管柱内部，然后在注入气体压力作用下，将气举管柱内部的侧孔短节上部的井液通过气举，使井液从气举管柱上部排出井外。
7.根据权利要求6所述的采用能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱进行气举排液的工艺，其特征在于：封隔器坐封后注入气体检测是否完成坐封，采气管柱内的压力，在10分钟内上升到1MPa以上，坐封完整；在10分钟内未上升到1MPa以上，坐封未完整，更换封隔器。
8.根据权利要求6所述的采用能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱进行气举排液的工艺，其特征在于：在采气/采油管柱与气举管柱的环空空间内注入氮气、天然气或二氧化碳。
9.根据权利要求6所述的采用能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱进行气举排液的工艺，其特征在于：注入液体为水。
10.根据权利要求6所述的采用能保护油气层且实现高效气举排液的工艺管柱进行气举排液的工艺，其特征在于：采气/采油管柱与气举管柱之间的环空截面积小于或等于采气/采油管柱截面积的二分之一。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114183099A (zh) * 2022-02-15 2022-03-15 东营云起石油科技有限公司 一种负压举升井筒液体作业方法
CN114278250A (zh) * 2021-04-16 2022-04-05 中国海洋石油集团有限公司 一种海上低压气井不动管柱定点拖动连续排液管柱及其排液方法
CN116556899A (zh) * 2023-04-17 2023-08-08 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

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