CN112832702A - 一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种泡沫排水采气‑冲砂一体化装置及其工艺，涉及油气开发技术领域；所述装置设置在原油管内，包括从内到外依次设置的连续油管、环空管；所述环空管伸入水平井段且长度低于所述连续油管；所述连接油管外接盛装有冲砂液的容器；所述环空管外接盛装有排水泡沫剂的容器。本发明还公开一种泡沫排水采气‑冲砂一体化工艺。本发明在原油管中设置环空管和连续油管，并在连续油管的前端安装旋流喷射装置达到同时排水、采气、冲砂的作用，实现采气水平井的排水、采气、冲砂一体化，使天然气井在排水采气过程中，不易出现砂石沉积堵管的情况，减少排水、采气、冲砂成本，提高采气效率。
Description
技术领域
本发明属于油气开发技术领域，具体涉及一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置及其工艺。
背景技术
天然气井的生产总是伴随着盐水、碳氢液体的产生，这些液体是以小滴形态由天然气携带到地面。当气藏压力降低时，由于天然气产生发的携带力不足以把液滴带到地面，液体就在井筒内沉积。积液使回压升高，影响产能，甚至淹死气井。随着气井大规模地减产，低产气井的数量会越来越多，目前，大部分低产气井存在的突出问题就是气井产气量不能满足最小携液流量的要求，使得气井井底即井筒内产生积液，导致气井无法正常生产。
同时，经过多次注采循环后，随着天然气井中天然气的采集和地层水侵蚀，会产生大量大砂石，导致油管堵塞，影响排水采气，需要定期冲砂疏通。目前，排水采气和冲砂分别采用不同的装置实现，因此，在发生砂石堵管时，需要更换或者增加冲砂装置，其工序复杂，停产时间较长。特别是采用连续油管进行排水冲砂时，由于连续油管难以取出，更换或者加设冲砂装置的难度大，成本高，停产关井时间长，严重影响天然气井产量。
发明内容
本发明针对目前采气井积液后排水冲砂需要设置不同的装置设备提供了一种排水采气-冲砂一体化装置，在原油管中设置环空管和连续油管，并在连续油管的前端安装旋流喷射装置达到同时排水、采气、冲砂的作用，实现采气水平井的排水、采气、冲砂一体化，使天然气井在排水采气过程中，不易出现砂石沉积堵管的情况，减少排水、采气、冲砂成本，提高采气效率。
本发明还公开了一种排水采气-冲砂一体化工艺，通过在排水采气阶段和冲砂阶段在环空管和连续油管通入不同的流体，同时实现排水采气和冲砂。
本发明的具体技术方案为：一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置，设置在原油管内，包括从内到外依次设置的连续油管、环空管；所述环空管伸入水平井段且长度低于所述连续油管；所述连接油管外接盛装有冲砂液的容器，注入和喷射冲砂液；所述环空管外接盛装有排水泡沫剂的容器，注入排水泡沫剂。
在上述技术方案中，在原油管中设置环空管和连续油管，连接排水泡沫剂和冲砂液，同时起到排水、采气、冲砂的作用，实现采气水平井的排水、采气、冲砂一体化，使天然气井在排水采气过程中，不易出现砂石沉积堵管的情况，减少排水、采气、冲砂成本，提高采气效率。
进一步地，所述连续油管伸入水平井段的一端设置有旋流喷射装置；
所述旋流喷射装置包括内径逐渐减小且呈弧形的锥形喷嘴和至少两个设置在锥形喷嘴内表面且相互平行的的弧形导流板；所述旋流喷射装置与所述连接油管转动连接，且所述旋流喷射装置可沿所述连接油管的轴线自由转动；所述弧形导流板沿连续油管的轴线环形阵列。通过冲砂液冲击弧形的导流板，实现锥形喷嘴的旋转，实现锥形喷嘴喷射旋流冲砂液，无需另外设置锥形喷嘴的驱动装置。
需要说明的是，所述连续油管连接锥形喷嘴的一端水平设置的水平井段，且所述锥形喷嘴与所述连续油管连接的一端内径大于所述连续油管，所述连续油管内的流体沿所述锥形喷嘴的内壁切线进入所述锥形喷嘴，使锥形喷嘴的内部收到的冲击力不同，且在流体随着导流板流动的过程中，使锥形喷嘴的受力更加不均匀，使其锥形喷嘴在不均匀的受力作用下快速转动。
由于连续油管前端设置的旋流喷射装置旋转喷射的冲砂液冲击积水，导致积水发生快速的紊流，使排水泡沫剂快速起泡，形成丰富的泡沫，增大积水的粘稠度，降低天然气井的砂石沉积堵塞的速度，并使其随着排水采气泡沫、冲砂液排出天然气井，实现天然气井的同时排水、采气和冲砂，避免天然气井堵塞。
进一步地，所述环空管伸入所述水平井段的一端设置有环形防砂罩，所述防砂罩与所述连续油管密封连接，用于防止砂进入环空管。
进一步地，所述环空管伸入水平井段的一端与所述连续油管伸入水平井段的一端距离为25～40cm。
进一步地，所述锥形喷嘴的弧度为15～25°，其曲率半径为25～35cm，。
本发明还公开了一种泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，采用本申请所公开的一种泡沫排水采气冲砂一体化装置进行排水采气、冲砂，其具体包括以下步骤：
S1：在连续油管的远端安装旋流喷射装置，并在原油管内依次安装环空管和连续油管；
S2：将所述环空管连通盛装有排水泡沫剂的容器，并通过环空管向所述水平井段内注入排水泡沫剂；将连续油管连接盛装有冲砂液的容器，并向所述气井注入冲砂液。
进一步地，当所述连续油管中注入冲砂液时，所述冲砂液的注入压力为3～5MPa。
进一步地，所述排水采气剂为球形或者胶囊状或者柱状的泡排剂。
进一步地，所述泡排剂为水溶性且密度大于采出水密度；当所述泡排剂注入所述天然气井中后，所述泡排剂可在水中下沉并所述泡排剂逐渐溶解。
进一步地，所述泡排剂可采用市售的密度大于水且水溶性的常规泡排剂，其配方可以主要包括10～15％聚乙二醇、4～8％十二烷基苯磺酸钠、15～20％咪唑啉、10～18％聚氧乙烯烷基醚、5～12％羧甲基纤维素、14～18％聚季铵盐、14～18％有机磷酸酯、2～6％丙烯醛、15～20％咪唑啉。
本发明针对目前超疏水材料的迫切需求提供了一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置，在原油管中设置环空管和连续油管，并在连续油管的前端安装旋流喷射装置达到同时排水、采气、冲砂的作用，实现采气水平井的排水、采气、冲砂一体化，使天然气井在排水采气过程中，不易出现砂石沉积堵管的情况，减少排水、采气、冲砂成本，提高采气效率。同时，由于连续油管前端设置的旋流喷射装置旋转喷射的冲砂液冲击积水，导致积水发生快速的紊流，使排水泡沫剂快速起泡，形成丰富的泡沫，增大积水的粘稠度，降低天然气井的砂石沉积堵塞的速度，并使其随着排水采气泡沫、冲砂液排出天然气井，实现天然气井的同时排水、采气和冲砂，避免天然气井堵塞。
本发明公开一种排水采气-冲砂一体化工艺，通过在环空管通入排水泡沫剂、在连续油管通入冲砂液，实现排水采气和冲砂同时进行，无需因为气井砂堵而停产关井冲砂，也无需因为气井堵砂另外放入冲砂设备，省略了冲砂工艺，减少天然气井堵砂发生。
附图说明
图1为本发明公开的一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置的结构示意图；
图2为本发明公开的旋流喷射装置的内部结构示意图；
其中，101-原油管，1-连续油管，2-环空管，21-防砂罩，3-旋流喷射装置，31-锥形喷嘴，32-弧形导流板。
具体实施方式
实施例1
一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置，参阅图1，设置在原油管101内，包括从内到外依次设置的连续油管1、环空管2；所述环空管2伸入水平井段且长度低于所述连续油管1；所述连接油管外接盛装有冲砂液的容器，注入和喷射冲砂液；所述环空管2外接盛装有排水泡沫剂的容器，注入排水泡沫剂。所述旋流喷射装置3与所述连接油管转动连接，使旋流喷射装置3可以沿所述水平井段的轴线自由转动。
所述环空管2伸入水平井段的一端与所述连续油管1伸入水平井段的一端距离为25～40cm。
优选地，所述锥形喷嘴31的弧度为15～25°，其曲率半径为25～35cm。
优选地，所述锥形喷嘴31的最小直径为2.5～5cm。
在本实施例中，在锥形喷嘴31的内表面设置弧形导流板32，在通过环空管2注入高压流体冲击弧形导流板32即可实现旋流喷射装置3的转动，冲击所述水平井，使水平井内砂石和其他堵塞物随着旋流的水流从原油管101和环空管2之间排出气井，实现冲砂；同时，环空管2中注入的排水泡沫剂在冲砂液的冲击下可以快速的形成大量的泡沫液，使泡沫携带水一起排出天然气井100。
优选地，所述环空管2伸入所述水平井段的一端设置有环形的防砂罩21，所述防砂罩21与所述连续油管1密封连接，用于防止砂进入环空管2。
实施例2
在实施例2的基础上，参阅图2，本实施例的所述连续油管1伸入水平井段的一端设置有旋流喷射装置3；
所述旋流喷射装置3包括内径逐渐减小且呈弧形的锥形喷嘴31和至少两个设置在锥形喷嘴31内表面且相互平行的的弧形导流板32；所述旋流喷射装置3与所述连接油管转动连接，且所述旋流喷射装置3可沿所述连接油管的轴线自由转动；所述弧形导流板32沿连续油管1的轴线环形阵列。通过冲砂液冲击弧形的导流板，实现锥形喷嘴31的旋转，实现锥形喷嘴31喷射旋流冲砂液，无需另外设置锥形喷嘴31的驱动装置。
需要说明的是，所述连续油管1连接锥形喷嘴31的一端水平设置的水平井段，且所述锥形喷嘴31与所述连续油管1连接的一端内径大于所述连续油管1，所述连续油管1内的流体沿所述锥形喷嘴31的内壁切线进入所述锥形喷嘴31，使锥形喷嘴31的内部收到的冲击力不同，且在流体随着导流板流动的过程中，使锥形喷嘴31的受力更加不均匀，使其锥形喷嘴31在不均匀的受力作用下快速转动。
由于连续油管1前端设置的旋流喷射装置3旋转喷射的冲砂液冲击积水，导致积水发生快速的紊流，使排水泡沫剂快速起泡，形成丰富的泡沫，增大积水的粘稠度，降低天然气井100的砂石沉积堵塞的速度，并使其随着排水采气泡沫、冲砂液排出天然气井100，实现天然气井100的同时排水、采气和冲砂，避免天然气井100堵塞。
实施例3
一种泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，采用本申请所公开的一种泡沫排水采气冲砂一体化装置进行排水采气、冲砂，其具体包括以下步骤：S1：在连续油管1的远端安装旋流喷射装置3，并在原油管101内依次安装环空管2和连续油管1；
S2：将所述环空管2连通盛装有排水泡沫剂的容器，并通过环空管2向所述水平井段内注入排水泡沫剂；将连续油管1连接盛装有冲砂液的容器，并向所述气井注入冲砂液。
需要说明的是，当所述连续油管1中注入冲砂液时，所述冲砂液的注入压力为3～5MPa，优选为3.5MPa。
进一步地，所述排水采气剂为球形或者胶囊状或者柱状的泡排剂，优选为球状泡排剂。
进一步地，所述泡排剂为水溶性且密度大于采出水密度；当所述泡排剂注入所述天然气井100中后，所述泡排剂可在水中下沉并所述泡排剂逐渐溶解。
进一步地，所述泡排剂可采用市售的密度大于水且水溶性的常规泡排剂，其配方可以主要包括10～15％聚乙二醇、4～8％十二烷基苯磺酸钠、15～20％咪唑啉、10～18％聚氧乙烯烷基醚、5～12％羧甲基纤维素、14～18％聚季铵盐、14～18％有机磷酸酯、2～6％丙烯醛、15～20％咪唑啉。其中，所述泡沫液可以选用市售的用于排气采气的排水泡沫剂在水中形成的溶液，在本实施例中可以选择为包括烷基胺聚醚羧酸盐、长链聚醚含氮化合物的混合溶液；所述冲砂液可以选用市售的用于冲砂的冲砂液，在本实施例中可以选择为水和增稠剂形成的混合溶液。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种泡沫排水采气-冲砂一体化装置，设置在原油管内，其特征在于，包括从内到外依次设置的连续油管、环空管；所述环空管伸入水平井段且长度低于所述连续油管；所述连接油管外接盛装有冲砂液的容器；所述环空管外接盛装有排水泡沫剂的容器。
2.根据权利要求1所述的泡沫排水采气-冲砂一体化装置，其特征在于，所述连续油管伸入水平井段的一端设置有旋流喷射装置；
所述旋流喷射装置包括内径逐渐减小且呈弧形的锥形喷嘴和至少两个设置在锥形喷嘴内表面且相互平行的的弧形导流板；所述旋流喷射装置与所述连接油管转动连接，且所述旋流喷射装置可沿所述连接油管的轴线自由转动；
所述弧形导流板沿连续油管的轴线环形阵列。
3.根据权利要求1所述的泡沫排水采气-砂一体化装置，其特征在于，所述环空管伸入所述水平井段的一端设置有环形防砂罩，所述防砂罩与所述连续油管密封连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的泡沫排水采气-冲砂一体化装置，其特征在于，所述环空管伸入水平井段的一端与所述连续油管伸入水平井段的一端距离为25～40cm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的泡沫排水采气-冲砂一体化装置，其特征在于，所述锥形喷嘴的弧度为15～25°，其曲率半径为25～35cm。
6.一种泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的一种泡沫排水采气冲砂一体化装置进行排水采气、冲砂，其具体包括以下步骤：
S1：在连续油管的远端安装旋流喷射装置，并在原油管内依次安装环空管和连续油管；
S2：将所述环空管连通盛装有排水泡沫剂的容器，并通过环空管向所述水平井段内注入排水泡沫剂；将连续油管连接盛装有冲砂液的容器，并向所述气井注入冲砂液。
7.根据权利要求6所述的泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，其特征在于，在所述步骤S2中，当所述连续油管中注入冲砂液时，所述冲砂液的注入压力为3～5MPa。
8.根据权利要求6所述的泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，其特征在于，所述排水采气剂为球形或者胶囊状或者柱状的泡排剂。
9.根据权利要求8所述的泡沫排水采气-冲砂一体化工艺，其特征在于，所述泡排剂为水溶性且密度大于采出水密度；当所述泡排剂注入所述天然气井中后，所述泡排剂可在水中下沉并所述泡排剂逐渐溶解。
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