CN113803036B - 一种自增能激活排水采气工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自增能激活排水采气工艺，包括以下步骤：将自增能化学药剂a和自增能化学药剂b分别与固体起泡剂按照预定重量配比制备形成固体状的自增能药剂A和自增能药剂B；通过自增能排水采气系统向井筒内的积液中投放所述自增能药剂A和自增能药剂B；关井一段时间以使所述自增能药剂A和所述自增能药剂B溶解；开井，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B同时溶解完成，溶解后的自增能化学药剂a和自增能化学药剂b反应而产生气体和热量，并与固体起泡剂反应生成泡沫，从而进行气井排水采气生产。
Description
技术领域
本发明属于天然气采输技术领域，具体涉及一种自增能激活排水采气工艺。
背景技术
目前，常规的泡沫排水采气工艺是将泡排药剂加注在井筒中，使泡排药剂与井内积液混合后利用井筒中的天然气流进行搅动后产生大量的泡沫，降低井内流体密度，改变并筒流态，从而达到排水采气目的。然而，随着地层能量不足，气井压力、产能下降，尤其是当气井产量降低至临界携泡流量以下后，常规的泡排药剂的起泡能力和携液能力不足，其效果大大降低，无法满足排水采气施工作业。
现有的增能型泡沫排水采气工艺采用先向气井内的积液内投入A试剂，然后再投入B试剂，其中的A试剂与B试剂的比为3-4:13，A试剂投入气井内的积液内反应2小时后，再投入B试剂，反应2小时后开井生产，其关井时间较长，影响施工效率。目前A试剂和B试剂都是以液体方式出现，而大多生气反应均会向井筒中带入很多水或者反应生成水，从而造成气井的额外负担。此外，现有技术中，自增能药剂和泡排药剂是分开设置的，生气和发泡不能同时进行，这影响排水采气的生产效果，并且A试剂和B试剂通过连续泵注到井筒内发生化学反应，整个反应过程持续时间较长，不利于集中生气和短时间内迅速提升井筒内气体流速，严重影响了施工作业效率。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种自增能激活排水采气工艺，该自增能激活排水采气工艺能够有效提高单位质量药剂的有效药剂成分，并能够使生气和泡排同步进行，从而能够增强起泡剂的起泡和携液性能，非常有利于提高气井排水采气生产效率。
为此，根据本发明提供了一种自增能激活排水采气工艺，包括以下步骤：将自增能化学药剂a和自增能化学药剂b分别与固体起泡剂按照预定重量配比制备形成固体状的自增能药剂A和自增能药剂B；通过自增能排水采气系统向井筒内的积液中投放所述自增能药剂A和自增能药剂B；关井一段时间以使所述自增能药剂A和所述自增能药剂B溶解；开井，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B同时溶解完成，溶解后的自增能化学药剂a和自增能化学药剂b反应而产生气体和热量，并与固体起泡剂反应生成泡沫，从而进行气井排水采气生产。
在一个实施例中，所述自增能药剂A和自增能药剂B按照1：1的投放比例依次交替投放到井筒内的积液中。
在一个实施例中，所述自增能排水采气系统包括设置在井筒中的套管(20)和同心设置在所述套管内的油管，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B从井口通过所述油管进行投放，
所述自增能药剂A和所述自增能药剂B的投放量Q均根据井筒内的积液量确定，且满足关系式：
其中，Pwf是井底流压，Pt是井口套压，Py是井口油压，rw是套管内径，ryi是油管内径，ryo是油管外径，ρ是井筒内积液的密度，g是重力系数。
在一个实施例中，在所述油管中设有油管阀和轴向间隔开设置在所述油管中的上部控制阀和下部控制阀，在所述上部控制阀和所述下部控制阀之间形成有暂投空间，控制所述油管阀、所述上部控制阀和下部控制阀的开启和关闭以进行交替投放所述自增能药剂A和所述自增能药剂B。
在一个实施例中，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B的投放包括以下子步骤：
子步骤一：关闭所述油管阀；
子步骤二：打开所述上部控制阀，并从井口投放所述自增能药剂A或所述自增能药剂B至所述暂投空间后关闭所述上部控制阀，
子步骤三：打开所述下部控制阀，以使所述自增能药剂A或所述自增能药剂B投放至井筒内的积液中；
子步骤四：重复子步骤二和子步骤三并交替投放所述自增能药剂A和所述自增能药剂B，直至投放完毕后关闭所述上部控制阀和所述下部控制阀而关井；
子步骤五：打开所述下部控制阀和所述油管阀而开井，从而通过所述油管进行排水采气生产。
在一个实施例中，所述自增能药剂A和自增能药剂B在投入井筒之前均进行压制成型和冷冻处理。
自增能药剂A自增能药剂B在一个实施例中，所述起泡剂设置成药剂外壳，所述自增能化学药剂a和所述自增能化学药剂b分别填充在所述药剂外壳内，从而分别形成所述自增能药剂A和所述自增能药剂B。
在一个实施例中，所述药剂外壳构造成中空圆柱体形或中空球体形，且所述中空圆柱体形或中空球体形的直径小于所述油管的最小内径。
在一个实施例中，所述药剂外壳的壁厚设置成2-3mm。
与现有技术相比，本申请的优点之处在于：
根据本发明的自增能激活排水采气工艺通过将自增能化学药剂制和起泡剂制备成一体而形成固体状的自增能药剂，有效提高了单位质量药剂的有效药剂成分，并能够使生气和泡排同步进行，显著增强了起泡剂的起泡和携液性能，同时能够避免人为因素导致不同添加顺序和药剂添加量产生的影响，非常有利于提高气井排水采气生产效率和增强排水采气生产效果。并且，固体状的自增能药剂便于投放，能够避免向井筒中加入过量的水，有效减少了气井排液的负担。自增能药剂溶解和反应速度快，显著缩短了关井时间，加快了反应速率，并能够产生大量热量，增强了起泡剂的反应程度，能够提高气井排水采气生产效率和增强排水采气生产效果。自增能药剂反应后能够使得井筒内积液成酸性，从而在排液采气生产过程中能够对井筒进行清洗和解堵。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1是根据本发明的自增能激活排水采气工艺流程示意图。
图2示意性地显示了根据本发明的自增能激活排水采气工艺中利用的自增能排水采气系统的结构。
其中，图2中的各附图标记为：100-自增能排水采气系统100、10-油管、11-油管阀、12-上部控制阀、13-下部控制阀、20-套管、21-套管阀、30-投注药剂(自增能药剂A或自增能药剂B)。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
图1是根据本发明的自增能激活排水采气工艺流程。如图1所示，首先根据需要制备固体状的自增能药剂。之后，将制备的自增能药剂投入井筒内的积液中。之后，关井一段时间后，开井进行排水采气生产。
由此，该自增能激活排水采气工艺通过按照预定重量比例生产具有不同属性的固体状自增能药剂，自增能药剂能够有效提高单位质量药剂的有效药剂成分，并能够使生气和泡排同步进行，从而能够增强起泡剂的起泡和携液性能，非常有利于提高气井排水采气生产效率，增强气井排水采气生产效果。
根据本发明，在排水采气作业前，先提供自增能化学药剂a、自增能化学药剂b和起泡剂。然后，将自增能化学药剂a与起泡剂根据实际工况按照预定重量配比制备形成固体状的自增能药剂A，将自增能化学药剂b与起泡剂按照预定重量配比制备形成固体状的自增能药剂B。
在一个实施例中，自增能药剂A可以通过采用5％的起泡剂和95％的自增能化学药剂a混合制备形成，自增能药剂B可以通过采用5％的起泡剂和95％的自增能化学药剂b混合制备形成。由此，将自增能化学药剂a与起泡剂或自增能化学药剂b与起泡剂制备形成一体，这样能够有效避免自增能药剂时不同的投注顺序和药剂添加量受人为因素的影响，能够降低认为误差，增强反应效果。并且，固体状的自增能药剂A和自增能药剂B便于投注，同时能够有效避免向井筒中加入过量的水，从而减少了气井排液的负担，有利于提高气井生产效率。
自增能化学药剂a例如可为亚硝酸盐和铵盐，自增能化学药剂b例如可为催化剂。自增能化学药剂a和自增能化学药剂b能够反应并产生气体和热量，并且能够与起泡剂产生反应，进而产生泡沫。
在一个实施例中，可以将起泡剂设置成药剂外壳，而将自增能化学药剂a和自增能化学药剂b分别填充在药剂外壳内，并通过挤压成型分别形成自增能药剂A和自增能药剂B。具体地，药剂外壳可以构造成中空圆柱体形或中空球体形。为了使自增能药剂A和自增能药剂B能够顺利投入油管，中空圆柱体形或中空球体形的直径设置成小于油管的最小内径。例如，中空圆柱体形的长度可设置成400mm，直径设置成40mm，中空球体形的直径可设置成40mm。药剂外壳的壁厚设置成处于2-3mm的范围内。在一个实施例中，中空球体形均可设置成对称分布的两各半圆球体形，自增能化学药剂a或自增能化学药剂b分别填充在半圆球体形，通过将两个半圆球体形挤压成型从而形成固体球状的自增能药剂A或自增能药剂B。圆柱体形药剂的制备方式与固体球状药剂的制备方式相同。
在本实施例中，药剂外壳的壁厚根据实际工况需要设置成不同。药剂外壳的壁厚设置成处于2-3mm的范围内。
在另一个实施例中，自增能药剂A和自增能药剂B也可以通过将自增能化学药剂a或自增能化学药剂b分别与起泡剂根据需要按照一定的重量比例混合形成膏状，然后，将膏状的自增能化学药剂a或自增能化学药剂b与起泡剂形成的混合物盛装于模具中并挤压成型，从而形成固体状的自增能药剂A或自增能药剂B。
根据本发明，在投放自增能药剂A和自增能药剂B的过程中，按先后顺序依次投放的自增能药剂的药剂外壳的厚度依次递减，且最后投放自增能化学药剂a、自增能化学药剂b分别与起泡剂直接混合压制成型的自增能药剂A或自增能药剂B。由此，在投放过程中，先投放药剂的药剂外壳较厚，后投放药剂的药剂外壳的厚度逐渐降低，使得先投放的药剂溶解所需时间较长，后投放是药剂溶解时间较短，使所有投放的自增能药剂A和自增能药剂B能够同时溶解完全，并在预定时间反应生成气体和热量，进而与起泡剂反应而产生泡沫以将液体带出井筒，从而完成排水采气生产。这样，使得自增能药剂A和自增能药剂B能够控制在预定时间进行反应，显著增强了排水采气的生产效果和提高了排水采气的生产效率。为了避免自增能药剂A或自增能药剂B在投放时相互粘接而影响投放，在投放自增能药剂A和自增能药剂B之前，对自增能药剂A和自增能药剂B分别进行冷冻处理。例如可将自增能药剂A和自增能药剂B分别放置在冰箱中进行冷冻，冷冻时间大于1小时，自增能药剂A和自增能药剂B冷冻完成后从模具中取出，并分别冷藏备用。这样能够在自增能药剂A和自增能药剂B的表面形成一层冷冻层，能够有效避免自增能药剂A或自增能药剂B在投放是时相互粘接而影响投放效率和投放效果。
根据本发明，自增能药剂B和自增能药剂A需配合使用，在向井筒中投放自增能药剂A和自增能药剂B的过程中，自增能药剂A和自增能药剂B按照1：1的投放比例依次交替从油管投入井筒内的积液中。固体状的自增能药剂A和自增能药剂B的这种投放方式使得投放药剂简单方便，能够有效避免人为因素导致不同添加顺序和药剂添加量产生的影响。固体状的自增能药剂A和自增能药剂B直接投放，无需通过液体进行投放，有效避免了向井筒中加入过量的水，从而减少了气井排液的负担，有利于提高气井生产效率。此外，自增能药剂A和自增能药剂B遇水溶解发生反应，并生成热量，从而能够对井内胶质、沥青等有机物进行降粘，且生成的气体与起泡剂产生泡沫，能够显著提高井筒气体流速，从而在短时间达到临界携泡流量，实现了解堵、排液，提高气井采出程度效果，有效提高了生产效率和生产质量。此外，自增能药剂A和自增能药剂B通过冷冻处理、压制成型、交替投放的方式，并且关井10-30min，能够有效保证自增能药剂A和自增能药剂B全部进入到积液后快速反应生气，从而瞬间提高气井中的气体流速，达到携液的目的，这显著增强了排水采气的生产效果，提高了排水采气生产的效率。
根据本的发明，自增能药剂A和自增能药剂B的投放量根据井筒内的积液量确定，且自增能药剂A和自增能药剂B的投放量Q满足关系式：
其中，Pwf是井底流压，Pt是井口套压，Py是井口油压，rw是套管内径，ryi是油管内径，ryo是油管外径，ρ是井筒内积液的密度，g是重力系数。自增能药剂A和自增能药剂B投放完后，关井一段时间，以使自增能药剂A和自增能药剂B能够充分的下落、融化和溶解。关井时间优选为20min。自增能药剂A和自增能药剂B溶解反应速度快，能够在20min内充分溶解，这有效缩短了药剂的投放溶解时间，进一步提高了排水采气生产效率。
关井一段时间后开井，自增能药剂A和自增能药剂B剧烈反应而产生气体和热量，同时与作为自增能药剂A和自增能药剂B本体中作为粘接剂的固体起泡剂反应而生成泡沫，进而进行气井排水采气生产。自增能化学药剂a或自增能化学药剂b与起泡剂形成一体，分别形成固体状的自增能药剂A和自增能药剂B，从而能够实现自增能药剂和起泡剂一体化加注，这样在整个生产过程中无需单独投放起泡剂，这使得自增能药剂和起泡剂同时起效，显著增强了起泡剂的起泡和携液性能，非常有利于增强起泡剂的反应程度，从而大大提高了采气生产效率，显著增强了排水采气生产效果。
在本实施例中，自增能药剂A或自增能药剂B反应后，使得井筒内积液成酸性，从而在排液采气生产过程中能够对井筒进行清洗和解堵。这能够进一步提高排液采气生产效率，增强排液采气生产效果。
图2示意性地显示了根据本发明的自增能激活排水采气工艺过程中使用的自增能排水采气系统100的结构。如图2所示，自增能排水采气系统100包括设置在井筒中的油管10和套管20，油管10同心设置在套管20的内部，且油管10的一端设置在进口处，另一端延伸至套管20中的井筒积液中。作为投注药剂30的自增能药剂A和自增能药剂B通过油管10从井口处投放到井筒积液，从而利用自增能排水采气系统100并通过根据本发明的自增能激活排水采气工艺进行排水采气生产。
如图2所示，油管10设有油管阀11，套管20设有套管阀21。在油管10中设有轴向间隔开分布的上部控制阀12和下部控制阀13，从而在上部控制阀12和下部控制阀13之间形成有暂投空间，自增能排水采气系统100通过控制油管阀11、上部控制阀12和下部控制阀13的开启和关闭来开井和关井。油
在投放自增能药剂前，关闭油管阀11。之后，关闭下部控制阀13，打开上部控制阀12，泄压后，从井口通过油管10投放自增能药剂A或自增能药剂B至暂投空间，然后，关闭上部控制阀12。之后，打开下部控制阀13，以使暂投空间的自增能药剂A或所述自增能药剂B投放至井筒内的积液中。之后，重复上述动作交替投放自增能药剂A和自增能药剂B，直至投放完毕后关闭上部控制阀12和下部控制阀13而关井。关井一段时间后，打开下部控制阀13和油管阀11而开井，从而通过油管10进行排水采气生产。自增能排水采气系统100结构简单，操作方便，并能够有效保证井筒内压力，其在每次投放药剂时能够进行泄压，提高了油气井生产的安全性能，并且有利于通过根据本发明的自增能激活排水采气工艺来提高生产效率。
根据本发明的自增能激活排水采气工艺通过将自增能化学药剂制和起泡剂制备成一体而形成固体状的自增能药剂，有效提高了单位质量药剂的有效药剂成分，并能够使生气和泡排同步进行，显著增强了起泡剂的起泡和携液性能，同时能够避免人为因素导致不同添加顺序和药剂添加量产生的影响，非常有利于提高气井排水采气生产效率和增强排水采气生产效果。并且，固体状的自增能药剂便于投放，能够避免向井筒中加入过量的水，有效减少了气井排液的负担。自增能药剂溶解和反应速度快，显著缩短了关井时间，加快了反应速率，并能够产生大量热量，增强了起泡剂的反应程度，能够提高气井排水采气生产效率和增强排水采气生产效果。自增能药剂反应后能够使得井筒内积液成酸性，从而在排液采气生产过程中能够对井筒进行清洗和解堵。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自增能激活排水采气工艺，包括以下步骤：
将自增能化学药剂a和自增能化学药剂b分别与固体起泡剂按照预定重量配比制备形成固体状的自增能药剂A和自增能药剂B；
通过自增能排水采气系统(100)向井筒内的积液中投放所述自增能药剂A和自增能药剂B；
关井一段时间以使所述自增能药剂A和所述自增能药剂B溶解；
开井，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B同时溶解完成，溶解后的自增能化学药剂a和自增能化学药剂b反应而产生气体和热量，并与固体起泡剂反应生成泡沫，从而进行气井排水采气生产；
所述起泡剂设置成药剂外壳，所述自增能化学药剂a和所述自增能化学药剂b分别填充在所述药剂外壳内，从而分别形成所述自增能药剂A和所述自增能药剂B，并且按先后顺序依次投放的自增能药剂的药剂外壳的厚度依次递减。
2.根据权利要求1所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述自增能药剂A和自增能药剂B按照1：1的投放比例依次交替投放到井筒内的积液中。
3.根据权利要求1或2所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述自增能排水采气系统包括设置在井筒中的套管(20)和同心设置在所述套管内的油管，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B从井口通过所述油管进行投放，
所述自增能药剂A和所述自增能药剂B的投放量Q均根据井筒内的积液量确定，且满足关系式：
其中，Pwf是井底流压，Pt是井口套压，Py是井口油压，rw是套管内径，ryi是油管内径，ryo是油管外径，ρ是井筒内积液的密度，g是重力系数。
4.根据权利要求3所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，在所述油管中设有油管阀(11)和轴向间隔开设置在所述油管中的上部控制阀(12)和下部控制阀(13)，在所述上部控制阀和所述下部控制阀之间形成有暂投空间，控制所述油管阀、所述上部控制阀和所述下部控制阀的开启和关闭以进行交替投放所述自增能药剂A和所述自增能药剂B。
5.根据权利要求4所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述自增能药剂A和所述自增能药剂B的投放包括以下子步骤：
子步骤一：关闭所述油管阀；
子步骤二：关闭所述下部控制阀，打开所述上部控制阀，并从井口投放所述自增能药剂A或所述自增能药剂B至所述暂投空间后关闭所述上部控制阀，
子步骤三：打开所述下部控制阀，以使所述自增能药剂A或所述自增能药剂B投放至井筒内的积液中；
子步骤四：重复子步骤二和子步骤三并交替投放所述自增能药剂A和所述自增能药剂B，直至投放完毕后关闭所述上部控制阀和所述下部控制阀而关井；
子步骤五：打开所述下部控制阀和所述油管阀而开井，从而通过所述油管进行排水采气生产。
6.根据权利要求1或2所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述自增能药剂A和自增能药剂B在投入井筒之前均进行压制成型和冷冻处理。
7.根据权利要求5所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，关井时间为10-30min。
8.根据权利要求7所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述药剂外壳构造成中空圆柱体形或中空球体形，且所述中空圆柱体形或中空球体形的直径小于所述油管的最小内径。
9.根据权利要求6所述的自增能激活排水采气工艺，其特征在于，所述药剂外壳的壁厚设置成2-3mm。
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