气田后期开发技术--负压采气技术 (1)

1、气田后期开发技术负压采气装置三注2016年11月项目提纲-气田现状J*二幷呻啖术爾三.负压采啖术令负压采气设备LL!»五成本投AK选井H外；1气助搽|发劝迪脛M弓幷排水采有气田现状（一）概况我国已开发的气田,大多数属于低孔低渗的弱弹性水驱气田。气井经过多年的开采，多数气井已经进入低压低产期。天然气气田开发到中后期随着采气作业的进行，气田井口压力会迅速下降,同时气井产生的积液，回压增大、井口气压在气田中后期将长期将保持在一个较低压力/幅浮动,井口压力偏低，井底天然气不能够进入输气管网。当井口压力低于管网压力，气井被迫关闭闲置或封堵废弃,大量可采储量得不到利用。井底附近区积液，产层会受到

2、"水侵"、"水锁"、"水敏性粘土矿物的膨胀”等影响，使得气相渗透率受到极大损害。气田现状（二）含水气田开采存在问题1、井深达至IJ4500-5000米，现有的排水采气工艺技术无法适应这些井的生i=!=i2、压力低，压力系数仅为0.5,井底流压在2.0-6.5MPa之间z井口油压一般为1.2-2.5MPa，低于集输压力。3、生产管柱管径一般为073-62的复合油管,气量减小后带液困难。4、渗透性差、气产量低、水产量少，渗透率在0.01-9.8x107之间，单井产量在（0.5-2）xlOVd0（三）增压采气工艺气田进入开发后期,气井普遍低压,采出的

3、天然气不能靠自身自然能量输送。通过采用压缩机增压输送,可降低气井（气水井）井口流动压力,进一步提高气藏采收率。、气田现状）排水采气工艺在气井中常有绘类凝析液或地层水流入井底。当气井产量高、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时,水将完全被气流携带至地面,否则，井筒中将出现积液。积液的存在将増大对气层的回压，并限制其生产能力，有时甚至会将气层完全压死以致关井。排除井筒及井底附近地层积液过多或产水,并使气井恢复正常生产的措施,称为排水采气。騎辭气技术应用（一）气井常用的排水采气工艺技术如何快速、有效的进行气井排液,是含液气井生产过程中的核心问题。目前国内外采用的排液采气主要工艺有以下技术。騎辭气

4、技术应用负压采宅技术汇报（二）低压气井采气工程现状口气藏压力递减，生产压差降低，单井产量下降。口油压低，无法进管网，必须增压输送。口井筒压力降低、气量下降，气体携液能力降低,井筒积液严重。口对低压低产井压裂酸化,极易发生水敏及水锁现象。T井生产能力三、负压采啖术(_)负压采气概念在井口或井(阀)组增加一套装置,尽可能释放井底天然气，确保井底天然气能够进入输气管网。一套橇装式可移动单井增压采气装置可有效延长气田开发寿命,增加采气量和收益，因为,提高采收率需从以下两方面考虑:要降低井口回压、提高输送能力，降低地层废弃压力降低井筒内流体阻力、增大举升压差，提高排液能力负压采宅技术汇报正常生产井管网压

5、力=1.38MPa管网压力二1.38MPa储层压力二屋力*屋力*9>07MPa9.07MPa储层压力=3.45MPa3.45MPadW69*0-W0BdlAIZ.0-ZBdlAI8£-l二匚羽网具*社誉葩、三管网压力管网压力二负压釆气机组负压采气井储层压力二2.07MPa屋力9e0MPa三、负压采气技术与临界流量,如下图：(-)负压采气概念一HE液机理我们可以通过气井相关参数，计算出不同油压下井口气体携液的临界速度由图可知,此井在油压0.3MPa左右时,井口临界流速与临界流量相互交叉，只有在0.3MPa井口回压下气体流量大于临界流量，才会有较好的携液能力。（二）负压采气概念一増

6、气机理流入曲线绘制通过对产能试井资料的整理,可得到气井的流入动态方程。气井的流入动态方程一般有两种表达式，即回压方程式和二项产能方程式，代入不同井底流压，解出相应的产气量。流出曲线绘制在一定的地层压力下z根据井口流动压力与产气量之间的关系,可直接绘制该井的流出动态曲线。压方程为：q$c=c*肩-p,y二项式产能方程为:：XCX：GW5XT：ST¥X»*K?3：CK：2JX：«»22CXXC：4：JMCZKCW:K：2W1-XC枚些畑知皿|ZKS5SC!£«一M2=!：.：3穴i:UB123：ui-S亠臥九Jr-Plf=AQsc+叽负压

7、采宅技术汇报三.负压采气技术（三）负压采气概念一HE液机理气井中常有绘类凝析液和地层水流入井底，当气井产量降低后，会减小气体流动速度，井筒将出现积液。要使积液能被气体携带出来，需要一定的气流速度和一定的临界流量。液滴沉降重力G（自重与浮力差）：气体对液滴的曳力F为:G=门_O根据斯托克液滴模型,液滴在气流中所受合力为0时,与气流将保持速度稳定（三）负压采气概念一HE液机理若要气体要将液体带出井口,必需满足一走的流动速度。在油管管径、气井井底油压一定的情况下，临界流量也可求得：曳力F与重力G相等时,求得气井携液临界速度:4gd©-pj0.5=3.1x殆（门-p）2LpsUcr气井携液临

8、界流量为:负压采宅技术汇报常见的优选管柱排水采气、气举排水采气等工艺均根据该理论依据进行计算。三、负压采气技术负压采宅技术汇报（四）负压采气概念増气机理在不计压敏,渗流指数n、气藏温度T和油管直径一定的情况下,设置不同地层压力及投产初期不同气量两个变化量,以井口为解节点将系统分成压缩机幵始至井口和气藏开采层位到井口两部分。通过将井口解节点的流入、流出动态曲线绘制在同一坐标系下，可得井口回压和协调产气量，两条曲线的交点A对应的产量及其有效偏差就是气井负压采气实施后的协调工作产量点。14.0016.00a.oo2.000.00LO2.03.04.0-Pr-lSWbPr-8UP41-一卩厂十.IWP

9、b00000010862毁)J上可以得出模型井后期井口压力1.2MPa时z产量约2000mVd,当实施负压采气工艺后，井口压力降至0.2MPa左右,日增气可达6000-8000m3/d左0.0右。（五）国外负压采气技术应用情况上世纪70年代,国夕卜开始采用无型活塞任御Z对气井进行集中抽吸增压。90年代以后z北美GF公司和力呢/公司等压缩机生产厂开始设计屋酚成撬单井増压工艺。最低吸气压力为O.IMPaz最低功率为45KW。2000年z美国Co/77/£ssuo公司进一步主产出Gasjack撬装一体式增压勿，在北美的低压低产井、油田伴生气抽采方面均取得了很好的应用效果。（五）国外负压采气

10、技术应用情况近年来，国外采用螺杆压缩机在负压采气领域应用弥补活塞压缩机应用范围。以美国公司为代表的螺杆压缩机在天然气、页岩气等气体压缩、回收领域有良好应用表现。可实现阶段性负压抽吸,正常吸气压力仅005MPa1机组工艺设计已系列化、模块化，可采用电马型燃驱,也可撬装/车载。（六）内负压采气技术应用情况国内自70年代末在采卤伴生气和浅层天然气开采中应用过负压采气技术。90年代以后z天然气和石油伴生气的正规开采中对该技术进行硏究和实验,主要是在四川和长庆等气矿采用真至痴遊蒯舷工作方式进行间歇抽吸式负压采气工艺。自刀05年起，国内部分油田正式引进以Ss方以为他訣遷從簷袈小垒怯渤进行连续抽吸式负压开采

11、,淘汰之前的真空泵+压缩机工艺。（六）国内负压采气技术应用情况（川西北）川西北气矿实施负压采气技术后取得较好的产量效果，如白浅108、T20站两站均建设于2004年左右,初始建站设计日处理量3万方、场站压力4MPaz分别下辖4口和6口产气井。运行至2010年后,地层压力逐步降低,井口压力不能满足外输要求。2013年起安装GasJack负压采气装置后,井口压力降低至02MPa以下输送压力为07-0.8MPa,分别维持每日0.65万方和0.5万方产气量,大幅降彳馳层废弃压力,提高最终采收程度。（六）内负压采气技术应用情况（吐哈）2013年底，吐哈油田引进GasJack压缩机组进行气田后期开采实验，

12、通过在/温西Z篠气砧低压低产井维持生产、东深1井自喷井降压开采实验取得良好的效果,2014年开始加大试验数量,2016年已推广并大面积开始采用负压采气技术。目前主要应用在以下几个方面：一是，用于自喷井后期，延长其自啧周期；二是，低压低产井,维持其生产；三是，边缘区块增压输送，采出气增压输送。负压采气设备(_)主要设备类型以设备主机类型分类可分为往复式、回转式两大类；以压缩级数分类可分为单级压缩机和多级压缩机;以进、排气压力分类可分为低压和负压吸气,以及低压、中压、高压排气等。往复式回转式螺杆式压缩机组一体式GasJack压缩机组分体式往复压缩机组.单级或两级压缩负压吸气中压排气多级压缩低压吸气

13、.单级压缩负压吸气.低压排气.高压排气(二)常用于单井负压采气设备参数序号压缩机类型进气压力(MPa)排气压力(MPa)处理量(lxlCmVd)压缩比转速(RPM)分液能力(Vd)1体式GasJack压缩机组0.050.420.353.50.22.120:1800250082分体式往复压缩机组0.10.50.57.2多级压缩0.41.59:155023螺杆式压缩机组-0.0670.34单级0.142.4两级1.723.450.21.620:11250360064滑片式压缩机组-0.0950.40.551.031-137:158015508（三）主要设备特点及适用场合序号压缩机类型主要优点主要缺

14、点适用场合1体式GasJack压缩机组压缩端与动力端共用一根曲轴，结构紧凑；进、排气压力范围较宽，排量调节简单；燃气?润滑油消耗较少。型号过于单主机结构复杂运行费用较咼适用于排量小、管输压力高的井2分体式往复压缩机组排丿土局机组效率低流量调节范围小运行费用局小型化机组可用于边远井站增压输送3螺杆式压缩机组对气体组分变化不敏感，较少含液量可油气混输；机组运行效率高、维护工作量少、制造成本低、流量羸节范卤广,自吸能力较强;介质含油对主机润滑油影响较大型号系列化，可适用于吐哈大部分产气井工况4滑片式压缩机组结构简单，可靠性高，自吸能力强，排量大，噪声小，维护工作量少。滑片机组比螺杆机组容积效率更高”

15、能耗更低。排压太低造价较咼适用于排量大、管输压力低的井负压采宅技术汇报负压采气设备出)GasJack压缩机组主要特点负压采宅技术汇报2四.负压采气设备)GasJack压缩机组主要特点吸气压力0.05MPa-0.42MPaz排气压力0.35MPa-3.5MPa,最大压力比20,最大流量为2.1x104m3/do驱动机为燃气36KW发动机,能源消耗少,每天200计到280M燃气肖耗。驱动端和压缩端一体共轴设计,结构紧凑。润滑油消耗少，常规牌号(15W-40)。标准液体分离器处理能力：8m?/d液体。（五）螺杆压缩机组主要特点吸气压力从-0.67MPa0.34MPaz排气压力1.2MPa-2.0MP

16、a,最大流量为2.6万方/天,最大液体处理量20方/天以上。整体撬装式设计,主机采用美国LeROI公司成熟天然气螺杆压缩机，型号全面,从30KW到600KW。驱动方式可以选择电动机或天然气发动机。负压采宅技术汇报（五）螺杆压缩机组主要特点螺杆主机能适应不同压缩介质组分的变化，抗腐蚀性强、耐磨性高，更能适应含腐蚀性气体介质。螺杆压缩机运行稳定无压力脉动，平整地面能承受机器自重即可,不需要混凝土基础及灌浆;主机体积小，噪音低，可靠性高，可常年无故障运行;易损件少,运行维护费用低于其他类型压缩机。无气阀、活塞环等磨损部件,仅需更换润滑油及滤芯。排烟消音器PLC操作油气桶气水分离器冷却赛2压缩机机头（

17、六）螺杆式压缩机组组成进气过滤显四.负压采气工艺流程（七）单井现场工艺流程单井工艺流程设计负压压缩机降压连续排液采气工艺流程图四.负压采气工艺流程（八）现场工艺流程设计针对小气量井采取本井气回注循环工艺：最大限度利用现有压缩机能力,实现连续排液、死井复活等技术目标。负压采宅技术汇报（_）成本预测与集气站增压机组比较,负压采气机组对安装场地要求低,不用做基础（现场需平整2.5x4.5米的场地）；井口管线改造简单,只需将集输管线与压缩机进、出口管线连接；安装时间短,设备到场2小时完成连接就可调试开机运行。基础建设费用约0.2万元流程改造费用约1.5万元场地准备时间2天安装连接时间1天（二）选井要求Is选择产气井压力范