国内外排水采气技术应用现状

1、国内外排水采气技术原理及应用现状主要内容主要内容n气井积液概念及危害气井积液概念及危害 n气井积液原理气井积液原理n排水采气工艺措施排水采气工艺措施一、气井积液概念及危害一、气井积液概念及危害 在天然气开采中，在气井中常有烃类凝在天然气开采中，在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底，当气井产量高、井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液体的数量相对较少时，底气液速度大而井中液体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面，随着气藏压力水将完全被气流携带至地面，随着气藏压力和天然气流动速度的逐步降低，致使和天然气流动速度的逐步降低，致使气藏中气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流

2、携带出井的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒，滞留在井中，筒，滞留在井中，这种现象便称之为这种现象便称之为“气井气井积液积液”。（1）气藏具有多产层、多裂缝系统气藏具有多产层、多裂缝系统。（2）气藏有边水和底水存在气藏有边水和底水存在。由于气藏与外围的区。由于气藏与外围的区域供水区无明显的联系，故驱动类型属于域供水区无明显的联系，故驱动类型属于封闭性的封闭性的弱弹性水驱气藏弱弹性水驱气藏。地层水主要是沿裂缝的部位窜入。地层水主要是沿裂缝的部位窜入井底的。气井见水的早晚与所在裂缝的部位、采气井底的。气井见水的早晚与所在裂缝的部位、采气速度和边界条件有关。速度和边界条件有关。（3）受储层非均质

3、的影响受储层非均质的影响。由于储层的非均质和受。由于储层的非均质和受断层切割的影响，所形成的许多裂缝系统，使气、断层切割的影响，所形成的许多裂缝系统，使气、水分布不受构造高度的控制，气藏无统一的气水界水分布不受构造高度的控制，气藏无统一的气水界面。面。 （4）除少数气田控制储量较大外，相当多的）除少数气田控制储量较大外，相当多的裂缝裂缝系统控制储量较小系统控制储量较小，裂缝系统是开发的基本单元。，裂缝系统是开发的基本单元。（5）大多数产水气井在生产）大多数产水气井在生产初期的产水量上升初期的产水量上升很很快快，但经过一段时期的排水，裂缝系统的产水量，但经过一段时期的排水，裂缝系统的产水量逐渐减

4、少，有的甚至不再产水。逐渐减少，有的甚至不再产水。n由于产水气藏存在上述地质特征，在气田或气藏由于产水气藏存在上述地质特征，在气田或气藏实施排水采气就具备了下述地质要素：实施排水采气就具备了下述地质要素：n（1）气藏具有封闭弱弹性水驱特征气藏具有封闭弱弹性水驱特征，产水气藏，产水气藏的水体有限、弹性能量有限，气藏的封闭性、定的水体有限、弹性能量有限，气藏的封闭性、定容性使排水采气成为可能。容性使排水采气成为可能。n（2）地层水分布受裂缝系统控制地层水分布受裂缝系统控制，多为裂缝系，多为裂缝系统内部封闭的局部水。这些水沿裂缝窜流，故可统内部封闭的局部水。这些水沿裂缝窜流，故可利用自然能量和人工举

5、升的方法排水。利用自然能量和人工举升的方法排水。（1）气井积液的危害：）气井积液的危害： “气井积液气井积液”一段时间一段时间聚集于井底，形成液柱，对聚集于井底，形成液柱，对气藏造成额外的静水回压，气藏造成额外的静水回压，导致导致气井自喷能量持续下降气井自喷能量持续下降。通常，如果这种情况持续下通常，如果这种情况持续下去，井筒中聚集的液柱终会去，井筒中聚集的液柱终会将气压死，导致气井停产。将气压死，导致气井停产。 （2）气井出水对生产的影响）气井出水对生产的影响气藏出水后，在气藏产生分割，形成死气区，气藏出水后，在气藏产生分割，形成死气区，加之部分气井过早水淹，使最终采收率降低。加之部分气井过

6、早水淹，使最终采收率降低。 气井产水后，降低了气相渗透率，气层受到伤气井产水后，降低了气相渗透率，气层受到伤害，产气量迅速下降，递减期提前。害，产气量迅速下降，递减期提前。 气井产水后，管柱内形成气水两相流动，单井气井产水后，管柱内形成气水两相流动，单井产量迅速递减，气井自喷能力减弱，逐渐变为间产量迅速递减，气井自喷能力减弱，逐渐变为间歇井，最终因井底严重积液而停产。歇井，最终因井底严重积液而停产。 气井产水将降低天然气质量，增加脱水设备和气井产水将降低天然气质量，增加脱水设备和费用，增加了天然气成本。费用，增加了天然气成本。气井积液原理气井积液原理2.1 气井积液来源气井积液来源 凝析液；凝

7、析液； 气层中的游离水。气层中的游离水。 gwlcqgq 凝析液凝析液 gwlcqgqwggq式中: 天然气饱和含水量; 气井产气量. 气层中产游离水气层中产游离水lfqlfq 气井产出液量气井产出液量gwlflclflqgqqqq2.2 液体在井筒中的存在形式液体在井筒中的存在形式 以小液滴形态存在；以小液滴形态存在； 以液膜的形式存在于油管内壁，以液膜的形式存在于油管内壁， 其多存在于管柱中、上部。其多存在于管柱中、上部。 lfq2.3 气井出水原因气井出水原因n气井工艺制度不合理。气井工艺制度不合理。气井产量过大，使边、气井产量过大，使边、底水突进形成底水突进形成“水舌水舌”或或“水锥水

8、锥”。特别是裂。特别是裂缝发育的高渗透区，底水沿裂缝上升更容易形缝发育的高渗透区，底水沿裂缝上升更容易形成成“水锥水锥”。n气井钻在离边水很近的区域气井钻在离边水很近的区域，或有底水的气，或有底水的气藏气井开采层段打开过深，接近气水接触面。藏气井开采层段打开过深，接近气水接触面。n气水接触面已推进到气井井底，气水接触面已推进到气井井底，不可避免地不可避免地要产地层水。要产地层水。2.4 影响出水的主要因素影响出水的主要因素 采气速度采气速度 过高的采气速度过高的采气速度易导致底水很快到达井底，使易导致底水很快到达井底，使气井无水生产期很短，产量迅速递减，甚至气井水气井无水生产期很短，产量迅速递

9、减，甚至气井水淹。淹。 生产压差生产压差 生产压差过大生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。生会引起底水锥进或边水舌进。生产压差越大，地层水因锥进或舌进而到达井底的时产压差越大，地层水因锥进或舌进而到达井底的时间越短，引起气井过早出水，甚至造成气井早期突间越短，引起气井过早出水，甚至造成气井早期突发性水淹发性水淹。 气层非均质性及地层岩性结构气层非均质性及地层岩性结构 气层岩性非均质性越强，井底距气水界面方气层岩性非均质性越强，井底距气水界面方向渗透性越强或纵向裂缝越发育，底水到达井底向渗透性越强或纵向裂缝越发育，底水到达井底的时间越短。的时间越短。 原始气水界面距井底的高度与水体的能量原始气

10、水界面距井底的高度与水体的能量 在相同条件下，井底距原始气水界面越近，在相同条件下，井底距原始气水界面越近，水体的能量越大，越活跃，则底水到达井底的时水体的能量越大，越活跃，则底水到达井底的时间越短。间越短。2.5 井底积液时的现象井底积液时的现象（1）只产纯气，不产水；）只产纯气，不产水；（2）井口压力快速下降；）井口压力快速下降；（3）井底液面缓慢上升；）井底液面缓慢上升；（4）气井产气量迅速下降。）气井产气量迅速下降。n当当Qg Qc，天然气携带液滴以雾状流形式把，天然气携带液滴以雾状流形式把液体排出井筒，此时井底无积液。液体排出井筒，此时井底无积液。2.6 连续排液的最小流量连续排液的

11、最小流量 Qc：n当当Qg Qc，气流中的液滴直径不断增大，气，气流中的液滴直径不断增大，气流携带液滴困难，液滴回落到井底形成积液。流携带液滴困难，液滴回落到井底形成积液。 2.7 井筒压力分布状态井筒压力分布状态 )(lggtwfllHHpHpppgplgp-井口至液面井段井口至液面井段天然气与液滴天然气与液滴及及其运动滑脱所产生的平均压力梯度其运动滑脱所产生的平均压力梯度; -液面至气层中部液面至气层中部混气液柱混气液柱及其运及其运动滑脱所产生平均压力梯度动滑脱所产生平均压力梯度; n三、排水采气工艺三、排水采气工艺n n 针对出水气井的特点，对有水气藏的排水采针对出水气井的特点，对有水气

12、藏的排水采气工艺技术可分为：气工艺技术可分为：n选择选择使气水两相管流举升效率最好的使气水两相管流举升效率最好的合理工作合理工作制度制度，把流入井筒的水全部带出地面，从而使，把流入井筒的水全部带出地面，从而使气井的气水气井的气水产量产量、井口流压井口流压和和气水比气水比保持相对保持相对稳定。稳定。n开发的中、后期，开发的中、后期，采用机械助喷工艺采用机械助喷工艺，排除井，排除井筒积液，降低井底回压，增大井下压差，提高筒积液，降低井底回压，增大井下压差，提高气井带水能力和自喷能力，保证正常采气。气井带水能力和自喷能力，保证正常采气。气气体体动动力力学学方方法法机械方法机械方法物理化学方法物理化学

13、方法n对给定的一口产水气井，究竟选择何种排水采气对给定的一口产水气井，究竟选择何种排水采气方法，需要进行方法，需要进行不同排水采气方式的比较不同排水采气方式的比较。n排水采气方法对井的开采条件有一定的要求排水采气方法对井的开采条件有一定的要求，如，如果不注意地质、开采及环境因素的敏感性，就会果不注意地质、开采及环境因素的敏感性，就会降低排水采气装置的效率，甚至失败。降低排水采气装置的效率，甚至失败。n除了井的动态参数外，其他开采条件，如除了井的动态参数外，其他开采条件，如产出流产出流体性质、出砂、结垢等，也是考虑的重要因素体性质、出砂、结垢等，也是考虑的重要因素。而最终考虑因素是投入和产出，必

14、须进行综合和而最终考虑因素是投入和产出，必须进行综合和对比分析，最后确定采用何种排水采气工艺。对比分析，最后确定采用何种排水采气工艺。3.1 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 n优选管柱是在油气田开发中后期，当气井生产不优选管柱是在油气田开发中后期，当气井生产不能稳定且转入间歇开采时，对这类气井及时调整能稳定且转入间歇开采时，对这类气井及时调整管柱，管柱，减少气流的滑脱损失减少气流的滑脱损失，充分利用气井自身，充分利用气井自身能量的能量的气举气举排水采气方法。排水采气方法。n优选管柱是一种自喷工艺，它施工简单到只需更优选管柱是一种自喷工艺，它施工简单到只需更换一次油管，而不需要人为地提供任何能

15、量。换一次油管，而不需要人为地提供任何能量。n（1）技术原理）技术原理1）油管直径过小油管直径过小 ，虽可以提高气流速度，有利于，虽可以提高气流速度，有利于将井底的液体排出，但在油管中的摩阻损失大，将井底的液体排出，但在油管中的摩阻损失大，一定井口压力下所要求的井底流压高，从而一定井口压力下所要求的井底流压高，从而限制限制了气井产量了气井产量； 2）油管直径过大油管直径过大，虽可以降低气流速度及摩阻损，虽可以降低气流速度及摩阻损失，从而降低流压，提高气井产量，但过低的气失，从而降低流压，提高气井产量，但过低的气流速度无法将井底液体携至地面，最终流速度无法将井底液体携至地面，最终造成井底造成井底

16、积液、流压升高而限制产气量积液、流压升高而限制产气量。 n 必须根据气井的产能状况必须根据气井的产能状况优选合理的管径优选合理的管径，充，充分利用气藏的能量，尽可能多地使井底的液体分利用气藏的能量，尽可能多地使井底的液体能及时被气流携带到地面，以获得能及时被气流携带到地面，以获得最大产气量最大产气量。n在设计自喷管柱时，必须考虑两个因素：在设计自喷管柱时，必须考虑两个因素： （1）自喷管中的）自喷管中的气流速度必须达到排液的临界速气流速度必须达到排液的临界速度度，确保地层流入井筒的全部液体被带出；，确保地层流入井筒的全部液体被带出； （2）当气体沿着自喷管柱流出时，必须建立合理）当气体沿着自喷

17、管柱流出时，必须建立合理的最低压力降，以保证的最低压力降，以保证井口有足够的压能井口有足够的压能将天然将天然气输进集输管网和用户。气输进集输管网和用户。特点：特点：n优点：优点：理论成熟，施工容易，管理方便，工作制理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少度可调，免修期长，投资少，除优选与地层流动，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊装备和动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊装备和动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排液力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排液生产，以延长气井带水自喷期的高效、高经济开生产，以延长气井带水自喷期的高效、高经济开采工艺技术。采

18、工艺技术。n缺点：缺点：气井排液量不宜过大，下入油管深度受油气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度的限制，管强度的限制，因压井后复产启动困难，起下管因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井起下作业。应当指出，以柱时要求能实现不压井起下作业。应当指出，以特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用于高气特纳液滴模型为基础的优选管柱方法适用于高气液比、井筒中呈雾状流的含液气井，对井筒中呈液比、井筒中呈雾状流的含液气井，对井筒中呈其他流动型态的含液气井，则不宜用此方法。其他流动型态的含液气井，则不宜用此方法。 3.2 泡沫排水采气工艺技术泡沫排水采气工艺技术n针对产水气田开发而研究的一项助采工艺

19、，具有设针对产水气田开发而研究的一项助采工艺，具有设备简单、施工容易、见效快、成本低等优点，在出备简单、施工容易、见效快、成本低等优点，在出水气井得到广泛使用。水气井得到广泛使用。n（1）泡沫排水机理）泡沫排水机理n 向井内注入某种能够遇水产生大量泡沫的表面活性向井内注入某种能够遇水产生大量泡沫的表面活性剂，借助于天然气流的搅动，把水分散并生成大量剂，借助于天然气流的搅动，把水分散并生成大量低密度的含水泡沫低密度的含水泡沫，改变井筒内的气水流态改变井筒内的气水流态。在地。在地层能量不变的情况下，提高出水气井的带水能力，层能量不变的情况下，提高出水气井的带水能力，把地层水举升到地面。把地层水举升

20、到地面。（2）泡沫排水起泡剂及性能要求）泡沫排水起泡剂及性能要求起泡剂的性能起泡剂的性能 除具有表面活性剂的一般性能之外，还要求具除具有表面活性剂的一般性能之外，还要求具有以下特殊性能。有以下特殊性能。起泡能力强起泡能力强。只要在井底矿化水中加入少量起泡剂只要在井底矿化水中加入少量起泡剂(100500mg/L)，就能在天然气流的搅动下，形成，就能在天然气流的搅动下，形成大量含水泡沫，使气、液两相空间分布发生显著变大量含水泡沫，使气、液两相空间分布发生显著变化，水柱变成泡沫，密度下降几十倍。因此，原来化，水柱变成泡沫，密度下降几十倍。因此，原来无力携水的气液，现可将低密度的含水泡沫带到地无力携水

21、的气液，现可将低密度的含水泡沫带到地面，从而实现排水采气目的。面，从而实现排水采气目的。泡沫携液量大泡沫携液量大。起泡剂遇到水后，立即在每个气泡的起泡剂遇到水后，立即在每个气泡的气水界面定向排列。当气泡周围吸附的起泡剂分子气水界面定向排列。当气泡周围吸附的起泡剂分子达到一定浓度时，气泡壁就形成一层牢固的膜。泡达到一定浓度时，气泡壁就形成一层牢固的膜。泡沫的水膜越厚，单位体积泡沫含水量越高，表示泡沫的水膜越厚，单位体积泡沫含水量越高，表示泡沫的携水能力越大。沫的携水能力越大。 起泡剂选择原则：起泡剂选择原则： n一般气水井一般气水井主要采用主要采用阴离子型阴离子型起泡剂，如磺酸盐、起泡剂，如磺酸

22、盐、硫酸脂盐等，单独使用就能获得较好的效果；硫酸脂盐等，单独使用就能获得较好的效果；n含凝析油的气水井含凝析油的气水井中中，由于凝析油本身是一种消，由于凝析油本身是一种消泡剂，会使起泡剂性能变差，应采用多组分的泡剂，会使起泡剂性能变差，应采用多组分的复复合起泡剂合起泡剂(常将几种起泡剂同时配入一个体系中使常将几种起泡剂同时配入一个体系中使用用)，也可采用两性或聚合物表面活性剂；，也可采用两性或聚合物表面活性剂；n含硫化氢的气水井含硫化氢的气水井中中，要注意防腐用的缓蚀剂与，要注意防腐用的缓蚀剂与起泡剂互相之间能配伍，起泡剂互相之间能配伍，不能影响起泡剂性能不能影响起泡剂性能。 （7）特点）特点

23、n优点：优点：该工艺能充分利用地层自身能量实现举升，该工艺能充分利用地层自身能量实现举升，因而因而成本低成本低、投资小、见效快、经济效益显著；、投资小、见效快、经济效益显著；设备配套简单，其设备配套简单，其举升流程与自喷生产完全相同举升流程与自喷生产完全相同；实施操作简便，实施过程中不需特殊的修井作业实施操作简便，实施过程中不需特殊的修井作业及关井；现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生及关井；现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生产井有较强的适应能力，能满足不同类型生产井产井有较强的适应能力，能满足不同类型生产井的需要。的需要。n缺点：缺点：排液能力小排液能力小，一般在，一般在100m3/d以下。因

24、起以下。因起泡剂的注入量与井的日产水量成正比，产水量过泡剂的注入量与井的日产水量成正比，产水量过高的井需要的药剂用量很大，并且要连续注入，高的井需要的药剂用量很大，并且要连续注入，工作量大，造成经济不合算。工作量大，造成经济不合算。 油田应用情况油田应用情况 n牙哈气田作为塔里木最早开发的凝析气田，现已进入开发中期，有些井已进入含水期，因此选择YH501井作为试验现场，于2006年5月2日开始现场试验。YH501井基本情况：501井射孔井段5092.55101.5m油管下深5062m，目前该井油压1MPa，套压10.8 MPa，井口温度21，地层温度125 ，油管底部温度121，日产气6779

25、3m3，日产液313m3 (其中油53 m3,水263 m3)，由于该井筒积水,目前只能间歇生产，水质矿化度260.3g/L，在药剂罐中每天加入UT-11药剂56kg,用水稀释至150L，然后用柱塞泵连续注入套管中，同时注意产出气液的变化情况，然后根据产出液变化情况调整加药量。应用效果：效果：n(1)减小井口油套压差，增大产气量，在实施泡沫排水工艺措施的过程中，表现出井口油套压差减小，日产气量增大的现象，表明通过该项措施有效地排出了井内积液，保障了气井稳产，初期日增产气0.8104 m3，生产稳定后，日产液量533 m3 ，日产气量1.52 104 m3 ，增幅达84213 m3 ，使高温高产

26、水气井达到了泡沫助排采气的目的。n(2)降低了气井生产回压，节约地层能量，实施泡排工艺前,井筒压力损失较大，呈递增趋势，连续实施泡排工艺后，井筒压力损失逐渐减小，有效节约了气井地层能量。n(3)有效缓解了气井水淹趋势，盘活气井资源，在实施泡排工艺前，井筒逐渐开始出现积液，液面逐渐升高，实施泡排后，气井井筒液面深度逐渐降低。 3.3 气举排水采气气举排水采气n（1）定义：）定义： 气举排水采气工艺是气举排水采气工艺是借助外来高压气源借助外来高压气源或压缩或压缩机，通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内机，通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内注气点至地面的液体密度，提高举升能力，排除井注气点

27、至地面的液体密度，提高举升能力，排除井底积液，恢复气井生产能力的一种助喷工艺。底积液，恢复气井生产能力的一种助喷工艺。 气举排水采气：气举排水采气：气举阀排水采气气举阀排水采气和和柱塞气举排水柱塞气举排水采气。采气。 （2）气举方式分类）气举方式分类 从生产方式上可分为从生产方式上可分为连续气举连续气举和和间歇气举；间歇气举； 气举工艺从装置类型上可分为气举工艺从装置类型上可分为开式、半闭式开式、半闭式和和闭式闭式气举气举（连续气举）（连续气举） ； 从举升流程上可分为从举升流程上可分为正举正举和和反举反举。正举是从油。正举是从油套环空注入高压气，井液和高压气从油管产出；套环空注入高压气，井液

28、和高压气从油管产出；而反举是从油管注入高压气，井液和高压气从油而反举是从油管注入高压气，井液和高压气从油套环空产出。套环空产出。4 4）特点）特点优点：优点： 该工艺井不受井斜、井深和硫化氢等限制，最大排该工艺井不受井斜、井深和硫化氢等限制，最大排液量可达液量可达l000ml000m3 3/d/d，单井增产效果显著；，单井增产效果显著； 可多次重复启动，与投捞式气举装置配套，可减少可多次重复启动，与投捞式气举装置配套，可减少修井作业次数；修井作业次数； 设备配套简单，管理方便；设备配套简单，管理方便； 易测取液面和压力资料，设计可靠，经济效益易测取液面和压力资料，设计可靠，经济效益高。高。 缺

29、点：缺点： 工艺井受注气压力对井底造成的回压影响，不能把工艺井受注气压力对井底造成的回压影响，不能把气水井采至枯竭；气水井采至枯竭； 闭式气举排液能力小，一般在闭式气举排液能力小，一般在100m100m3 3/d/d以下，工艺应以下，工艺应用范围受限；用范围受限； 需高压气井或工艺压缩机作高压气源；需高压气井或工艺压缩机作高压气源； 套管必须能承受注气高压；套管必须能承受注气高压； 高压施工对装置的安全可靠性要求高。高压施工对装置的安全可靠性要求高。气举排水采气应用气举排水采气应用 蜀南气矿花11井从1993年9月至1994年12月正常采气,日产气量8.010410.0104m3之间,日产水1

30、.5m3以下,井口套压由25.765MPa下降至17.4MPa,井口油压由25.779MPa下降至16.7MPa,后因水化物堵塞集输管线而关井。1995年6月再次开井生产,由于此次关井时间较长,井口采油树盖板法兰长期漏气形成压水采气的不利局面,造成井筒积液上升,油压下降,开井前采用了放空排液,待积液排出后才倒入正常生产。到1995年10月底,套压降至15.77MPa,油压降至14.63MPa,1996年2月,又因输气管线发生漏气关井。1996年6月3日重新开井,由于井底积液太多采用放空排液但仍未获成功。 （4） 柱塞气举排水采气柱塞气举排水采气 柱塞气举是间歇气举的一种形式，柱塞气举是间歇气举

31、的一种形式，依靠气井自身产出的气体的能量推动柱依靠气井自身产出的气体的能量推动柱塞运动，称之为塞运动，称之为柱塞举升柱塞举升，如果需要注，如果需要注入高压气补充气井能量则称之为入高压气补充气井能量则称之为柱塞气柱塞气举举。柱塞气举的工作原理柱塞气举的工作原理 n柱塞气举装置的正常工作由时间柱塞气举装置的正常工作由时间-周期控制器定时周期控制器定时地控制气动阀的开关来完成。地控制气动阀的开关来完成。n当气动阀关闭时，柱塞上的阀已被防喷管内的撞当气动阀关闭时，柱塞上的阀已被防喷管内的撞击杆顶开，打开旁通，柱塞自行下落。击杆顶开，打开旁通，柱塞自行下落。柱塞撞击柱塞撞击井下缓冲器后阀关闭井下缓冲器后

32、阀关闭，同时油管中液面不断上升。，同时油管中液面不断上升。 当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞以上液体时，气动阀打开，气体迅速从套管进入以上液体时，气动阀打开，气体迅速从套管进入油管，与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上油管，与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上部液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升至部液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升至地面，柱塞撞击防喷管内的顶杆后，阀再次打开，地面，柱塞撞击防喷管内的顶杆后，阀再次打开，气动阀关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。气动阀关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。 2）柱塞举升运行原理图3）工艺

33、要求 油管内壁规则，采用油管内壁规则，采用59mm750mm通井规通井规通井畅通无阻；通井畅通无阻； 气井自身具有一定的产能，带液能力较弱的自气井自身具有一定的产能，带液能力较弱的自喷生产井；喷生产井； 日产水量小于日产水量小于50m3/d； 气液比大于气液比大于500（m3/m3）；）； 井底具有一定深度的积液；井底具有一定深度的积液； 6.井底清洁，无泥浆等污物。井底清洁，无泥浆等污物。特点特点优点：优点： 1. 利用生产井自身能量，注气与不注气转换方便灵活； 2. 投捞作业方便，柱塞上下移动可防止结蜡和结垢。 3.柱塞在举升过程中，减少了液体的滑脱损失。局限性局限性： 柱塞气举工艺适合产

34、水量小于50m3/d，气液比大于500（m3/m3），井底存在一定的积液，有一定产能、带液能力较弱的自喷生产井。现场应用现场应用 柱塞气举排水采气工艺选择了陕93井进行现场试验，试验概况如下： 1.基本数据生产史。陕93井于1999年10月10日投产，试气期间累计产气量490.6891104/d，产水量191.47m3,气液比为25627m3/m3;生产前油压24.20MPa，套压25.00MPa.生产过程中油、套压波动较大，压差逐渐增大。 试验情况试验情况:安装柱塞排水采气配套设备，柱塞下深为3633m，共进行了3个阶段的试验： （1）调试阶段。进行柱塞运行参数的调试15次，柱塞的下行时间7

35、0min，与理论计算柱塞上行时间68min接近，在产气量为2.2104m3/d时上行时间530min。 （2）第一次试验阶段:采取增长开井时间的方法使井底产生积液，柱塞运行程序设置为：运行周期1次/天，开井时间22小时 ，关井时间2小时。试验中，柱塞正常运行期间油压、套压变化平稳，油套压差最大3.0MPa，平均日产水量14.5m3/d，生产15天累计排水210m3。 （3）无柱塞生产阶段。为了对柱塞排水效果进行对比，取出柱塞，在产量保持不变的 情况下进行无柱塞生产。无柱塞生产66天，平均产气量2.2251104m3/d，油压从18.5MPA降至12MPa，套压从21.5MPa降至20.0MPa

36、，油套压差从3MPa增大至8MPa。无柱塞生产前30天平均产水12m3/d，30天以后产水量急剧增加至22.12m3/d，且以后逐渐增多至27.8m3/d。试验效果分析试验效果分析 1.柱塞运行期间油套压平稳，变化小。通过柱塞的气举作用，改变了无柱塞生产期间油压持续下降的现象，且油压能够有所回升。 2.不但抑制了油压继续下降的 现象，而且油套压均有不同程度的回升，且产气量平稳。在柱塞的协助下,气流在携夜过程中，液体滑脱减小，气流携夜能力相对增强，有效地解决了井筒继续积液的问题。3.4 机抽排水采气工艺机抽排水采气工艺（1）技术原理）技术原理 借助机械能排水采气的助采工艺。是将借助机械能排水采气

37、的助采工艺。是将深井泵深井泵下下入井筒液面以下的适当深度，深井泵柱塞在抽油机的入井筒液面以下的适当深度，深井泵柱塞在抽油机的带动下，在泵筒内作上下往返抽汲运动，从而达到在带动下，在泵筒内作上下往返抽汲运动，从而达到在油管油管内抽汲内抽汲排水排水，降低液柱对井底的回压，从，降低液柱对井底的回压，从套管采套管采出天然气出天然气。 它与采油工艺的抽油机采油它与采油工艺的抽油机采油不同点不同点在于：气井是在于：气井是油管排水、油套环空采气。即产层气水混合物经井下油管排水、油套环空采气。即产层气水混合物经井下分离器分离后，将天然气排至油套环空，水流到深井分离器分离后，将天然气排至油套环空，水流到深井泵，

38、再经深井泵排出地面。泵，再经深井泵排出地面。 抽油机排水采气（也称机抽排水采气）井的抽油机排水采气（也称机抽排水采气）井的井下，安装井下气水分离器特别重要。井下，安装井下气水分离器特别重要。 机抽排水采气工艺装备简单、设计方法成熟机抽排水采气工艺装备简单、设计方法成熟、投资少、不受高采出程度的限制、可枯竭性采气，投资少、不受高采出程度的限制、可枯竭性采气，因此适用于气藏的中后期水淹气井和低压间歇井，因此适用于气藏的中后期水淹气井和低压间歇井，日排水量在日排水量在10100m3、泵挂深度小于、泵挂深度小于 1500m、产层中部深度小于产层中部深度小于 3000m、温度小于、温度小于 100的气的

39、气井排水采气。井排水采气。（2）优缺点）优缺点优点：优点： 1.1.该该工艺装备简单、可靠工艺装备简单、可靠，可用天然气和，可用天然气和电作动力，易于实现自动控制，以实现有电作动力，易于实现自动控制，以实现有人管理，无人操作；人管理，无人操作； 2.2.工艺井工艺井不受采出程度影响不受采出程度影响，并能把气水，并能把气水井采至枯竭。井采至枯竭。缺点缺点： 1.1.需要深井泵、抽油机、抽油杆，需要深井泵、抽油机、抽油杆，初期投资较大，初期投资较大，动力装置的配套在目前阶段困难较大；动力装置的配套在目前阶段困难较大； 2.2.受受井斜、井深和硫化氢影响较大井斜、井深和硫化氢影响较大，泵挂深度，泵挂

40、深度和和 排液量均受限制。排液量均受限制。现场试验及效果分析现场试验及效果分析 深抽排水采气井工艺技术先后在川南、川西南两口水深抽排水采气井工艺技术先后在川南、川西南两口水淹井进行了淹井进行了1010井次的现场试验井次的现场试验, ,试验着重以加深泵挂、试验着重以加深泵挂、提高泵效和延长检泵周期为主要目的；同时提高泵效和延长检泵周期为主要目的；同时, ,加强整加强整体泵筒、金属体泵筒、金属) )软密封组合柱塞、捞砂工具、玻璃钢软密封组合柱塞、捞砂工具、玻璃钢抽油杆等配套工具整套应用及技术研究，试验结果抽油杆等配套工具整套应用及技术研究，试验结果, ,使这两口水淹井通过深抽排水工艺得以复产使这两

41、口水淹井通过深抽排水工艺得以复产, ,到到19961996年年9 9月底月底, ,两口井共增产天然气两口井共增产天然气1020102010104 4m m3 3, ,累积排水累积排水1407m1407m3 3( (两口井的机、杆、泵、机抽参数见表两口井的机、杆、泵、机抽参数见表1)1) 1.川西南矿区家41井 该井于1987年投产,1990年3月开展机抽排水采气,泵径56,泵挂1200m,随着开采时间的增加,液面逐渐降低,机抽效果越来越差，1995年5月,利用玻璃钢抽油杆对该井进行深抽试验,将泵挂加深至2002.63m(设计参数见表1)该井按设计方案实施后,见到了明显的效果,由于合理的杆柱设计

42、,使柱塞实现了超行程运行,泵效达到118.2%。 2.川南宋8井 1996年8月应用新方案在宋8井进行了深抽试验(参数见表1)8月22日开始进行试抽,截止9月底止,累积抽汲25天,产水372m3,产气22.7104m3(生产情况见表3)3.5电潜泵排水采气工艺技术原理电潜泵排水采气工艺技术原理 采用多级离心泵装置，将气水井中的积液从油管中采用多级离心泵装置，将气水井中的积液从油管中排除，降低井内液面高度，减少液柱对井底的回压，形排除，降低井内液面高度，减少液柱对井底的回压，形成生产压差，使成生产压差，使水淹停产井水淹停产井迅速恢复产能。迅速恢复产能。 （1）工艺原理及流程）工艺原理及流程 采用

43、随油管一起下入井底的多级离心泵装置，将水采用随油管一起下入井底的多级离心泵装置，将水淹气井中的积液从井内迅速排出，降低对井底的回压，淹气井中的积液从井内迅速排出，降低对井底的回压，形成一定的生产压差，使水淹气井重新恢复生产的一种形成一定的生产压差，使水淹气井重新恢复生产的一种机械排水采气工艺。机械排水采气工艺。 气井恢复正常生产后，气水混合物经油套环形空间、气井恢复正常生产后，气水混合物经油套环形空间、井口装置和输气管线进入分离器进行气水分离，分离后井口装置和输气管线进入分离器进行气水分离，分离后的天然气进入集输管线。的天然气进入集输管线。n（2）适用范围）适用范围n 排水采气工艺适用于各类的

44、水淹气井。特点是排量范排水采气工艺适用于各类的水淹气井。特点是排量范围大，扬程范围广，能大幅度降低井底流压而扩大生产压围大，扬程范围广，能大幅度降低井底流压而扩大生产压差，是气田强排水的重要手段。差，是气田强排水的重要手段。n 将电潜泵用于边水、底水水体封闭的产水气藏的强排将电潜泵用于边水、底水水体封闭的产水气藏的强排水可达到控制水侵、阻止边底水干扰，延缓气藏综合递水可达到控制水侵、阻止边底水干扰，延缓气藏综合递减，提高有水气藏的最终采收率。减，提高有水气藏的最终采收率。 对于单井排水采气，电对于单井排水采气，电潜泵可用于复活各类水淹井，特别适用于潜泵可用于复活各类水淹井，特别适用于产水量大产

45、水量大（100m3/d以上）、扬程高（以上）、扬程高（1500m以上）以上）、单并控制剩、单并控制剩余储量大的水淹井复产，通过强排水，降低井底回压，使余储量大的水淹井复产，通过强排水，降低井底回压，使水淹气井保持足够生产压差生产，实现边排水、边采气的水淹气井保持足够生产压差生产，实现边排水、边采气的目的。目的。n 电潜泵排水井场必须具备电源，电潜泵机组在井底的使电潜泵排水井场必须具备电源，电潜泵机组在井底的使用温度应小于用温度应小于150。（3）优缺点）优缺点优点：优点：n电潜泵排水可形成较大的生产压差，理论上可将电潜泵排水可形成较大的生产压差，理论上可将气井采至枯竭；气井采至枯竭；n自动化程

46、度高自动化程度高，具有较强的自我保护能力，操作，具有较强的自我保护能力，操作管理灵活方便，容易实现自我控制；管理灵活方便，容易实现自我控制；n易于安装井下温度、压力传感元件，在地面通过易于安装井下温度、压力传感元件，在地面通过控制屏，随时直接观测出泵吸入口处温度、压力、控制屏，随时直接观测出泵吸入口处温度、压力、运行电流等参数；运行电流等参数；1.1.变频控制器的使用，可根据井况条件适时调节电变频控制器的使用，可根据井况条件适时调节电泵的排量及其它有关参数。泵的排量及其它有关参数。缺点：缺点：1.1.多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵，使得初多级大排量高功率电潜泵机组比较昂贵，使得初期期投资大

47、投资大，特别是电缆费用高；，特别是电缆费用高；2.2.由于高温下电缆易损坏，使电潜泵机组的下入深由于高温下电缆易损坏，使电潜泵机组的下入深度受到限制；度受到限制；3.3.由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响，使得井下由于气井中地层水腐蚀及结垢等影响，使得井下机组寿命较短，部分设备重复利用率不高，从而机组寿命较短，部分设备重复利用率不高，从而使得装备一次性投资较大，采气成本高；使得装备一次性投资较大，采气成本高；4.4.选井受套管尺寸限制。选井受套管尺寸限制。n（4）现场应用情况）现场应用情况n 1）四川石油局）四川石油局n 1984年以来，我国各油气田通过实践和不断年以来，我国各油气田通过实践和不

48、断总结，完善了配套工艺技术，取得了较好经济效总结，完善了配套工艺技术，取得了较好经济效益。如截止益。如截止1995年底，四川石油局利用电潜泵排年底，四川石油局利用电潜泵排水采气己累计增产天然气水采气己累计增产天然气1.83X108m3，排地层水，排地层水74.34X104m3。采用电潜泵排水采气的水淹气井，。采用电潜泵排水采气的水淹气井，均获得了重新复产的目的或恢复了井的自喷能力。均获得了重新复产的目的或恢复了井的自喷能力。 2）中原油田中原油田 20012001年年8 8月以来月以来, ,中原油田从国外引进变速电中原油田从国外引进变速电潜泵机组潜泵机组, ,先后在先后在2-3292-329井

49、和井和2-3052-305井上展开了电潜井上展开了电潜泵排水采气工艺试验泵排水采气工艺试验, ,通过实践和不断总结经验通过实践和不断总结经验, ,完善了配套工艺技术完善了配套工艺技术, ,取得了较好的经济效益。两取得了较好的经济效益。两口井实施前均为水淹停产井口井实施前均为水淹停产井, ,采用变速电潜泵排水采用变速电潜泵排水采气工艺初期采气工艺初期, ,日产气日产气18592m18592m3 3, ,日产地层水日产地层水157m157m3 3, ,截止到截止到20022002年年1111月月, ,电潜泵排水采气已累计增产天电潜泵排水采气已累计增产天然气然气692.46692.4610104 4

50、m m3 3, ,排地层水排地层水5.495.4910104 4m m3 3。两口。两口井均恢复了正常生产井均恢复了正常生产, ,取得了很好的效果。取得了很好的效果。3.6 射流泵排水采气工艺技术原理射流泵排水采气工艺技术原理 射流泵排水采气工艺由地面提供的高压动力液通过喷嘴把其压能转换成高速流束，在吸入口形成低压区，井下流体被吸入与动力液混合，在扩散管中动力液动能传递给井下流体使之压力增高而排出地面(地下水和气被同时排出地面)。（1）工艺流程）工艺流程 水力射流泵装置的泵送时通过两种运动流体的能水力射流泵装置的泵送时通过两种运动流体的能量转换来达到的。地面泵提供的高压动力流体通量转换来达到的

51、。地面泵提供的高压动力流体通过喷嘴把其过喷嘴把其位能位能（压力）转换成高速流体的（压力）转换成高速流体的动能动能；喷射流体将其周围的井液从汇集室吸入喉道而充喷射流体将其周围的井液从汇集室吸入喉道而充分混合，同时动力液把动量传给井液而增大井液分混合，同时动力液把动量传给井液而增大井液能量，在喉道末端，两种完全混合的能量，在喉道末端，两种完全混合的 流体仍具有流体仍具有很高的流速很高的流速( (动能动能) )，此时，它们进入一扩散管通，此时，它们进入一扩散管通过流速降低而把部分动能转换成过流速降低而把部分动能转换成压能压能，流体获得，流体获得的这一压力足以把自己从井下返出地面的这一压力足以把自己从

52、井下返出地面。（2）射流泵）射流泵结构原理图 （3）优缺点）优缺点优点：优点： 1 1）耐磨和抗腐蚀，具有较强的适应能力；）耐磨和抗腐蚀，具有较强的适应能力； 2 2）井下设备结构简单，）井下设备结构简单，维修费用低、工作量小；维修费用低、工作量小； 3 3）下泵深度和排量的变化范围大，满足不同井的）下泵深度和排量的变化范围大，满足不同井的生产要求；生产要求； 4 4）井下设备有较高的可靠性，且维修周期长、费）井下设备有较高的可靠性，且维修周期长、费用低；用低； 5 5）具有较高机动性。）具有较高机动性。 6 6）泵挂深度和排量的变化范围大，检泵方便，动）泵挂深度和排量的变化范围大，检泵方便，

53、动力液来源方便，可以用井下返出液通过净化处理力液来源方便，可以用井下返出液通过净化处理而获得；而获得；缺点：缺点： 1 1）举升效率较低，通常举升效率较低，通常2525 ； 2 2）必须有较高的吸入压力）必须有较高的吸入压力( (沉没度沉没度) )以防止气蚀；以防止气蚀； 3 3）地面设备庞大地面设备庞大，维护费用较高；，维护费用较高； 4 4）地面操作复杂，特别对于边远气井管理难度）地面操作复杂，特别对于边远气井管理难度大。大。（4）适用范围）适用范围 为防止气蚀，水力射流泵排水采气要求较高的吸入压为防止气蚀，水力射流泵排水采气要求较高的吸入压力和较高的沉没度，而气水比太大也不适合水里射流泵

54、力和较高的沉没度，而气水比太大也不适合水里射流泵排水采气，故其工作时必须满足以下条件排水采气，故其工作时必须满足以下条件 ： 1 1）排液量）排液量350 m350 m3 3 /d /d 2 2）产气量）产气量5.05.010104 4 m m3 3 /d/d 3 3）适用井温）适用井温120120 4 4）泵挂深度）泵挂深度3500m3500m 5 5）工作介质：油、气、水混合物，含）工作介质：油、气、水混合物，含H H2 2S S、ClCl- -成分。成分。 6 6）地面泵功率：地面泵功率： 22.0460.0kw（5）现场应用）现场应用 川南纳川南纳3030井水力射流泵排水采气工艺流程见

55、图，地面井水力射流泵排水采气工艺流程见图，地面动力泵出来的动力液从油管进入井下，在井下泵内与井内动力泵出来的动力液从油管进入井下，在井下泵内与井内流体混合后，从套管返出地面后进入一级气水分离器，分流体混合后，从套管返出地面后进入一级气水分离器，分离后的液体进入地面净化系统的立罐，再通过旋风分离器离后的液体进入地面净化系统的立罐，再通过旋风分离器将大颗粒固体去掉后进入卧灌，作为地面动力液供给地面将大颗粒固体去掉后进入卧灌，作为地面动力液供给地面泵，立罐和卧灌中多余的液体可通过差压阀和回压阀进入泵，立罐和卧灌中多余的液体可通过差压阀和回压阀进入二级分离器后排入污水池。从一级分离器出来的气体在二二级

56、分离器后排入污水池。从一级分离器出来的气体在二级分离器中再次分离，气体进入输气管线外输，少量液体级分离器中再次分离，气体进入输气管线外输，少量液体排入污水池。井口控制阀可方便地改变动力液进入井下的排入污水池。井口控制阀可方便地改变动力液进入井下的通道，即从套管进入油管返出，将井下泵返出地面。通道，即从套管进入油管返出，将井下泵返出地面。纳纳3030井位于纳溪气田井位于纳溪气田东长轴中高点。该井东长轴中高点。该井生产后，油压下降快，生产后，油压下降快，产气量减小，带水困产气量减小，带水困难，关井后压力上升难，关井后压力上升较快，套压和油压能较快，套压和油压能很快达到平衡，当井很快达到平衡，当井口

57、套压降到口套压降到0.2MPa0.2MPa以以下，油压将为下，油压将为0 0时，水时，水能自喷出井口，有储能自喷出井口，有储量和潜在产能。使用量和潜在产能。使用射流泵工艺生产后，射流泵工艺生产后，排水采气取得了满意排水采气取得了满意的效果。的效果。3.7 气举一泡排复合排水采气技术原理气举一泡排复合排水采气技术原理 （1）原理）原理 利用泡沫排液和气举单项技术的优点，利用泡沫排液和气举单项技术的优点，解决深井、产水量大、地层压力比较低的解决深井、产水量大、地层压力比较低的井，达到增产的目的。泡沫排液和气举排井，达到增产的目的。泡沫排液和气举排水采气工艺复合后，则利用了各单一排水水采气工艺复合后

58、，则利用了各单一排水采气工艺的优点，弥补了不足。采气工艺的优点，弥补了不足。（2）优缺点）优缺点优点：优点： 1.1.该工艺集中了气举、泡排工艺的优点，其带水该工艺集中了气举、泡排工艺的优点，其带水的连续性、气井生产的稳定性均比单独的气举泡的连续性、气井生产的稳定性均比单独的气举泡排工艺好；排工艺好； 2.2.该工艺可适用于气举泡排不能单独使用的低压该工艺可适用于气举泡排不能单独使用的低压井，特别是仍有比较大的储量时更是如此；井，特别是仍有比较大的储量时更是如此； 3.3.注采比明显低于常规气举工艺；注采比明显低于常规气举工艺； 4.4.可较好地改善气液两相在井筒内的流动状况，可较好地改善气液

59、两相在井筒内的流动状况，达到降低井底回压、增大生产压差的目的。达到降低井底回压、增大生产压差的目的。缺点：缺点： 1.1.必须具备高压气、水、电、盐水处理及注起泡必须具备高压气、水、电、盐水处理及注起泡剂、消泡剂等配套设备，对于边远井管理难度大；剂、消泡剂等配套设备，对于边远井管理难度大； 2.2.该工艺对井身结构要求高，必须满足适用于气该工艺对井身结构要求高，必须满足适用于气举和泡排两种工艺的气井方可实施。举和泡排两种工艺的气井方可实施。（3）应用实例分析）应用实例分析 基本情况：基本情况： 该井为二井顶部区乃至气田的第一口气举该井为二井顶部区乃至气田的第一口气举) )泡排复合排水泡排复合排

60、水采 气 工 艺 井采 气 工 艺 井 1 9 6 8 1 9 6 8 年年 1 21 2 月月 2 52 5 日 投 产日 投 产 , , 日 产 气 量日 产 气 量555510104 4m m3 3/d,1979/d,1979年年7 7月月2424日出水日出水, ,出水后气量降至出水后气量降至8.48.410104 4m m3 3/d,1993/d,1993年年3 3月连续自喷生产困难月连续自喷生产困难, ,转入间歇开转入间歇开式气举排水采气工艺式气举排水采气工艺, ,日产气日产气3.03.010104 4m m3 3/d,/d,日产水日产水64m64m3 3/d,1994/d,1994