采气工艺知识.课件

1、采气工艺知识 把地下的天然气经气井和井口设备开采出地面的一系列工艺技术统称为采气工艺。 常规意义上：从射孔孔眼井口针阀（气咀）的生产过程。 从广义上：因近井地层和地面集气系统与井筒生产关系密切，要涵盖从近井地层集气站的整个采集气过程。一、基本知识Company Logo 钻井录井测井完井试气投产采气/集输枯竭（废弃） 采气过程的主要目标：尽可能保持气田的长期高产稳产，提高效益。 原则：压力损失及分配合理。在采气过程中要为气井确定合理的工作制度（气咀压力产量），保证天然气在整个气井生产系统中的压力损失分配合理。气田开发的基本过程Company Logo 天然气从地层射孔孔眼井筒油管采气树针阀（气

2、咀）集气支线集气站集气干线脱水站输气干线的整个生产流程，称为气井生产系统。 在气井生产系统中，天然气压能逐渐减少（或降低）， 开发生产管理的一个重要内容就是对气井生产系统的压力损失分配进行分析，通过调整参数或采用一定的工艺技术对其进行优化。采气工艺是其主要组成部分。气井生产系统Company Logo 把从气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气变成适合矿场输送的合格天然气的各种设备组合，称为采气流程。 1)单井采气流程 在单井上安装一套包括调压、分离计量和保温设备的流程，成为单井采气流程。采气流程Company Logo 2)工艺过程 天然气经针阀减压后进入保温套加热升温，再经针阀减压到略高

3、于输气压力后进入分离器，在分离器中除去液（固）体杂质后，天然气从分离器顶部出来经节流装置计量后从集气支线输出。分离出的液（固）体从分离器下部放到计量罐后分别放入油罐和水池中。如果只产水不产油，则液体直接从分离器放到水池中计量后回注废井中，以免污染环境。为了安全采气，流程上装有安全阀和放空阀，一旦设备超压，安全阀便自动开启泄压，也可打开放空阀紧急放空泄压。对产水量大的气井，如果开井采气困难，可以先用放空阀排水，待水减少、压力回升后再关放空阀，把气输入集气支线。Company LogoCompany Logo3)多井采气流程 把几口单井的采气流程集中在气田适当部位进行集中采气和管理的流程，称为多井

4、常温采气流程，一般具有这种流程的站称为集气站。各单井有集气支线和集气流程连接。集气站的流程和单井的流程是一致的。流程的工艺过程一般包括：加热节流分离计量等几部分。其中加热部分是为了预防在节流降压过程中气体温度过低形成水化物，若气体压力较低，节流后不会形成水化物，集气站流程可简化为：节流分离计量。然后通过汇管输出。Company Logo二、常规的采气工艺技术水力加砂压裂高能气体压裂射孔改造联作工艺复合压裂（爆燃+水力）投球分层压裂卡封分层压裂重复（二次）压裂长井段双封分层压裂低压气井压裂（前置液氮、酸、粉砂）复合压裂油管传输高能气体压裂欠平衡压井电缆传输过油管高能气体压裂燃气超正压射孔压裂复合

5、射孔压裂火药外包式射孔压裂采气工艺技术配套系列1、储层改造二氧化碳泡沫压裂酸化Company Logo机械排液采气工艺利用自身能量带液采气化学排液采气其它排液采气工艺化学排液增产稳产工艺（平衡罐/泵注）气举排液采气化学排液诱喷复产工艺复合（组合）排液采气液氮+连续气举复合诱喷排液工艺液氮+化排复合排液采气工艺高压气举+化排复合排液采气工艺理论计算调整方法（球 / 椭球液滴模型）动能因子计算调整气井带液工作制度工艺小油管排液采气工艺气举阀间歇/复线连续气举工艺液氮/翘装式现场制氮气举诱喷工艺原管柱间歇/复线连续气举工艺合压激动-正举诱喷-反举排液组合工艺井间互联井筒激动排液诱喷复产工艺电潜泵排液

6、采气工艺柱塞间歇气举排液采气工艺气举阀环空憋压自举排液采气工艺抽油机排液采气工艺复合油管排液采气工艺合压激动+气举阀复合气举排液采气工艺补孔井关井复压自力诱喷排液复产工艺采气工艺技术配套系列2、排液采气Company Logo地面高压集气技术高低压分输工艺低压集气、低压外输工艺集气站高、低压两套外输汇管，流程按需随时切换，高低压气分别输至高压和低压配气站集中外输采气工艺技术配套系列3、地面集输高压气举管网工艺Company Logo1、储层改造-酸化 酸化又称为基质酸化或孔隙酸化，它是在低于储层岩石破裂压力下，将酸液注入地层孔隙、裂缝中，通过酸液和地层岩石矿物的反应，溶解部分岩石矿物或堵塞物质

7、，从而扩大或沟通地层岩石的孔隙裂缝，改善地层近井地带渗透率，提高气井产量的工艺措施。Company Logo酸化增产原理 因为气井生产时大部分压力损失都发生在井筒附近，只要能较大地增加近井地带地层的渗透能力，使气井获得增产。无损害气井酸处理最大增产倍数图 1、储层改造-酸化Company Logo酸液体系 酸液体系：盐酸、土酸、胶凝酸、泡沫酸、乳化酸等。 酸化施工一般都使用各种强酸（如盐酸、氢氟酸等）作为工作液的主料，并加入各种添加剂以保证其综合性能指标达到工艺要求。 Company Logo定义：是在高于岩石破裂压力下，将压裂液和支撑剂注入地层被压开的裂缝中，形成具有良好导流能力的裂缝，达到

8、增产的目的。1、储层改造-水力加砂压裂Company Logo水力压裂的工艺过程：憋压造逢裂缝延伸充填支撑剂裂缝闭合Company Logo增产原理和酸化一样，压裂是通过提高地层的渗透率增产的。不同的是酸化只能改善近井地带的渗透率，而压裂却能够在地层内造出一条或数条人工裂缝，由于有裂缝的存在，有可能出现以下两种情况使气井获得大幅度增产：Company Logo(2) 压裂沟通了新油气源。压裂产生的裂缝也可能穿过夹层（垂向）沟通原油油气层以为的新油气层，或者穿过低渗区（水平方向）沟通新油气源(1) 改变流体的渗流状态：使原来径向流动变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向

9、节流损失，降低了能量消耗。（a）浅穿透裂缝渗流模式图 （b）深穿透裂缝渗流模式图压裂气井渗流模型图 增产原理Company Logo压裂液体系 压裂液是为造缝与携砂使用的液体，是水力压裂的关键组成部分。 压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为前置液、携砂液和顶替液。Company Logo 1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。 2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝及

10、冷却地层的作用。 3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用。 Company Logo压裂工艺对工作液的要求： 具有足够的粘度和理想的流变性能； 具有良好的悬砂性能； 低滤失性； 低摩阻； 易于返排； 对裂缝导流能力和地层渗透率的损害最小。 目前，压裂施工使用的大多是胍胶或改性胍胶作压裂液。虽然也研制成功多种替代的植物胶(如田菁胶、魔芋胶等)，但因性能、原料供应和价格等原因，未能得到广泛应用。 Company Logo支撑剂体系 支撑剂：储层形成裂缝后,由携砂液输送、携带充填至裂缝中的具有一定强度与圆球度的固体颗粒

11、。 作用：泵注停止并且缝内液体排出后保持裂缝处于张开状态，地层流体可通过高导流能力的支撑剂由裂缝流向井底。 Company Logo支撑剂体系支撑剂的性能要求(1)粒径均匀，密度小(2)强度大，破碎率小(3)园度和球度高(4)杂质含量少(5)来源广，价廉Company Logo 支撑剂与裂缝导流能力 压裂施工结束后，施工液体排出地面，留在气层中并能使气井获得增产的只有支撑剂，这些支撑剂能否达到预期的增产效果，取决于以下三个方面： 支撑剂的抗压强度； 支撑剂在裂缝中的分布； 所形成的支撑剂裂缝的导流能力。Company Logo储层改造酸压技术 酸压是在足以压开地层形成裂缝或撑开地层原有裂缝压力

12、下，对地层挤酸的一种酸化工艺。 酸压施工方法有两种：一种是只挤酸；另一种是先挤前置液造缝，待裂缝向长、宽发展，然后再挤酸。 酸压增产原理：首先依靠压裂泵的水力作用，压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝。同时，依靠盐酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩，使这些裂缝成为具有良好导流能力的酸蚀裂缝，从而减少了天然气流向井筒的阻力，使气井获得增产效果。Company Logo储层改造高能气体压裂高能气体压裂是利用特定的发射药或推进剂在油气井的目的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降低表皮系数，从而达到油气井增产的目的

13、的一种工艺技术。该工艺低成本、高产出，进液少、无污染，较强的分层针对性和不受地层压力系数高低及水敏酸敏限制的优点，为气田开发中后期的稳产和提高最终采收率提供了有力的技术支撑。Company Logo中原油田天然气产销厂储层改造高能气体+水力加砂压裂联作是一项在综合水力压裂和高能气体压裂优点的基础上发展起来的一项新工艺技术。施工时，先对目的层实施高能气体压裂，在近井地带形成多条不受地应力控制的径向裂缝，再实施水力加砂压裂，在井周形成多条有支撑剂的裂缝，有效弥补了高能气体压裂缝短和水力加砂压裂裂缝少的不足，使气层的渗透性得到充分改善。水力加砂压裂 高能气体+水力加砂压裂联作 Company Log

14、o中原油田天然气产销厂储层改造复合射孔是一项提高射孔完善程度的新工艺技术。该技术可在射孔的同时，解除井周污染，大大提高射孔完善程度，也适用于新井的投产和老井的补孔完善层系。 2000年11月，我们在接近枯竭的停产气井挖潜作业中首次应用，使地层压力系数不足0.2的停产井文92-47井获得3.5万方/日的高产气流，累计增产天然气327万方。2003年1月，我们又在文23气田文108-1井实施获得成功。该井井段跨度长、固井质量差，常规水力加砂压裂风险很大，应用该技术后，日产气量由措施前的2.7万方/日提高到8.6万方/日，效果非常明显。该技术试验应用的成功，还为低压低产或停产气井的低成本挖潜提供了新

15、的技术途径。Company Logo思路：根据气井的不同特点采取不同的储层改造技术。沙四1-2气藏气井，采用大型压裂的“长裂缝”法，增加动用储量。沙四3-8气藏气井，气井射开井段长，压力系数低，井况差，根据不同井条件采用不同改造方法。射开井段相对集中、压力系数低的气井，用CO2泡沫压裂技术。长井段射孔的气井，采用“暂堵法”压裂技术，将压力系数低的主产气层暂堵，压开产气少的高压气层，然后合采。井况差、污染严重或挖潜风险较大的气井，采用高能气体压裂或复合压裂、卡封保套压裂及小型压裂技术。对于分块断层附近的气井压裂改造时，要控制压裂规模，防止边块地层水对主块造成影响。Company Logo2、排液

16、采气技术目的是及时排除低压低产气井的井筒积液，降低井筒液柱对地层的回压，提高气井的生产压差和产能。 Company Logo中原油田天然气产销厂思路：形成以最小携液理论为指导，以气举为核心，以泡排和其它排液为辅的配套排液采气工艺技术系列。 对于产能较高，携液稳定的气井，及时将目前21/2英寸油管更换为2英寸油管或连续油管。 对于产能较低的产液井及时改进低压流程，并实施泡沫排液措施。 对于不能正常带液生产的气井，采用复线连续气举或化排措施。 排液采气技术Company Logo井筒气流流速不低于垂直两相管流的最小带液流速。理论计算调整方法（Terner雾流模型）Turner液滴模型对应的最小带液

17、气量 Vg 最小带液气流流速； 气液界面张力； L 液体密度； g 气体密度； qsc最小带液气量； Pwf 管鞋流动压力； A 油管截面积； T ，Z管鞋温度、压缩系数； 排液采气利用气井自身能量排液采气Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气利用气井自身能量排液采气动能因子理论适用于有一定的产能和压力的产水气井。F2.910-7 Q (TsZs/Ps)0.5/D2式中： F动能因子；Q气井产气量； 天然气比重；D油管内径； Ts，Ps，Zs油管鞋处的温度、压力、压缩系数通过30多井次的调整和统计分析，得出如下经验参数：F8.0，气井可以稳定带液生产（雾流或环膜流）；F8.0，带

18、液不稳定，易积液（段塞流或气泡流）。Company Logo通过下入小油管，减小气流截面，提高流速带水。我厂目前大部分气井的油管为2，均取得良好排液效果。 排液采气小油管排液采气工艺Company Logo化学排水采气具有设备简单、施工容易、见效快、成本低。不影响气井正常生产的优点，在采气工业中得到普遍应用。泡沫排水采气是往井里加入表面活性剂的一种助排工艺。表面活性剂，是指那些只要有少量存在，就能大大降低水的表面张力（表面张力，是促使水滴表面积收缩，抵抗水滴表面伸张的一种力）的物质。表面活性剂加到待水能力差的井里后，对排水有以下作用：排液采气化学排液采气Company Logo井筒流态有4种井

19、筒流态是指流动过程中气、油、水的分布状态，与气油及气水体积比、流速和气油水界面性质有关。雾状流：气流速度高，其能量大于水的内聚里，水被粉碎成雾状，随着气流流动。气在油管中是连续相，水是分散相。环膜流：气流速度高，但低于雾状流，水不能被气流全部粉碎，在高速流动下，气位于油管中心，水紧靠油管内壁，呈环膜流。水部分是连续相，部分是分散相，气是连续相，环膜在气液两相间的剪切力推动下，随气流向上运动。气泡 流断塞流雾状 流环膜流Company Logo井筒流态有4种井筒流态是指流动过程中气、油、水的分布状态，与气油及气水体积比、流速和气油水界面性质有关。气泡流：气流速度低于段塞流。气以气泡状分散在水中，

20、穿过水上升到 水面而消失，气泡流没又带水能力。气泡 流断塞流雾状 流环膜流四种流态中，以雾状流带水能力最佳，环膜流、段塞流次之，气泡流最差。Company Logo一是可以降低水的表面张力，使水在气流的扰动下容易分散发泡，把密度较大的水变成泡沫，因而易被气流携带到地面。排液采气化学排液采气二是有助于油管中汽水流态的转变，成为雾状流或环膜流。Company Logo三是可以提高气泡流态的鼓泡高度，使原本鼓泡高度到不了井口的气井能够到达井口自溢。排液采气化学排液采气四是减少了气流的滑脱损失。Company Logo选井原则 生产中，产量逐渐减小，油套压差逐渐增大、显示积液的气井。 流压梯度较大（0

21、.5MPa/100m），且自上而下有明显增大的气井 。排液采气化学排液采气Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气系列化的气举排液采气气举是一项适应性很强的油气井排液复产增产工艺。利用气田内部高低压井并存的优势，我们在未增加任何增压设备的情况下，根据不同条件产液气井的特点，先后试验成功了多种气举工艺，形成了基本完整的气举排液采气工艺技术系列：单线间歇气举工艺；复线间歇和连续气举工艺；气举阀间歇和连续气举工艺；井间互联气举工艺。现场灵活采取正举、反举、合举、挤压激动等多种方式。Company Logo实施原理 用临井高压气通过积液井自身集气管线对积液井实施原管柱短时间气举，井口放喷排

22、液。可用于地层压力较低，产液量小的积液停产气井进行周期性诱喷复产 。选井条件 排液采气气举原管柱间歇气举工艺 Company Logo方式一：气源压力较高时, 可用于实施 原管柱气举排液诱喷同原管柱气举（正举&反举） 在应用上，根据气源和被举井压力的高低关系，选择不同的排液工艺方法。井间互连互举，在压裂井、作业井复产过程中，起到了重要作用，结束了作业井靠液氮诱喷复产的历史。排液采气气举井间互联排液诱喷复产Company Logo井口气举流程放空方式二：气源压力相对较低时，可采用原管柱井筒激动气举诱喷工艺方式井筒原状合压降液放喷激动排液采气气举井间互联排液诱喷复产Company Logo合压激动

23、反举排液正举诱喷方式三：气源压力明显不足时，采用“合压激动-正举诱喷-反举排液组合”工艺下图 井口气举流程放空放空井间互联排液诱喷复产 双放喷管线 排液过程要连续，切换放喷方式时，不得停顿或关井 。Company Logo实施原理 铺设气举复线，引用临井高压气对积液井实施原管柱连续气举 。以动能因子为理论基础，安装高压计量设备，确定最小注气量，形成生产井的最大生产压差。 技术关键 排液采气气举复线连续气举工艺 Company Logo利用从套管注入的高压齐，逐级启动安装在油管柱上的若干个气举凡尔，逐段减低油管柱内的液面，达到了迅速排出井内液体，快速复产的目的。中原油田天然气产销厂排液采气气举气

24、举阀 充气室波纹管凡尔球凡尔球座PcPtAbAp打开状态PdCompany Logo中原油田天然气产销厂排液采气柱塞排液采气柱塞排液采气工艺是一种利用投放在井筒油管内的柱塞的上下运动来排除和防止井筒积液的间歇气举排液采气工艺。该工艺设备对井筒管柱的工况条件要求不高（包括井斜和轻度弯曲），安装施工方便，工艺完善，适应我厂部分产液气井的特点和要求。2002年在我厂户部寨气田部1-4井和卫351-1井试验应用取得成功，。Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气复合排液采气复合排液采气工艺是两种或两种以上排液采气工艺技术组合进行复合排液。Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气

25、复合排液采气井筒激动诱喷+气举阀井筒激动诱喷+气举阀连续气举复合联作工艺在气举方案设计中，利用井筒激动诱喷工艺中的合压激动过程有降低井筒液面高度的作用，在保证气举诱喷效果的前提下，以合压激动后的液面作为气举设计的初始液面，可增加各级气举阀的下入深度，减少气举阀级数。 Company Logo2实施方式 积液井地层压力较高，或气源井井口压力较低时，实施气举排液工艺。选井条件 铺设气举复线， 井筒设计安装气举阀 ，引临井高压气连续气举。排液采气复合排液采气气举阀+复线连续气举工艺Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气复合排液采气液氮+连续气举联作工艺先用液氮排液，紧随其后连续气举维持

26、生产。适用于地层产液量大、气源压力较低的气井排液复产。液氮+化排联作工艺先用液氮快速掏空井筒积液，紧接着实施化排维持气井的连续带液生产。适用于有一定产能、地层产液量大、临近无气举气源的气井排液复产。Company Logo中原油田天然气产销厂排液采气复合排液采气化排+连续气举联作工艺先实施高压气举掏空井筒积液，紧接着向井筒注入发泡剂，并降低注气量，维持气井带液生产。适用于井底流压和产能较低、产液量不大但对生产影响大的气井排液采气。化排+井筒激动诱喷复合联作工艺在实施井筒激动诱喷开井前，向井筒油管及环空内注入适量化排剂，实施化排辅助，充分发挥有限的井筒储容气体的激动诱喷排液作用，缩短诱喷周期，提

27、高排液效果和诱喷成功率。Company Logo思路：降低外输压力，减少井口回压；敷设气举管网，引入高压气源。在保持原高压集输流程的情况下，实施高低压分输地面流程改造，降低低产气井外输压力，提高低产气井产能。利用高低压井并存的条件，通过敷设专门管线，将高压气用于作业井诱喷和低产井排液。3、地面集输技术Company Logo中原油田天然气产销厂地面集输 地面高压集气技术适用于气田开发初期和中期定产量生产阶段的高压稳产阶段，气井通过井口小幅度节流、高压进站、水套炉加温、二级节流降压、分离器分离和计量，可充分利用气井压能实现不增压远程输气。Company Logo中原油田天然气产销厂地面集输 高低

28、压分输工艺适用于有处于低压低产、定井口压力生产阶段气井的气田，既可以提高低压井的产能，又能保证高压气井的正常高压外输。2003年，我们在文23气田原有高压管网的基础上，实施了文23气田整体高低压分输流程改造，达到了同一集气站内高低压管网并存、相互独立、实时切换的目的，大大延长了多数产液气井和低压气井的自喷采气期。改造后高低压井分别实施气液混输，互不干扰，井口压力降低了2MPa，维持和恢复了大部分低产气井的产能，日增气8.5万方以上。 Company Logo中原油田天然气产销厂 低压集气外输工艺 适用于气田或集气站的气井整体处于低压低产的定井口压力生产阶段的气田（井），可提高气井的产能并延长气

29、井的稳产年限，是气田开发后期的必然选择。 文24气田实施低压外输改造后延长自喷采气一年多，累计增产天然气1000多万方。地面集输Company Logo中原油田天然气产销厂地面集输 高压气举管网工艺适用于多数气井整体处于低压低产、部分气源井仍处于高压高产的气田，可充分扩大气举工艺技术的应用范围。文23气田建成了高压气举管网，实现了高压气共享的目的。户部寨气田实施高压气举管网建设后，部1-12井的高压气从三号集气站引到了二号和四号集气站，井间互联气举流程和气举阀气举得以继续发挥作用，为该气田所有低压气井的作业诱喷复产提供了充足的高压气源。 Company Logo中原油田天然气产销厂辅助配套 井

30、下节流技术 通过在井下油管内预定位置下入井下气嘴，对地层产出气实施井下节流降压，利用地层高温加热井筒中节流降温后的气流，从而取消井口节流及地面保温，预防水化物的生成并降低保温燃气损耗。此外，因井下节流后井筒压力变小，气流流速加快，还可以提高气井排液采气能力，适用于气田开发早期。Company Logo中原油田天然气产销厂辅助配套 油管工况监测工艺 良好的油管工况是气井稳定正常生产的重要保证。为防止油管断脱，目前我们利用“油管使用年限、气井生产油套压差和井筒流量变化”判定油管工况的三参数分析法。及时组织井筒流量变化监测，发现腐蚀后实施检管。Company Logo中原油田天然气产销厂辅助配套 井

31、下管柱防腐工艺 气井管柱防腐思路。腐蚀监测：腐蚀最严重的井段一般在井下2001000米，腐蚀监测的重点部位应在井下，进行井下挂片监测。优选井号：油管腐蚀严重或已穿孔的气井防腐无效。应用螺纹密封胶：杜绝螺纹泄露造成管柱腐蚀加剧。Company Logo中原油田天然气产销厂辅助配套 不压井更换采气树内闸门技术采气树内阀门泄漏会造成极大的不安全因素，过去更换采气树内阀门时，采用压井液压井方式更换。随着我厂气田开发进入中后期，地层能量不断降低，压力系数大都低于0.4，地层亏空严重，气井压井作业后，大量压井液漏失进入地层，给复产带来困难，不仅增加了大量作业费用，而且易造成地层污染，严重影响了气井产能。因此，压井作业更换井口阀门的做法已不再适应高效开发气田的要求。 Company Logo中原油田天然气产销厂辅助配套 不压井更换采气树内闸门技术我们经过调研和对气井阀门内漏摸底调查，于2004年2月份引进了四川气矿不压井更换采气树内阀门工艺技术。该技术具有气井不进液、无污染、施工周期短、投资费用少等优点。在文106井、108-8井、23-13井三口井上试验应用，更换了5个内闸门，成功率100%,为及时消除气井安全隐患提供了可靠的技术