陜西氣井渦流排水采氣技術(shù)介紹

氣井渦流排水采氣技術(shù)介紹陜西匯豐悅石油科技開發(fā)有限公司2012年7月5日前言隨著蘇里格氣田開發(fā)的深入，氣井壓力的下降和產(chǎn)水量增加，氣井嚴(yán)重積液甚至停產(chǎn)，排水采氣工作的緊迫性日益突出。渦流工具可以達(dá)到改變井筒內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)形態(tài)，提高氣井?dāng)y液能力的作用，從而減少井底積液，減小油管內(nèi)壓降，提高氣井產(chǎn)量。通過(guò)該試驗(yàn)觀察、驗(yàn)證渦流工具的排水采氣效果，為蘇里格氣田排水采氣工藝探索新的技術(shù)途徑。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理

二、投放施工

三渦流排水采氣技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用

四、渦流排水采氣技術(shù)在蘇里格氣的試驗(yàn)

匯報(bào)提綱

渦流排水采氣技術(shù)在油氣田的應(yīng)用，是美國(guó)能源部2001年資助的研究項(xiàng)目，由NETL組織實(shí)施、測(cè)試、驗(yàn)收。

渦流排水采氣技術(shù)改善氣井生產(chǎn)狀態(tài)、提高氣井采收率，到目前已經(jīng)用于北美、澳大利亞數(shù)千口天然氣井、煤層氣井的生產(chǎn)優(yōu)化。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理1、渦流排水采氣技術(shù)背景

截至2000年，美國(guó)共有：

產(chǎn)油井：411793口

產(chǎn)氣井：223707口。

這些井產(chǎn)量占美國(guó)17%的原油和7%的天然氣用量。對(duì)美國(guó)能源安全只顧至關(guān)重要。擁有者均為獨(dú)立的小業(yè)主，沒有技術(shù)開發(fā)資金和能力。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理

2001年，DOE（美國(guó)能源部）通過(guò)NETL(國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室），組建了SWC（低產(chǎn)井協(xié)會(huì)）。

SWC致力于系列研究開發(fā)項(xiàng)的研發(fā)，渦流排水采氣技術(shù)就是其中之一。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理

當(dāng)氣液流進(jìn)入渦流工具，渦流工具使流體快速旋轉(zhuǎn)，加速度使得較重的液體甩向管壁；流體沿工具向上運(yùn)動(dòng)，工具的結(jié)構(gòu)、參數(shù)使得流體的旋轉(zhuǎn)達(dá)到一個(gè)非常有效的狀態(tài)；

優(yōu)化設(shè)計(jì)的渦流參數(shù)，可以使渦流產(chǎn)生的渦旋上升環(huán)膜流態(tài)維持較長(zhǎng)的距離。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理2、渦流排水采氣技術(shù)原理流體的運(yùn)動(dòng)原理象槍的膛線，即中心流邊緣的非流邊界也在運(yùn)動(dòng)，這導(dǎo)致主流體與外流體間較低的差速；由于摩擦力的減小，從而降低了剪切力和壓降。

消除了流體、氣流內(nèi)小滴間的滑動(dòng)。從而減小了氣體向上運(yùn)動(dòng)所必需的做功量、及油管總的壓力損失。一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理拆分開的部件組裝好的工具一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理3、國(guó)內(nèi)外渦流排水采氣技術(shù)研究成果（1）螺旋運(yùn)動(dòng)形成的原理：美國(guó)人

Mingaleeva以龍卷風(fēng)為例研究流體螺旋運(yùn)動(dòng)形成原理。一股空氣質(zhì)量流被位于溫暖的地面區(qū)域（a-b）上水蒸氣加熱并飽和，因浮力的影響會(huì)以空氣柱的形式做上升運(yùn)動(dòng)。新的空氣，來(lái)自地面附近的溫度相對(duì)較低的環(huán)境，沿徑向軌跡往低壓的空區(qū)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)a-b區(qū)域，被加熱并且飽和蒸氣，在氣流90°彎角處急劇上升。一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理龍卷風(fēng)的形態(tài)示意圖一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理但是這種將空氣流由水平轉(zhuǎn)向垂直運(yùn)動(dòng)在彎角90°處會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)大于摩擦阻力損失的水力阻力流動(dòng)，此時(shí)流體會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)成螺旋式上升，因?yàn)槁菪缴仙男问綍?huì)使局部水力阻力損失大大減少，以摩擦阻力損失為主，Mingaleeva通過(guò)計(jì)算得出，螺旋上升相比之下減少了能量的消耗。一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理當(dāng)空氣流上升高度為H時(shí)，克服水力阻力所消耗的能量：其中：N是空氣流運(yùn)動(dòng)所消耗的能量，Q是空氣流動(dòng)的速度，△P是水力阻力，u是局部氣體的速度，下標(biāo)0代表了垂直上升流，1是局部阻力，2是摩擦阻力，3是螺旋流動(dòng)。

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理通過(guò)直接觀察得到龍卷風(fēng)螺旋角a≈45°~65°，典型摩擦阻力系數(shù)的值為：，（當(dāng)Re=103-106），C10=0.2-10。

螺旋流動(dòng)所消耗的能量從公式中不含C10，即螺旋流動(dòng)中主要是摩擦阻力損失，與垂直上升流相比，少了局部阻力，能量消耗減少。一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果：2004年美國(guó)德州技術(shù)測(cè)試中心在水流動(dòng)性測(cè)試表明，渦流井下工具能夠降低井底壓力。在相對(duì)短的距離上渦流表面工具能夠減少流體壓降30-50％。流體經(jīng)過(guò)渦流工具后，確切的距離是與壓力，管內(nèi)徑，流量和流速有關(guān)的函數(shù)。經(jīng)多口井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到：井下渦流工具平均有效作用深度2280m（7500英尺）。在2005年SWC（美國(guó)低產(chǎn)井協(xié)會(huì)）的測(cè)試報(bào)告中稱，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，渦流工具可以降低臨界舉升流速25-30%。一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理

一、渦流排水采氣技術(shù)背景及原理

二、投放施工

三渦流排水采氣技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用

四、渦流排水采氣技術(shù)在蘇里格氣的試驗(yàn)

匯報(bào)提綱二、投放施工渦流排水采氣工具的投放、打撈與節(jié)流器的投放施工相似。都是試井車絞車上的鋼絲，通過(guò)聯(lián)接在氣井口上的防噴管投放到設(shè)計(jì)位置以下3-5米，然后上投鋼絲，使工具上的定位卡瓜卡到油管接箍的接縫處。再上擊切斷投放工工具上的銷釘，收回投放工具。二、投放施工一、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三背景三及原三理三二、三投放三施工三渦三流排三水采三氣技三術(shù)在三國(guó)內(nèi)三外應(yīng)三用四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)匯三報(bào)三提三綱三、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在國(guó)三內(nèi)外三應(yīng)用應(yīng)用三實(shí)例三一：在新三墨西三哥州三北部三和科三羅拉三多州三南部三的圣三胡安三盆地三，BP公司三已經(jīng)三在30三00英尺三煤層三氣井三中安三裝了三井下三渦流三排水三采氣三工具三。煤三層氣三井井三底有三嚴(yán)重三的積三液?jiǎn)柸}（三積水三深度三超過(guò)30三0英尺三，而三儲(chǔ)層三壓力三已低三于10三0三ps三i）和三產(chǎn)量三已下三降到1.三00三0M三CF三/三d。安三裝井三下渦三流工三具之三后，三產(chǎn)量三上升三至2-三2.三20三0M三CF三/三d且液三位降三低到25英尺三。而三且高三產(chǎn)時(shí)三間超三過(guò)4個(gè)月三。二、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在國(guó)三內(nèi)外三應(yīng)用工具三安裝三前工具三安裝三后二、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在國(guó)三內(nèi)外三應(yīng)用應(yīng)用三實(shí)例三二：大慶三油田三升1-三1井試三驗(yàn)一、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三背景三及原三理二、三投放三施工三三三、渦三流排三水采三氣技三術(shù)在三國(guó)內(nèi)三外應(yīng)三用四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)匯三報(bào)三提三綱四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)工具三參數(shù)三：總長(zhǎng)三：96三0m三m外徑三：56三mm材質(zhì)三：31三6L不銹三鋼打撈三頸：39三mm應(yīng)用三實(shí)例三一：四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)工具三安裝三前工具三安裝三后四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)由該三井8月26日至9月6日的三生產(chǎn)三曲線三圖中三可以三看出三：投三放工三具后28日套三壓下三降0.三2M三Pa，油三壓下三降0.三6M三Pa，產(chǎn)三氣量三升至1.三2×三10三4m三3/三d，之三后油三套壓三及產(chǎn)三量一三直穩(wěn)三定至31日，三說(shuō)明三工具三投放三后油三管中三的積三液逐三漸被三排出三；31日套三壓由8.三6M三Pa迅速三降至4.三1M三Pa，同三時(shí)油三壓由1.三6M三Pa升至3.三6M三Pa，且三瞬時(shí)三流量三出現(xiàn)三了55三00三m3三/h的高三峰，三說(shuō)明三套管三中積三液排三出；8月31日至9月4日產(chǎn)三氣量三在2.三8-三6.三5×三10三4m三3/三d之間三波動(dòng)三；9月4日套三壓上三升0.三7M三Pa至5.三7M三Pa，產(chǎn)三氣量三最低三降至2.三0×三10三4m三3/三d，至9月6日套三壓漲三至6.三31三MP三a，產(chǎn)三氣量3.三2×三10三4m三3/三d，氣三井出三現(xiàn)積三液現(xiàn)三象。四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)渦流三工具三現(xiàn)在三蘇14三-1三1-三38井試三驗(yàn)，三就已三取得三的試三驗(yàn)數(shù)三據(jù)分三析：三蘇14三-1三1-三38井投三放的三渦流三工具三實(shí)現(xiàn)三了一三定的三排水三采氣三作用三：氣三井出三水現(xiàn)三象明三顯，三套壓三由8.三73三MP三a降至4.三11三MP三a；產(chǎn)三量較三試驗(yàn)三前大三幅度三提高三，產(chǎn)三氣量三從0.三7×三10三4m三3/三d漲至三最高6.三5×三10三4m三3/三d，目三前穩(wěn)三定在3.三2×三10三4m三3/三d。應(yīng)用三實(shí)例三二：四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)20三11年11月15日，三采氣三三廠三在蘇14三-1三-0三9投放三兩級(jí)三渦流三工具三，試三驗(yàn)前三：油三套壓1.三31三/5三.4三2M三Pa，日三產(chǎn)氣三量0.三2×三10三4m三3，油三套壓三差逐三漸加三大，三在積三液跡三象；三投放三工具三后油三套壓三：1.三04三/4三.5三4M三Pa，日三產(chǎn)氣三量0.三26三×1三04三m3，生三產(chǎn)正三常。四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)工具三投放三前生三產(chǎn)曲三線四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)工具三投放三后生三產(chǎn)曲三線應(yīng)用三實(shí)例三三：四、三渦流三排水三采氣三技術(shù)三在蘇三里格三氣的三試驗(yàn)召51井屬三于長(zhǎng)三慶油三田采三氣五三廠管三轄的三一口三低產(chǎn)三井，最大三日產(chǎn)三水4.三9m三3，累三計(jì)液三氣比3m3三/1三04三m3,最大三油套三壓差4.三6M三Pa，反三映出三井筒三積液三特征三，無(wú)三法正三常生三產(chǎn)。20三11年9月1日，三采氣三五廠三組織三廊房三豪凱三石油三開采三技術(shù)