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3月27-29日，一年一度的世界石油裝備大會—第十九屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會（cippe2019）將在北京順義新國展盛大開幕，迪瑞普技術(shù)（北京）有限公司將亮相本屆展會中國石油裝備展團展區(qū)，展臺位于 W2館- W2685。
 

迪瑞普技術(shù)（北京）有限公司研發(fā)的一種新的排采工藝，對幾種常見的排水采氣工藝進行了對比，闡述了增強型氣舉裝置在氣井排采中的優(yōu)越性以及在生產(chǎn)中的實際運用情況。
 

 

1.引言

1.1研究的目的和意義
 

煤層氣、頁巖氣和致密氣都是清潔能源，我國的儲量非常豐富，開發(fā)利用這一優(yōu)質(zhì)的清潔能源，對優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放、減少大氣污染、從根本上解決煤礦安全問題、充分利用地下資源以及對實現(xiàn)我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展都具有重大的意義。
 

無論是頁巖氣、致密氣還是煤層氣的開采都面臨著排水的問題。排水采氣工藝經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，目前的主要方法有泡沫、氣舉排水、柱塞氣舉、電泵排水、射流泵排水及機抽排水等。這些方法在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)諸如沉沒度限制、沙埋、氣鎖、偏磨等現(xiàn)象，由此引起的修井作業(yè)十分頻繁，嚴重影響了氣井的正常生產(chǎn)，這種情況在業(yè)內(nèi)一直是令人頭痛的問題。
 

迪瑞普技術(shù)（北京）有限公司最新研發(fā)的增強型氣舉技術(shù)，能夠提高產(chǎn)氣率,最大限度地降低生產(chǎn)成本,該技術(shù)已經(jīng)在實踐中得到一定規(guī)模的應(yīng)用，取得了可喜的成果。
 

增強型氣舉工藝不使用任何井下工具和設(shè)備，井下只有兩個同心管柱（中間的油管可用CT油管），設(shè)備操作簡單（井底除大小油管外沒有其它設(shè)施，沒有偏磨、堵塞、卡泵所引起的頻繁修井作業(yè)），設(shè)備由軟件自動控制，控制數(shù)據(jù)可傳輸?shù)绞謾C上。在手機上即可完成遠距離操作，基本實現(xiàn)了現(xiàn)場無人值守，傻瓜式的運行模式獲得了用戶的廣泛好評。
 

1.2傳統(tǒng)的采氣工藝
 

1.2.1泡沫排水采氣工藝
 

泡沫排水采氣工藝是往井里加入表面活性劑的一種注排工藝。向井內(nèi)注入一定數(shù)量的起泡劑，井底積液與起泡劑接觸以后，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度的含水泡沫，同時隨著氣泡界面的生成,液體被連續(xù)舉升,泡沫柱底部的液體不斷補充進來,直到井底水排凈，從而達到清除井底積液的目的。
 

該技術(shù)的優(yōu)點：前期投入成本低，見效快。
 

缺點：是注入的起泡劑與井內(nèi)產(chǎn)水量成正比，長期運營對產(chǎn)水量很大的氣井來講總的投入過高。
 

1.2.2氣舉排水采氣工藝
 

常規(guī)的氣舉排水采氣技術(shù)是通過氣舉閥,從地面將高壓天然氣注入停噴的井中，利用氣體的能量舉升井筒中的液體，使井恢復(fù)生產(chǎn)。
 

常規(guī)氣舉排水采氣工藝的優(yōu)點：適用于弱噴、間歇自噴和水淹氣井。排量大，適宜于氣藏強排液適應(yīng)性廣、不受井深、井斜及地層水化學成分的現(xiàn)制。
 

常規(guī)氣舉排水采氣的缺點：
 

1.2.2.1氣井本身受注氣壓力對井底造成的回壓影響，導(dǎo)致不能對氣藏的徹底利用。
 

1.2.2.2需要壓氣源作為動力；排液能力一般在100m3/d以下。
 

1.2.2.3套管必須承受高壓，套管裝置對壓力的要求規(guī)格較高，投入費用較大。
 

1.2.3電泵排水采氣工藝
 

電潛泵工藝采用多級離心泵下入井底，啟泵后將油管中積液迅速排出井口，以降低回壓使氣藏采收率得到提高。工作原理是地面電源通過變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機,電機帶動多級離心泵葉輪旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能,把井液舉升到地面。
 

潛油電泵排水采氣的缺點：
 

1.2.3.1工藝難度大。
 

1.2.3.2對相關(guān)電纜、變速潛油電泵機組的級別要求很高，投資大。
 

1.2.4射流泵排水采氣工藝
 

射流泵是一種特殊的水力泵，它由地面提供的高壓動力液通過噴嘴把其壓能轉(zhuǎn)成萬里高速流束，在吸入口形成低壓區(qū)，井下流體被吸入與動力液混合，在擴散管中，動力液的動能傳遞給井下流體使之壓力增高而排出地面地下水和氣被同時排出地面。
 

射流泵排水采氣沒有運動部件，適合于處理腐蝕和含砂流體結(jié)構(gòu)緊湊適合于傾斜井和水平井自由投撈作業(yè)，安裝方便，維護費用低產(chǎn)量范圍大，控制靈活方便能處理高含氣流體，適用于高溫深井，不受舉升深度限制。
 

缺點是：
 

1.2.4.1初期投資較高。
 

1.2.4.2必須有較高的吸入壓力，腐蝕和磨損會使油嘴損壞，而且泵效較低。
 

1.2.5機抽排水采氣工藝
 

氣機抽排水采氣工藝是針對一定產(chǎn)能,動液面較高,鄰近無高壓氣源或采取氣舉法已不經(jīng)濟的水淹井，采用井下分離器、深井泵、抽油桿、脫節(jié)器、抽油機等配套機械設(shè)備,進行排水采氣的生產(chǎn)工藝。其工作原理與抽油相同，區(qū)別是從油管排水、油套環(huán)空采氣。
 

缺點是井下的設(shè)備較多一但發(fā)生沙堵卡泵現(xiàn)象就得起泵作業(yè)，作業(yè)量大。
 

2.增強型氣舉裝置

2.1常規(guī)氣舉
 

常規(guī)的氣舉，無論是開式、半閉式還是閉式氣舉，都是由套管注入高壓氣體，高壓氣體再通過氣舉凡兒，進入套管，降低了油管內(nèi)混合液的密度，增大了生產(chǎn)壓差，從而使液體被舉升出地面。
 

2.2本文研究的主要工藝內(nèi)容__增強型氣舉裝置
 

2.2.1工藝：
 

增強型氣舉適用于任何氣井中,包括常規(guī)天燃氣和非常規(guī)天然氣領(lǐng)域中的豎井、斜井、叢式井及水平井中。其主要機理是：在套管內(nèi)下入大小兩根油管，天然氣經(jīng)壓縮機壓縮后以一定的壓力注入大油管，迫使管內(nèi)液面下降到小油管管鞋處，隨著壓力的增大，氣體進入到小油管內(nèi)導(dǎo)致其中液體密度下降，在井底流壓的作用下將液體排出地面。
 

雙管式的結(jié)構(gòu)，使壓縮氣體的啟動壓力大大降低，節(jié)省了設(shè)備費用而且適合于不同液面高度的氣井。
 

特點：
 

2.2.1.1系統(tǒng)全部由地面設(shè)備組成，井下除管柱外無任何管道附件。
 

2.2.1.2不受井斜影響，水平、叢式井、水平井都可使用。
 

2.2.1.3不受出粉出沙的影響，無需檢泵。(不使用任何井下設(shè)備）
 

2.2.1.4可實現(xiàn)連續(xù)、可控采排；全自動化，現(xiàn)場無人值守。
 

2.2.1.5自動化程度化高，可實現(xiàn)多井集中監(jiān)控和移動監(jiān)控且組網(wǎng)靈活。
 

2.2.1.6通過改變井下管柱長度的方法，控制壓縮機最高壓力等級，設(shè)備造價低安裝方便。
 

此裝置在2016年 2月7日獲得國家專利授權(quán).（專利號：ZL 2015 20585155.6）
 

2.3 工藝數(shù)據(jù)的推導(dǎo)以及在氣井中的實測對比。
 

多相流在井筒中的流動情況，是計算設(shè)備基本參數(shù)的基礎(chǔ)，是長期以來在理論上沒有得到很好地解決的一個問題。關(guān)于臨界攜液流量Turner、Coleman 、Nosseir、李敏、李毅中公式等都給出了詳細的方程，有普遍的指導(dǎo)意義。但作為公式都有一定的前提條件，要在實際應(yīng)用中加以修正。多相流的壓降公式現(xiàn)有的公式不下30個，一類是經(jīng)驗公式，另一類是機理型的公式。都需要有一定的先決條件，但實際情況下井場中往往這些數(shù)據(jù)參數(shù)不全，公式的擬合需要實際各點的深度與壓力的運行參數(shù)，但井場的現(xiàn)狀是無法采集。這些問題都對參數(shù)設(shè)計帶來了很大的困難。
 

關(guān)于數(shù)據(jù)的推導(dǎo)、設(shè)計思路、相關(guān)油井的數(shù)學模型的建立、氣體的臨界速度、氣液兩項流在管道中的壓降問題以及小油管尺寸的優(yōu)化選擇、排液量和注氣壓力氣量的關(guān)系等，我們在多年的摸索過程中，在前人的理論指導(dǎo)下，總結(jié)出一套完善的參數(shù)設(shè)計辦法并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，有效率達到了98%,有興趣的話可以和我們具體聯(lián)系，共同探討這一問題。
 

2.4此項工藝在氣井排水采氣中的一些實際運行效果
 

2.4.1基本資料
 

迄今為止我們在山西晉城市沁水區(qū)域和韓城區(qū)域的9個井場的33口井上安裝了增強型氣舉裝置，其中一口豎井，5口叢式井。豎井從2016年8月投入運行，3口叢式井2017年6月投入運行，2018年6月又在兩口水平井上安裝并投入運行。
 

A豎井

B叢式井（斜井）

C水平井

D采用增強型氣舉前頻繁修井的兩個典型修井記錄

案例1

2015年8月21日 開機投產(chǎn)。
 

2016年5月20日 進行檢泵作業(yè)，下入Φ44mm長柱塞泵，泵掛深度1029.53m。
 

2016年7月24日 因卡泵進行修泵作業(yè)，下入Φ44mm管式泵，泵掛深度1028.53m。
 

2016年10月10日 因卡泵進行修泵作業(yè)，下入Φ44mm管式泵，泵掛深度1015.57m。
 

2017年3月3日 因卡泵進行修泵作業(yè)，下入Φ44mm管式泵，泵掛深度1016.27m。
 

2017年3月9日 因卡泵 停機
 

案例2

2012/2/5 卡泵
 

2012/9/8 卡泵 泵上第4根油管本體磨漏（96cm裂縫）
 

2013/8/17 油管漏 第95根油管有40cm長的裂縫
 

2014/3/11 抽油桿斷 抽油桿第116根本體斷
 

2014/10/8 脫接器斷 脫接器腐蝕斷
 

2015/4/14 抽油桿斷 第28根抽油桿本體腐蝕斷（217.80m）
 

2016/2/1 拉桿脆斷938.97m
 

2016/7/26 抽油桿斷
 

2016/8/13 抽油桿斷 第10根抽油桿本體腐蝕脆斷（82.64m）
 

2017/1/8 卡泵
 

2017/1/14 卡泵
 

2017/2/13 卡泵 泵內(nèi)煤粉，結(jié)垢造成卡泵
 

2017/6/23 抽油桿斷 第68根抽油桿本體脆斷
 

2.4.2運行數(shù)據(jù)
 

水平井XX165因液面太低，因為沉沒度的關(guān)系，現(xiàn)有的排采設(shè)備無法進入水平段，我們的油管下入到水平段的末尾處，成功開始排水，運行正常。
 

2.4.3應(yīng)用分析
 

2.4.3.1產(chǎn)水量對比
 

2.4.3.2產(chǎn)氣量對比
 

2.4.3.3運行分析
 

設(shè)備安裝運行后一直沒有進行過修井作業(yè)，因其他原因最長停機時間為7小時，設(shè)備運行時都在較低頻率狀態(tài)下工作。
 

所有垂直井、叢式井和水平井的出粉出沙量都很大。
 

所有垂直井、叢井的產(chǎn)氣量都有不同程度的增加（其中XX40-3氣增量最大，XX-007-4還有很大潛力）。
 

所有垂直井、叢式井和水平井的產(chǎn)水量在運行一段時間后都明顯下降。
 

所有垂直井、叢式井和水平井的背壓在運行一段時間后都有下降，表明井底流壓也在下降。
 

2.4.3.結(jié)論
 

A 設(shè)備本身都達到了設(shè)計要求，實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠、可控的連續(xù)排水。
 

B 此設(shè)備在出粉出沙量都很大的工況下均可穩(wěn)定地工作。
 

C 設(shè)備適用于有井斜的井場。
 

D 設(shè)備適用于叢式井且有一拖N的能力。
 

E 設(shè)備適用于水平井。
 

F 該設(shè)備的使用，達到了用戶可以隨時了解氣井的工作狀態(tài)。
 

G 設(shè)備穩(wěn)定可靠幾乎不用維修且設(shè)備造價較低。
 

H 通過合理的控制和調(diào)配氣量完全可以控制排水的流量大小，達到穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)。
 

我們的增強型氣舉工藝，自2016年研制成功后，已經(jīng)在直井、斜井、叢式井、水平井上共33口井中得到了應(yīng)用，從開始使用到現(xiàn)在用戶的修井記錄幾乎為零，為客戶節(jié)約了大量的修井費用，得到了用戶上上下下的好評。目前用戶表示要用我們的工藝設(shè)備逐漸取代其他排采工藝及設(shè)備，用戶的這一決定，無疑是對我們增強型氣舉設(shè)備最大的肯定。
 

3月27-29日，歡迎您蒞臨cippe2019展會現(xiàn)場參觀迪瑞普技術(shù)（北京）有限公司展臺W2685。