含水气井泡沫排水采气工艺设计

24 重庆石油高等专科学校学报 2004年第6卷

含水气井泡沫排水采气工艺设计

王大勋 徐春碧 刘玉娟 石永新

400042重庆, 重庆石油高专石油工程系

摘 要:泡沫排水采气是开发积水气田的一项重要的增产措施。文章介绍了泡沫排水采气工艺的原理和设计方法, 并通过对辽河油田欢喜岭09井进行泡沫排水采气工艺设计的实践, 提出了需要注意的有关问题。关键词:天然气开采; 助采工艺; 泡沫排水; 泡沫剂; 工艺设计 在气田开发后期, 多数气井因积水而导致减产、停产。如何排水就成了气田面临的大问题。常见的排水采气方法有优选管柱、气举、泡沫排水等。泡沫排水具有施工容易、收效快、成本低、不影响日常生产等优点, 成为产水气田开发的有效增产措施。当然, 这种技术仍然需要在实践程中不断完善。笔者曾对辽河油田欢喜岭09井进行泡沫排水采气工艺设计。下面结合设计的实际情况, 介绍泡沫排水采气工艺的原理和设计方法及需要注意的有关问题。

有离子型、非离子型、两性表面活性剂和高分子聚合物表面活性剂。用于排水的化学药剂, 包括:起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂及井口相应的消泡剂。目前现场用得最多的是C T5-2和U T-1, 其性能对比, 见表1。

泡沫剂的性能、发泡能力、携液量、使用浓度和条件等都直接影响排水采气工艺的效果。因此, 通过实验, 研究了泡沫剂的适用性。

采用常用的3种评价方法:搅拌法、气流法和倾注法来评价C T5-2和U T-1的稳定性和带水能力。

按照搅拌法所得实验数据, 可得出浓度与发泡量的关系曲线, 如图1所示。

1 泡沫排水采气机理

泡沫排水采气的基本原理, 是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂(起泡剂) , 井底积水与起泡剂接触以后, 借助天然气流的搅动, 生成大量低密度含水泡沫, 随气流从井底携带到地面。泡沫助采剂主要是通过泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应来实现助采的。

表1 C T5-2和U T-1对比表

CT 5-类 型外 观气 味密 度溶解性pH 值抗油指标矿化水指标凝固点包 装价 格

2

U T-

1

复合型表面活性剂棕褐色粘稠液微氨味1. 042g/m

3

以植物皂为主剂的活性剂红棕色粘稠液无异味1. 05g/m

3

图1 浓度与发泡量的关系曲线

任一比例溶于水7~8

25kg/桶, 100kg/桶~1. 8万元/t

任一比例溶于水6

10%~30%

图2 浓度与半衰期的关系曲线

由图1可知:两种泡沫剂中, C T5-2的发泡能力比U T-1

强, 浓度越大, 其发泡能力越强。由图2可知:浓度在比较小的时侯, C T5-2的半衰期较U T-1的要短, 但随着浓度增加, C T5-2的半衰期在增大。C T5-2的稳定性比U T-1的强, 而且随着浓度的增大, 稳定性也在增强。

按照气流法测得的数据显示, U T-1和C T5-2相比, 前者

2 泡沫剂的选择

泡排所需泡沫剂应具有起泡能力强、泡沫携液量大、泡沫稳定性适中等性能。在气井泡沫排水中采用的起泡剂,

收稿日期:2004-02-19

:(1956-) , 重庆人, ,

第1期 王大勋等:含水气井泡沫排水采气工艺设计的带水能力较强, 在小气量的井中都可以带出

大量的水来。

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入, 加入周期越短、越均匀, 越好。最好是连续加入, 这对于大水量的气井, 效果明显。

(4) 注入方式 泡沫排水采气的现场工艺流程中, 泡沫剂是由井口注入的。也就是说, 用油管生产的井, 从套管环形空间注入; 有套管生产的井, 则由油管注入。消泡剂, 则在分离器的入口处加入。

注入工具有:1) 平衡罐; 2) 电动泵和柱塞计量泵; 3) GZ80-1型高压泵; 4) 泡排专用车; 5) 便携式投药筒。3. 3 消泡工艺

在泡沫排水中, 用了许多高效起泡剂, 其泡沫再生能力

图3 不同浓度下的罗氏泡高

按照倾注法测得的数据显示, U T-1随浓度的变化, 其泡高也在相应地变化, 浓度大于0. 05后, 变化比较明显; 而C T5-2就比较稳定了, 但也在浓度大于0. 05时, 变化较明显(见图3) 。

很强, 泡沫很容易在分离器中聚积。当大量泡沫被带入输气管线中, 就会引起堵塞。因此, 必须用与使用的泡沫剂相应的消泡剂。通常, 间歇注入消泡剂, 以分离器出水中不积泡为准。3. 4 有关要求

(1) 严格按照泡排选井原则选择施工井; (2) 实施泡沫排水采气的时间应恰当;

(3) 在用量和浓度的确定中, 一定要严格按要求执行; (4) 要随时观察采用了泡排的井, 在注入药剂时, 严格遵循操作步骤。

3 工艺设计

3. 1 选井原则

对泡排工艺而言, 选井的好坏将直接影响泡沫工艺质量以及能否获得成功。在选井时应注意:1) 油管鞋应下到气层中部; 2) 套管之间要畅通; 3) 气井不能水淹停产; 4) 水气比小于60m 3/104m 3的气井。

泡沫排水工艺对井的产能和井内流体有一定要求:1) 气井必须有一定的产能, 一般气速大于3m/s 时, 泡排效果较好; 2) 地层温度不宜过高, 总矿化度应低于1. 2! 105mg /m 3, 凝析油含量应低于30%。3. 2 泡沫剂的注入

(1) 注入浓度 笔者认为, 为保证泡沫剂能顺利地从环空流到井底, 泡沫剂的注入浓度一般为泡沫剂的临界胶束浓度。如果属首次使用, 或流入通道不畅, 或井较深, 或井有一定斜度, 注入浓度可选择下限值; 如果环空大, 流道畅通, 井不深, 注入浓度可选上限值。在使用过程中, 根据气井泡沫剂带水多少和泡沫量的多少等情况, 对其浓度进行增减。

(2) 注入量 根据气井不能正常带水时的井底流压(井口油压) , 或由井底气流速度等于临界流速时的井底流压(井口油压) , 以及由井的流入、流出动态曲线, 确定在该条件下的最大可能地层水量。泡沫剂的日用量, 根据施工井日产水量计算。加注23天后, 观察气井泡沫带水情况进行增减。总之, 加注泡沫剂量的多少应以气井带水生产连续且稳定均匀为宜。

在泡沫剂第一次使用时, 还应该考虑到泡沫剂在环空的消耗, 在使用时应大于计算量。

(3) 注入周期 一般来说, 在条件的许可下, 泡沫剂的注入周期越短越好。但在不同的情况下, 应采取不同的方式。在现场有2类气水井:一是属于纯气井, 宜采用间歇排水方式, 助采剂加入周期每隔数天、数月一次就可以了; 另303d , 4 欢喜岭09井泡沫排水工艺设计

4. 1 气井基本情况

辽河油田欢喜岭09井是一口含水油气井。该井于1994年5月5日完钻投产, 主要产气层深度为1411. 4~1434m, 油层中部深度1422. 7m, 原始地层压力29. 8M Pa, 目前地层压力7. 83M Pa, 地层温度52 , 气体相对密度0. 5816, 主要成分为甲烷(94. 14%) 。目前生产情况, 产气量4. 2! 104m 3/d, 产水9. 2m 3/d, 油压2. 5M Pa, 套压5M Pa, 实测井底流压6. 83M Pa 。

(1) 井深结构 该井人工井底2713m, 油管21/2∀! 1387. 36m, 距离产气层顶部24. 04m, 套管53/4∀! 2713m 。该井油管、套管连接状况良好。

(2) 两相流 对于欢09井, 气液比=4565>2000, 故采用拟单相流来计算井底流压。计算结果p wf =5. 84M Pa

(3) 流入流出动态 根据该井的测试数据, 选用单点法确定气井的流入动态, 得到气井的绝对无阻流量为165852. 75m 3/d

根据计算得到的绝对无阻流量, 可得最大产水量为92. 24t/d 。因此, 可确定气井的合理产量为41400m 3/d, 其对应的出水量为9. 1t/d 。

(4) 带水能力 临界流速和临界流量分别为1. 16m/s , 46830sm 3/d

将临界流量与实际产气量相比, 可知:欢09井的临界流量大于实际产量, 不能靠自身能量带液, 而其产水量为9. 2t/d, 故采用泡排比较合适。由于实际产量比临界产量略小, 因此在这个时间实施泡排比较好。2

根据上述对C T5-2与U T-1的比较, 从经济角度考虑, 选用C T5-2型的泡沫剂。

注入浓度 按推荐的临界胶束浓度, 每天注入1. 413kg 。注入量 气井的出水量9. 2t/d 为合理注入量。如果为第一次泡排, 应加大0. 5kg , 以备环空消耗。故泡沫剂的注入量为9. 205t/d 。

注入周期 考虑该井条件, 推荐采取每天注入1次为宜。观察带水生产稳定情况, 再逐步进行调整。4. 3 工艺参数设定

注入药品:C T5-2;

注入时间:实际流量与临界流量相等时; 注入量:9. 205t/d; 注入浓度:1. 413kg/d; 注入周期:每天注入1次; 注入方式:平衡罐加注法; 消泡工艺:CO 2消泡剂。4. 4 施工要求

(1) 严格按照工艺设计要求进行注入量和注入浓度的配制。为防药剂中有不溶物, 在配制中应进行过滤。

(2) 准确记录泡沫剂、消泡剂和清水的注入时间、注入量、注入浓度以及注入前后气井压力、气、水产量等数据, 以便及时调整。

(3) 注入泡沫剂后, 仔细观察气井压力和产量的变化。发现泡沫过剩, 则加入适量的消泡剂。

按照此设计方案进行了现场施工, 取得了良好的效果:带出了井底积液, 日产气量提高了30%。

参考文献

参数, 如确定合理产气量、注入量等, 为施工生产提供很大的方便。

(2) 利用建立两相流模型来确定井筒内任意一点的压力和实际流速, 分析气井的带水能力, 求出临界流速和临界流量, 以此确定该井是否可以用泡沫排水工艺以及合理的施工时间, 这样做更符合生产实际。

(3) 泡沫剂浓度的确定是较为困难的一部分。这要根据井的自身情况来确定。一般情况, 笔者推荐使用药品临界胶束浓度。也可以用现场实验的方法来确定最佳浓度, 以达到泡排最佳的效果。

(4) 施工参数是根据目前地层参数计算的。随着开采的继续, 地层压力的降低, 井的生产动态发生改变, 所需泡排的工艺参数也应作相应的改变。

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5 结论

(1) 从分析地层流体的流入流出动态着手进行泡沫排水

采气工艺设计, 可以较为准确地确定泡沫排水采气的工艺

(上接第14页)

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prospecting going deeper and deeper, coag ulated g as pool has become a focus of attention. The formation mechanism of coagulated gas pool, its distribution law, its several classifications and the geolog ical con ditions in favor of the formation were introduced, and so w ere some common characteristics of coagulated g as pool discussed in the article.

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