1、氣田后期開(kāi)發(fā)技術(shù)負(fù)壓采氣裝置11月1/34一、氣田現(xiàn)實(shí)狀況項(xiàng)目提要 二、排水采氣技術(shù)應(yīng)用三、負(fù)壓采氣技術(shù)四、負(fù)壓采氣設(shè)備五、成本投入及選井2/34（一）概況我國(guó)已開(kāi)發(fā)氣田，大多數(shù)屬于低孔低滲弱彈性水驅(qū)氣田。氣井經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，多數(shù)氣井已經(jīng)進(jìn)入低壓低產(chǎn)期。天然氣氣田開(kāi)發(fā)到中后期伴隨采氣作業(yè)進(jìn)行，氣田井口壓力會(huì)快速下降，同時(shí)氣井產(chǎn)生積液，回壓增大、 井口氣壓在氣田中后期將長(zhǎng)久將保持在一個(gè)較低壓力小幅浮動(dòng)，井口壓力偏低，井底天然氣不能夠進(jìn)入輸氣管網(wǎng)。當(dāng)井口壓力低于管網(wǎng)壓力，氣井被迫關(guān)閉閑置或封堵廢棄，大量可采儲(chǔ)量得不到利用。井底附近區(qū)積液，產(chǎn)層會(huì)受到“水侵”、“水鎖”、“水敏性粘土礦物膨脹”等影響，使

2、得氣相滲透率受到極大損害。 一、氣田現(xiàn)實(shí)狀況3/34（二）含水氣田開(kāi)采存在問(wèn)題 1、井深到達(dá)4500-5000米，現(xiàn)有排水采氣工藝技術(shù)無(wú)法適應(yīng)這些井生產(chǎn)需要。 2、壓力低，壓力系數(shù)僅為0.5，井底流壓在2.0-6.5MPa之間，井口油壓普通為1.2-2.5MPa，低于集輸壓力。 3、生產(chǎn)管柱管徑普通為73-62復(fù)合油管，氣量減小后帶液困難。 4、滲透性差、氣產(chǎn)量低、水產(chǎn)量少，滲透率在0.01-9.810-3/m2之間，單井產(chǎn)量在（0.5-2）104/d。（三）增壓采氣工藝 氣田進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，氣井普遍低壓，采出天然氣不能靠本身自然能量輸送。經(jīng)過(guò)采取壓縮機(jī)增壓輸送，可降低氣井（氣水井）井口流動(dòng)壓力

3、，深入提升氣藏采收率。 一、氣田現(xiàn)實(shí)狀況4/34（四）排水采氣工藝 在氣井中常有烴類(lèi)凝析液或地層水流入井底。當(dāng)氣井產(chǎn)量高、井底氣液速度大而井中流體數(shù)量相對(duì)較少時(shí)，水將完全被氣流攜帶至地面，不然，井筒中將出現(xiàn)積液。積液存在將增大對(duì)氣層回壓，并限制其生產(chǎn)能力，有時(shí)甚至?xí)鈱油耆珘核酪灾玛P(guān)井。排除井筒及井底附近地層積液過(guò)多或產(chǎn)水， 并使氣井恢復(fù)正常生產(chǎn)辦法，稱(chēng)為排水采氣。一、氣田現(xiàn)實(shí)狀況5/34（一）氣井慣用排水采氣工藝技術(shù) 怎樣快速、有效進(jìn)行氣井排液，是含液氣井生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外采取排液采氣主要工藝有以下技術(shù)。二、排水采氣技術(shù)應(yīng)用速度管柱連續(xù)氣舉連續(xù)油管機(jī)抽排水活塞氣舉泡沫排采適合用

4、于井深小于2500米，有一定自噴能力小產(chǎn)水量氣井一次性投資高、易損壞套管、安全風(fēng)險(xiǎn)大、發(fā)泡劑較單一，適合用于單純產(chǎn)水井、凝析井適合用于小產(chǎn)水量垂直管柱氣井，易卡油管排液周期長(zhǎng)、能耗利用率低對(duì)地層能量要求較高，低壓井效果不顯著6/34（二）低壓氣井采氣工程現(xiàn)實(shí)狀況氣藏壓力遞減，生產(chǎn)壓差降低，單井產(chǎn)量下降。油壓低，無(wú)法進(jìn)管網(wǎng)，必須增壓輸送。井筒壓力降低、氣量下降，氣體攜液能力降低，井筒積液嚴(yán)重。對(duì)低壓低產(chǎn)井壓裂酸化，極易發(fā)生水敏及水鎖現(xiàn)象。常規(guī)排水采氣工藝選擇二、排水采氣技術(shù)應(yīng)用7/34（一）負(fù)壓采氣概念在井口或井(閥)組增加一套裝置，盡可能釋放井底天然氣，確保井底天然氣能夠進(jìn)入輸氣管網(wǎng)。一套橇裝

5、式可移動(dòng)單井增壓采氣裝置可有效延長(zhǎng)氣田開(kāi)發(fā)壽命，增加采氣量和收益，因?yàn)?，提升采收率需從以下兩方面考慮：要降低井口回壓、提升輸送能力，降低地層廢棄壓力降低井筒內(nèi)流體阻力、增大舉升壓差，提升排液能力提升最終采收率三、負(fù)壓采氣技術(shù)8/34壓力差 2.07 MPa儲(chǔ)層壓力 = 3.45MPa 管網(wǎng)壓力 = 1.38MPa 正常生產(chǎn)井三、負(fù)壓采氣技術(shù)9/34壓力差 0.68-0.69MPa儲(chǔ)層壓力 = 2.07MPa 管網(wǎng)壓力 = 1.38MPa 低壓、地產(chǎn)井三、負(fù)壓采氣技術(shù)10/34壓力差 2.0 MPa儲(chǔ)層壓力 = 2.07MPa 管網(wǎng)壓力 = 1.38MPa 負(fù)壓采氣井管網(wǎng)壓力 = 0.07MPa

6、 負(fù)壓采氣機(jī)組三、負(fù)壓采氣技術(shù)11/34（一）負(fù)壓采氣概念排液機(jī)理我們能夠經(jīng)過(guò)氣井相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出不一樣油壓下井口氣體攜液臨界速度與臨界流量，以下列圖：由圖可知，此井在油壓0.3MPa左右時(shí)，井口臨界流速與臨界流量相互交叉，只有在0.3MPa井口回壓下氣體流量大于臨界流量，才會(huì)有很好攜液能力。油壓（MPa）（m/s）（104m/d）三、負(fù)壓采氣技術(shù)12/34（二）負(fù)壓采氣概念增氣機(jī)理流入曲線繪制經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)能試井資料整理，可得到氣井流入動(dòng)態(tài)方程。氣井流入動(dòng)態(tài)方程普通有兩種表示式，即回壓方程式和二項(xiàng)產(chǎn)能方程式，代入不一樣井底流壓，解出對(duì)應(yīng)產(chǎn)氣量。流出曲線繪制在一定地層壓力下，依據(jù)井口流動(dòng)壓力與產(chǎn)氣量

7、之間關(guān)系，可直接繪制該井流出動(dòng)態(tài)曲線?；貕悍匠虨椋憾?xiàng)式產(chǎn)能方程為：=三、負(fù)壓采氣技術(shù)13/34（三）負(fù)壓采氣概念排液機(jī)理氣井中常有烴類(lèi)凝析液和地層水流入井底，當(dāng)氣井產(chǎn)量降低后，會(huì)減小氣體流動(dòng)速度，井筒將出現(xiàn)積液。要使積液能被氣體攜帶出來(lái)，需要一定氣流速度和一定臨界流量。F浮 Fg Fb 氣體對(duì)液滴曳力F為：液滴沉降重力G（自重與浮力差）：依據(jù)斯托克液滴模型，液滴在氣流中所受協(xié)力為0時(shí)，與氣流將保持速度穩(wěn)定三、負(fù)壓采氣技術(shù)14/34（三）負(fù)壓采氣概念排液機(jī)理若要?dú)怏w要將液體帶出井口，必需滿足一定流動(dòng)速度。在油管管徑、氣井井底油壓一定情況下，臨界流量也可求得：F浮 Fg Fb 曳力F與重力G相等

8、時(shí)，求得氣井?dāng)y液臨界速度：氣井?dāng)y液臨界流量為：常見(jiàn)優(yōu)選管柱排水采氣、氣舉排水采氣等工藝均依據(jù)該理論依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。三、負(fù)壓采氣技術(shù)15/34（四）負(fù)壓采氣概念增氣機(jī)理在不計(jì)壓敏，滲流指數(shù)n、氣藏溫度T和油管直徑一定情況下，設(shè)置不一樣地層壓力及投產(chǎn)早期不一樣氣量?jī)蓚€(gè)改變量，以井口為解節(jié)點(diǎn)將系統(tǒng)分成壓縮機(jī)幵始至井口和氣藏開(kāi)采層位到井口兩部分。經(jīng)過(guò)將井口解節(jié)點(diǎn)流入、流出動(dòng)態(tài)曲線繪制在同一坐標(biāo)系下，可得井口回壓和協(xié)調(diào)產(chǎn)氣量，兩條曲線交點(diǎn)A對(duì)應(yīng)產(chǎn)量及其有效偏差就是氣井負(fù)壓采氣實(shí)施后協(xié)調(diào)工作產(chǎn)量點(diǎn)。能夠得出模型井后期井口壓力1.2MPa時(shí)，產(chǎn)量約m3/d，當(dāng)實(shí)施負(fù)壓采氣工藝后，井口壓力降至0.2MPa左右，

9、日增氣可達(dá)6000-8000m3/d左右。三、負(fù)壓采氣技術(shù)16/34（五）國(guó)外負(fù)壓采氣技術(shù)應(yīng)用情況 上世紀(jì)70年代，國(guó)外開(kāi)始采取大型活塞壓縮機(jī) 對(duì)氣井進(jìn)行集中抽吸增壓。90年代以后，北美GE企業(yè) 和Ariel企業(yè) 等壓縮機(jī)生產(chǎn)廠開(kāi)始設(shè)計(jì)小型整體成撬單井增壓工藝。最低吸氣壓力為0.1MPa，最低功率為45KW。 ，美國(guó)Compressco企業(yè) 深入生產(chǎn)出Gasjack撬裝一體式增壓機(jī)，在北美低壓低產(chǎn)井、油田伴生氣抽采方面均取得了很好應(yīng)用效果。三、負(fù)壓采氣技術(shù)17/34 近年來(lái)，國(guó)外采取螺桿壓縮機(jī)在負(fù)壓采氣領(lǐng)域應(yīng)用填補(bǔ)活塞壓縮機(jī)應(yīng)用范圍。以美國(guó)LeROI企業(yè)為代表螺桿壓縮機(jī)在天然氣、頁(yè)巖氣等氣體壓

10、縮、回收領(lǐng)域有良好應(yīng)用表現(xiàn)?？蓪?shí)現(xiàn)階段性負(fù)壓抽吸，正常吸氣壓力僅0.05MPa，機(jī)組工藝設(shè)計(jì)已系列化、模塊化，可采取電驅(qū)/燃驅(qū)，也可撬裝/車(chē)載。（五）國(guó)外負(fù)壓采氣技術(shù)應(yīng)用情況三、負(fù)壓采氣技術(shù)18/34（六）國(guó)內(nèi)負(fù)壓采氣技術(shù)應(yīng)用情況 國(guó)內(nèi)自70年代末在采鹵伴生氣和淺層天然氣開(kāi)采中應(yīng)用過(guò)負(fù)壓采氣技術(shù)。90年代以后，天然氣和石油伴生氣正規(guī)開(kāi)采中對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究和試驗(yàn)，主要是在四川和長(zhǎng)慶等氣礦采取真空泵和壓縮機(jī)串聯(lián) 工作方式進(jìn)行間歇抽吸式負(fù)壓采氣工藝。自 年起，國(guó)內(nèi)部分油田正式引進(jìn)以GasJack為代表整體撬裝小型壓縮機(jī) 進(jìn)行連續(xù)抽吸式負(fù)壓開(kāi)采，淘汰之前真空泵+壓縮機(jī)工藝。三、負(fù)壓采氣技術(shù)19/34

11、川西北氣礦實(shí)施負(fù)壓采氣技術(shù)后取得很好產(chǎn)量效果，如“白淺108”、“120站”兩站均建設(shè)于左右，初始建站設(shè)計(jì)日處理量3萬(wàn)方、場(chǎng)站壓力4MPa，分別下轄4口和6口產(chǎn)氣井。運(yùn)行至年后，地層壓力逐步降低，井口壓力不能滿足外輸要求。20起安裝GasJack負(fù)壓采氣裝置后，井口壓力降低至0.2MPa以下，輸送壓力為0.7-0.8MPa，分別維持每日0.65萬(wàn)方和0.5萬(wàn)方產(chǎn)氣量，大幅降低地層廢棄壓力，提升最終采收程度。（六）國(guó)內(nèi)負(fù)壓采氣技術(shù)應(yīng)用情況（川西北）三、負(fù)壓采氣技術(shù)20/34 底，吐哈油田引進(jìn) GasJack 壓縮機(jī)組進(jìn)行氣田后期開(kāi)采試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)在溫西10集氣站低壓低產(chǎn)井維持生產(chǎn)、東深1井自噴井降壓

12、開(kāi)采試驗(yàn)取得良好效果，年開(kāi)始加大試驗(yàn)數(shù)量，20已推廣并大面積開(kāi)始采取負(fù)壓采氣技術(shù)。當(dāng)前主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：一是，用于自噴井后期，延長(zhǎng)其自噴周期；二是，低壓低產(chǎn)井，維持其生產(chǎn)；三是，邊緣區(qū)塊增壓輸送，采出氣增壓輸送。三、負(fù)壓采氣技術(shù)（六）國(guó)內(nèi)負(fù)壓采氣技術(shù)應(yīng)用情況（吐哈）21/34往復(fù)式回轉(zhuǎn)式單級(jí)壓縮低壓吸氣中壓排氣一體式GasJack壓縮機(jī)組螺桿式壓縮機(jī)組單級(jí)或兩級(jí)壓縮負(fù)壓吸氣中壓排氣多級(jí)壓縮低壓吸氣高壓排氣分體式往復(fù)壓縮機(jī)組滑片式壓縮機(jī)組單級(jí)壓縮負(fù)壓吸氣低壓排氣（一）主要設(shè)備類(lèi)型 以設(shè)備主機(jī)類(lèi)型分類(lèi)可分為往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式兩大類(lèi)；以壓縮級(jí)數(shù)分類(lèi)可分為單級(jí)壓縮機(jī)和多級(jí)壓縮機(jī)；以進(jìn)、排氣壓力分類(lèi)可

13、分為低壓和負(fù)壓吸氣，以及低壓、中壓、高壓排氣等。四、負(fù)壓采氣設(shè)備22/34序號(hào)壓縮機(jī)類(lèi)型進(jìn)氣壓力（MPa）排氣壓力(MPa)處理量（1104m3/d）壓縮比轉(zhuǎn)速（RPM）分液能力（t/d）1一體式GasJack壓縮機(jī)組0.050.420.353.50.22.120:1800250082分體式往復(fù)壓縮機(jī)組0.10.50.57.2多級(jí)壓縮0.41.59:155023螺桿式壓縮機(jī)組-0.0670.34單級(jí)0.142.4兩級(jí)1.723.450.21.620:11250360064滑片式壓縮機(jī)組-0.0950.40.551.031-137:158015508（二）慣用于單井負(fù)壓采氣設(shè)備參數(shù)四、負(fù)壓采氣設(shè)

14、備23/34序號(hào)壓縮機(jī)類(lèi)型主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)適用場(chǎng)所1一體式GasJack壓縮機(jī)組壓縮端與動(dòng)力端共用一根曲軸，結(jié)構(gòu)緊湊；進(jìn)、排氣壓力范圍較寬，排量調(diào)整簡(jiǎn)單；燃?xì)夂蜐?rùn)滑油消耗較少。型號(hào)過(guò)于單一主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜運(yùn)行費(fèi)用較高適適用于排量小、管輸壓力高井2分體式往復(fù)壓縮機(jī)組排壓高機(jī)組效率低流量調(diào)整范圍小運(yùn)行費(fèi)用高小型化機(jī)組可用于邊遠(yuǎn)井站增壓輸送3螺桿式壓縮機(jī)組對(duì)氣體組分改變不敏感，較少含液量可油氣混輸；機(jī)組運(yùn)行效率高、維護(hù)工作量少、制造成本低、運(yùn)行費(fèi)用低；流量調(diào)整范圍廣，自吸能力較強(qiáng)；介質(zhì)含油對(duì)主機(jī)潤(rùn)滑油影響較大型號(hào)系列化，可適適用于吐哈大部分產(chǎn)氣井工況4滑片式壓縮機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，自吸能力強(qiáng)，排量大

15、，噪聲小，維護(hù)工作量少?；瑱C(jī)組比螺桿機(jī)組容積效率更高，能耗更低。排壓太低造價(jià)較高適適用于排量大、管輸壓力低井（三）主要設(shè)備特點(diǎn)及適用場(chǎng)所四、負(fù)壓采氣設(shè)備24/34（四）GasJack壓縮機(jī)組主要特點(diǎn)四、負(fù)壓采氣設(shè)備25/34（四）GasJack壓縮機(jī)組主要特點(diǎn)吸氣壓力0.05MPa-0.42MPa，排氣壓力0.35MPa-3.5MPa，最大壓力比 20，最大流量為2.1104m3/d。驅(qū)動(dòng)機(jī)為燃?xì)?6KW發(fā)動(dòng)機(jī)，能源消耗少，天天200m3到280m3燃?xì)庀?。?qū)動(dòng)端和壓縮端一體共軸設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊。潤(rùn)滑油消耗少，常規(guī)牌號(hào)（15W-40）。標(biāo)準(zhǔn)液體分離器處理能力：8m3/d液體。四、負(fù)壓采氣設(shè)備

16、26/34（五）螺桿壓縮機(jī)組主要特點(diǎn)吸氣壓力從-0.67MPa0.34MPa，排氣壓力1.2MPa-2.0MPa，最大流量為2.6萬(wàn)方/天，最大液體處理量20方/天以上。整體撬裝式設(shè)計(jì)，主機(jī)采取美國(guó)LeROI企業(yè)成熟天然氣螺桿壓縮機(jī)，型號(hào)全方面，從30KW到600KW。驅(qū)動(dòng)方式能夠選擇電動(dòng)機(jī)或天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。四、負(fù)壓采氣設(shè)備27/34（五）螺桿壓縮機(jī)組主要特點(diǎn)螺桿主機(jī)能適應(yīng)不一樣壓縮介質(zhì)組分改變，抗腐蝕性強(qiáng)、耐磨性高，更能適應(yīng)含腐蝕性氣體介質(zhì)。螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定無(wú)壓力脈動(dòng)，平整地面能承受機(jī)器自重即可，不需要混凝土基礎(chǔ)及灌漿；主機(jī)體積小，噪音低，可靠性高，可常年無(wú)故障運(yùn)行；易損件少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低

17、于其它類(lèi)型壓縮機(jī)。無(wú)氣閥、活塞環(huán)等磨損部件，僅需更換潤(rùn)滑油及濾芯。四、負(fù)壓采氣設(shè)備28/34（六）螺桿式壓縮機(jī)組組成四、負(fù)壓采氣設(shè)備29/34單井工藝流程設(shè)計(jì)負(fù)壓壓縮機(jī)降壓連續(xù)排液采氣工藝流程圖（七）單井現(xiàn)場(chǎng)工藝流程四、負(fù)壓采氣工藝流程30/34 針對(duì)小氣量井采取本井氣回注循環(huán)工藝：最大程度利用現(xiàn)有壓縮機(jī)能力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排液、死井復(fù)活等技術(shù)目標(biāo)。（八）現(xiàn)場(chǎng)工藝流程設(shè)計(jì)四、負(fù)壓采氣工藝流程31/34基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用約0.2萬(wàn)元流程改造費(fèi)用約1.5萬(wàn)元場(chǎng)地準(zhǔn)備時(shí)間2天安裝連接時(shí)間1天 與集氣站增壓機(jī)組比較，負(fù)壓采氣機(jī)組對(duì)安裝場(chǎng)地要求低，不用做基礎(chǔ)（現(xiàn)場(chǎng)需平整2.54.5米場(chǎng)地）；井口管線改造簡(jiǎn)單，只需將集輸管線與壓縮機(jī)進(jìn)、出口管線連接；安裝時(shí)間短，設(shè)備到場(chǎng)2小時(shí)完成連接就可調(diào)試開(kāi)機(jī)運(yùn)行。五、成本投入及選井（一）成本預(yù)測(cè)32/341、選擇產(chǎn)氣井壓力范圍：集輸壓力在 0.28-2.8MPa2、選擇當(dāng)