美國(guó)marhon公司的新型工業(yè)氣舉工藝

0新型栽培速度氣舉工藝多層開(kāi)采氣井和平底井的產(chǎn)層相對(duì)較長(zhǎng)。這些井的溢流是氣田無(wú)法解決的一個(gè)巨大技術(shù)問(wèn)題。針對(duì)以上情況,美國(guó)Marathon公司研制了一種新型的增速氣舉工藝,它采用增大環(huán)空內(nèi)的流體速度等技術(shù),在封隔器以下井段進(jìn)行氣舉,能有效地排出產(chǎn)層附近及底部的積液,特別適用于產(chǎn)層較長(zhǎng)的氣井。該氣舉工藝已在美國(guó)Texas油田進(jìn)行了應(yīng)用,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。1產(chǎn)層底部積液完井在大多數(shù)情況下,致密氣井的油管下至底部產(chǎn)層以上。這種完井慣例造成產(chǎn)層附近及底部積液。常規(guī)排水方法如柱塞氣舉、泡排、有桿泵、電潛泵和螺桿泵等,當(dāng)用于產(chǎn)層較長(zhǎng)的氣井排液時(shí),具有各自的缺陷。(1)排液不徹底柱塞僅運(yùn)行至油管底部的卡定器,這樣,油管以下的積液不易排出。同時(shí),舉升過(guò)程中滑脫的液體在循環(huán)關(guān)井期間容易被擠入地層。此方法排液不徹底。泡排存在的問(wèn)題和柱塞氣舉相似,即:油管下至底部產(chǎn)層以上,導(dǎo)致油管以下的積液不易排出。即使起泡劑能通過(guò)毛細(xì)管到達(dá)油管以下的套管內(nèi),但在大多數(shù)情況下,套管內(nèi)的氣流達(dá)不到所需的臨界流速,這部分積液仍不能被全部帶出。此外,過(guò)量的起泡劑還會(huì)形成粘滯的泡沫段塞,阻礙氣體的采出。(3)設(shè)置在底部產(chǎn)層外的氣體營(yíng)造裝置包括有桿泵,電潛泵,螺桿泵和水力泵。從理論上講,井下泵應(yīng)是最有效的排液方式,因?yàn)楸靡话惚话惭b在底部產(chǎn)層以下,還有裝置為其提供外來(lái)能量。但在氣井中使用時(shí),因氣液分離不徹底而氣體進(jìn)泵,會(huì)大大降低泵效。特別當(dāng)油管錨位于泵的吸入口以上時(shí),這種影響更為明顯。為此,美國(guó)Marathon公司研制了增速氣舉工藝,它較好地解決了長(zhǎng)產(chǎn)層氣井排液難的問(wèn)題。2績(jī)效提升技術(shù)2.1基于流場(chǎng)的回采系統(tǒng)增速氣舉是一個(gè)改進(jìn)的連續(xù)氣舉系統(tǒng),它利用封隔器上下的偏心工作筒和投撈式氣舉閥來(lái)舉升封隔器以下的積液。在封隔器下實(shí)施氣舉,能排出產(chǎn)層底部的積液。為此,封隔器上方安裝有一個(gè)旁通心軸,一個(gè)投撈式旁通部件插入心軸內(nèi)——該旁通總成向下穿過(guò)封隔器、開(kāi)孔短節(jié)、密封座,與下面的油管相通。封隔器上下的油管都安裝了氣舉閥。封隔器上方的氣舉閥是油管流量閥,下方的氣舉閥是套管流量閥。在封隔器下,產(chǎn)出氣攜液沿油管、套管環(huán)空向上流動(dòng)。為了有效地舉升井筒積液,需認(rèn)真設(shè)計(jì)封隔器上下油管的尺寸,以保證封隔器以下環(huán)空內(nèi)臨界流速接近等于封隔器以上的油管內(nèi)的臨界流速。有兩種方法可達(dá)到這樣的效果:①在封隔器以下使用較大尺寸的油管;②用玻璃纖維纏繞封隔器以下的油管表面以達(dá)到所需的外徑。為了最大量地排液,封隔器下面的油管下至底部產(chǎn)層,其底部安裝了一個(gè)閥孔,防止逆流。科羅拉多礦業(yè)學(xué)院流體實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出:在流動(dòng)橫截面積相同的條件下,環(huán)空內(nèi)臨界流速比油管內(nèi)臨界流速低30%～50%。基于此結(jié)論,在5.5″×17b/ft(1ft=30.48cm)的套管內(nèi),可考慮安裝3.5″平接式油管或用玻璃纖維纏繞2.875″油管以達(dá)到其外徑為4.0″。高壓氣被注入封隔器上面的油套環(huán)空,隨后,氣體轉(zhuǎn)向流入封隔器下面的油管內(nèi)(圖1)。這就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)層底部積液的舉升。該系統(tǒng)通過(guò)增大封隔器下面的油管外徑,減小環(huán)空的流動(dòng)截面積,從而增大封隔器下環(huán)空內(nèi)的流體速度。高壓氣經(jīng)旁通總成注入封隔器下較大尺寸油管內(nèi)的流程圖(圖2);顯示了在封隔器下面,產(chǎn)出氣攜液沿環(huán)空往上流,在封隔器處轉(zhuǎn)向,上流入其上面的油管中。該旁通總成的內(nèi)部部件是可以用繩索收回的,它為封隔器以下實(shí)施氣舉提供了通路。該系統(tǒng)適用于垂直井和水平井。應(yīng)用于水平井時(shí),封隔器及旁通總成都安在直井段,油管下至水平段的最底部,其底部有一個(gè)小孔。注入氣在從油管底部的小孔出來(lái),掃出整個(gè)水平段的積液。需要注意的,在水平井中,封隔器下面的油管沒(méi)有安裝氣舉閥。2.2增速氣舉工藝的優(yōu)點(diǎn)增速氣舉工藝采用增大環(huán)空內(nèi)流體速度等技術(shù),在封隔器下面實(shí)施氣舉,可以對(duì)生產(chǎn)層段長(zhǎng)達(dá)幾千英尺的氣井進(jìn)行排液。其系統(tǒng)在封隔器下安裝了投撈式氣舉閥、壓力/溫度存儲(chǔ)儀。它節(jié)約高壓注氣量,降低注采比,能舉升射孔段以下的積液。此外,為了高效地排液,該系統(tǒng)對(duì)全井筒進(jìn)行了化學(xué)防腐處理,大致過(guò)程為:將防腐劑噴霧至注氣流中,防腐劑即隨注入氣流經(jīng)整個(gè)井筒。相對(duì)常規(guī)完井,增大了排液量,從而提高氣產(chǎn)量。3水平井Marathon石油公司已在美國(guó)Texas氣田的16口井中應(yīng)用了該氣舉工藝,其中一口是水平井。大多數(shù)氣井套管尺寸為5.5″,封隔器以上油管尺寸為2.875″。使用該氣舉系統(tǒng)后,這些氣井平均增產(chǎn)量為200Mscf/d(千立方英尺/日)(1ft3=28·317dm3)。以下是其中的幾個(gè)實(shí)例。3.1a井b井A井的目的層是在深度大概為9600ft的theTravisPeak儲(chǔ)層。該口井有6個(gè)生產(chǎn)層段,垂直隔距約2508ft。生產(chǎn)1600日后,使用有桿泵。2400日后,該井再次完井,增加了一個(gè)生產(chǎn)層段,并拆卸了有桿泵。在采用該氣舉系統(tǒng)以前,還曾進(jìn)行泡沫排水,不能使得該井穩(wěn)產(chǎn)。安裝有桿泵后,產(chǎn)量年遞減率為35%。采用該氣舉系統(tǒng)后,初始產(chǎn)量為500Mscf/d,年遞減率穩(wěn)定在11%。據(jù)分析,采用該氣舉系統(tǒng),A井預(yù)計(jì)增產(chǎn)1.3Bscf(十億立方英尺)。2垂直井B井的目的層是在深度大概為9300ft的theTravisPeak儲(chǔ)層.該口井有5個(gè)生產(chǎn)層段,垂直隔距約1559ft。生產(chǎn)2200日后,該井經(jīng)再次完井,增加了一個(gè)附加層。生產(chǎn)2,250日后,使用有桿泵,50日后停用,因?yàn)樘坠茌^小,采用有桿泵效率較低。采用該氣舉方式前,還曾進(jìn)行泡沫排水,不能使得該井穩(wěn)產(chǎn)。安裝有桿泵后,產(chǎn)量年遞減率為33%。采用該氣舉系統(tǒng)后,初始產(chǎn)量為400Mscf/d,年遞減率穩(wěn)定在11%。據(jù)分析,采用該氣舉系統(tǒng),B井預(yù)計(jì)增產(chǎn)1.1Bscf。3.2pettet儲(chǔ)層C井是一口水平井,目的層是在測(cè)量深度(MD)約為13,386ft(垂深約9,370ft)的Pettet儲(chǔ)層,水平位移約4,400ft。該井采用未膠結(jié)的襯管完井,實(shí)施壓裂增產(chǎn)。由于有限的地層流動(dòng)能力,該井不能依靠自身能量排液生產(chǎn),長(zhǎng)期關(guān)井。關(guān)井期間壓力上升,但因積液嚴(yán)重,氣井仍不能恢復(fù)生產(chǎn)。采用該系統(tǒng)后,氣井目前穩(wěn)產(chǎn)180Mscf/d。4管柱塞氣舉+速度機(jī)床大多數(shù)天然氣藏都是由不同地質(zhì)條件形成的兩個(gè)或多個(gè)氣層所組成,多層系是實(shí)際油氣藏的普遍情況,目前多層合采的開(kāi)采方式已在國(guó)內(nèi)各氣田廣泛實(shí)施。近年來(lái)特殊結(jié)構(gòu)井(多層合采井、側(cè)鉆井、水平井、大位移井、分支井)技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。例如,在川西氣田、大牛地氣田,這類(lèi)井所占比例高達(dá)60%。在這種形勢(shì)下,常規(guī)的排水采氣工藝已不能滿(mǎn)足維持氣井正常生產(chǎn)的需求:①隨著氣井能量下降、泡沫劑使用次數(shù)增加,泡沫排水采氣效果越來(lái)越差;②優(yōu)選管柱排水工藝需更換采氣管柱,作業(yè)過(guò)程中需要壓井,因此存在一定的風(fēng)險(xiǎn);③柱塞氣舉對(duì)氣井管柱結(jié)構(gòu)、采氣量、產(chǎn)水量及氣井的能量均有一定的要求,使用范圍極為有限。采用增速氣舉,通過(guò)增大環(huán)空內(nèi)的流體速度,提高氣體的帶液能力,可保證氣井連續(xù)帶液。同時(shí),它在封隔器以下井段進(jìn)行氣舉,舉升產(chǎn)層附近及底部的積液,使得多層合采井排液更加徹底。并且,增速氣舉是克服水平井水平段排液困難的一種可行方式。在水平井中實(shí)施增速氣舉,油管下至水平段最底部,注入氣從油管底部的小孔流出,掃出整個(gè)水平段的積液。因此,該工藝針對(duì)特殊結(jié)構(gòu)井具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),在國(guó)內(nèi)氣田應(yīng)用前景較好。5產(chǎn)層排水措施(1)對(duì)于縱向存在多個(gè)產(chǎn)層的垂直井或水平井,由于其生產(chǎn)層段較長(zhǎng),常規(guī)完井方式油管僅下至底部