3月27-29日，一年一度的世界石油装备大会—第十九届中国国际石油石化技术装备展览会（cippe2019）将在北京顺义新国展盛大开幕，迪瑞普技术（北京）有限公司将亮相本届展会中国石油装备展团展区，展台位于 W2馆- W2685。
 

迪瑞普技术（北京）有限公司研发的一种新的排采工艺，对几种常见的排水采气工艺进行了对比，阐述了增强型气举装置在气井排采中的优越性以及在生产中的实际运用情况。
 

1.引言

1.1研究的目的和意义
 

煤层气、页岩气和致密气都是清洁能源，我国的储量非常丰富，开发利用这一优质的清洁能源，对优化我国的能源结构，减少温室气体排放、减少大气污染、从根本上解决煤矿安全问题、充分利用地下资源以及对实现我国国民经济的持续发展都具有重大的意义。
 

无论是页岩气、致密气还是煤层气的开采都面临着排水的问题。排水采气工艺经过多年的发展和完善，目前的主要方法有泡沫、气举排水、柱塞气举、电泵排水、射流泵排水及机抽排水等。这些方法在生产过程中会出现诸如沉没度限制、沙埋、气锁、偏磨等现象，由此引起的修井作业十分频繁，严重影响了气井的正常生产，这种情况在业内一直是令人头痛的问题。
 

迪瑞普技术（北京）有限公司最新研发的增强型气举技术，能够提高产气率,最大限度地降低生产成本,该技术已经在实践中得到一定规模的应用，取得了可喜的成果。
 

增强型气举工艺不使用任何井下工具和设备，井下只有两个同心管柱（中间的油管可用CT油管），设备操作简单（井底除大小油管外没有其它设施，没有偏磨、堵塞、卡泵所引起的频繁修井作业），设备由软件自动控制，控制数据可传输到手机上。在手机上即可完成远距离操作，基本实现了现场无人值守，傻瓜式的运行模式获得了用户的广泛好评。
 

1.2传统的采气工艺
 

1.2.1泡沫排水采气工艺
 

泡沫排水采气工艺是往井里加入表面活性剂的一种注排工艺。向井内注入一定数量的起泡剂，井底积液与起泡剂接触以后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度的含水泡沫，同时随着气泡界面的生成,液体被连续举升,泡沫柱底部的液体不断补充进来,直到井底水排净，从而达到清除井底积液的目的。
 

该技术的优点：前期投入成本低，见效快。
 

缺点：是注入的起泡剂与井内产水量成正比，长期运营对产水量很大的气井来讲总的投入过高。
 

1.2.2气举排水采气工艺
 

常规的气举排水采气技术是通过气举阀,从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的能量举升井筒中的液体，使井恢复生产。
 

常规气举排水采气工艺的优点：适用于弱喷、间歇自喷和水淹气井。排量大，适宜于气藏强排液适应性广、不受井深、井斜及地层水化学成分的现制。
 

常规气举排水采气的缺点：
 

1.2.2.1气井本身受注气压力对井底造成的回压影响，导致不能对气藏的彻底利用。
 

1.2.2.2需要压气源作为动力；排液能力一般在100m3/d以下。
 

1.2.2.3套管必须承受高压，套管装置对压力的要求规格较高，投入费用较大。
 

1.2.3电泵排水采气工艺
 

电潜泵工艺采用多级离心泵下入井底，启泵后将油管中积液迅速排出井口，以降低回压使气藏采收率得到提高。工作原理是地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机,电机带动多级离心泵叶轮旋转，将电能转换为机械能,把井液举升到地面。
 

潜油电泵排水采气的缺点：
 

1.2.3.1工艺难度大。
 

1.2.3.2对相关电缆、变速潜油电泵机组的级别要求很高，投资大。
 

1.2.4射流泵排水采气工艺
 

射流泵是一种特殊的水力泵，它由地面提供的高压动力液通过喷嘴把其压能转成万里高速流束，在吸入口形成低压区，井下流体被吸入与动力液混合，在扩散管中，动力液的动能传递给井下流体使之压力增高而排出地面地下水和气被同时排出地面。
 

射流泵排水采气没有运动部件，适合于处理腐蚀和含砂流体结构紧凑适合于倾斜井和水平井自由投捞作业，安装方便，维护费用低产量范围大，控制灵活方便能处理高含气流体，适用于高温深井，不受举升深度限制。
 

缺点是：
 

1.2.4.1初期投资较高。
 

1.2.4.2必须有较高的吸入压力，腐蚀和磨损会使油嘴损坏，而且泵效较低。
 

1.2.5机抽排水采气工艺
 

气机抽排水采气工艺是针对一定产能,动液面较高,邻近无高压气源或采取气举法已不经济的水淹井，采用井下分离器、深井泵、抽油杆、脱节器、抽油机等配套机械设备,进行排水采气的生产工艺。其工作原理与抽油相同，区别是从油管排水、油套环空采气。
 

缺点是井下的设备较多一但发生沙堵卡泵现象就得起泵作业，作业量大。
 

2.增强型气举装置

2.1常规气举
 

常规的气举，无论是开式、半闭式还是闭式气举，都是由套管注入高压气体，高压气体再通过气举凡儿，进入套管，降低了油管内混合液的密度，增大了生产压差，从而使液体被举升出地面。
 

2.2本文研究的主要工艺内容__增强型气举装置
 

2.2.1工艺：
 

增强型气举适用于任何气井中,包括常规天燃气和非常规天然气领域中的竖井、斜井、丛式井及水平井中。其主要机理是：在套管内下入大小两根油管，天然气经压缩机压缩后以一定的压力注入大油管，迫使管内液面下降到小油管管鞋处，随着压力的增大，气体进入到小油管内导致其中液体密度下降，在井底流压的作用下将液体排出地面。
 

双管式的结构，使压缩气体的启动压力大大降低，节省了设备费用而且适合于不同液面高度的气井。
 

特点：
 

2.2.1.1系统全部由地面设备组成，井下除管柱外无任何管道附件。
 

2.2.1.2不受井斜影响，水平、丛式井、水平井都可使用。
 

2.2.1.3不受出粉出沙的影响，无需检泵。(不使用任何井下设备）
 

2.2.1.4可实现连续、可控采排；全自动化，现场无人值守。
 

2.2.1.5自动化程度化高，可实现多井集中监控和移动监控且组网灵活。
 

2.2.1.6通过改变井下管柱长度的方法，控制压缩机最高压力等级，设备造价低安装方便。
 

此装置在2016年 2月7日获得国家专利授权.（专利号：ZL 2015 20585155.6）
 

2.3 工艺数据的推导以及在气井中的实测对比。
 

多相流在井筒中的流动情况，是计算设备基本参数的基础，是长期以来在理论上没有得到很好地解决的一个问题。关于临界携液流量Turner、Coleman 、Nosseir、李敏、李毅中公式等都给出了详细的方程，有普遍的指导意义。但作为公式都有一定的前提条件，要在实际应用中加以修正。多相流的压降公式现有的公式不下30个，一类是经验公式，另一类是机理型的公式。都需要有一定的先决条件，但实际情况下井场中往往这些数据参数不全，公式的拟合需要实际各点的深度与压力的运行参数，但井场的现状是无法采集。这些问题都对参数设计带来了很大的困难。
 

关于数据的推导、设计思路、相关油井的数学模型的建立、气体的临界速度、气液两项流在管道中的压降问题以及小油管尺寸的优化选择、排液量和注气压力气量的关系等，我们在多年的摸索过程中，在前人的理论指导下，总结出一套完善的参数设计办法并应用到实际生产中，有效率达到了98%,有兴趣的话可以和我们具体联系，共同探讨这一问题。
 

2.4此项工艺在气井排水采气中的一些实际运行效果
 

2.4.1基本资料
 

迄今为止我们在山西晋城市沁水区域和韩城区域的9个井场的33口井上安装了增强型气举装置，其中一口竖井，5口丛式井。竖井从2016年8月投入运行，3口丛式井2017年6月投入运行，2018年6月又在两口水平井上安装并投入运行。
 

A竖井

B丛式井（斜井）

C水平井

D采用增强型气举前频繁修井的两个典型修井记录

案例1

2015年8月21日 开机投产。
 

2016年5月20日 进行检泵作业，下入Φ44mm长柱塞泵，泵挂深度1029.53m。
 

2016年7月24日 因卡泵进行修泵作业，下入Φ44mm管式泵，泵挂深度1028.53m。
 

2016年10月10日 因卡泵进行修泵作业，下入Φ44mm管式泵，泵挂深度1015.57m。
 

2017年3月3日 因卡泵进行修泵作业，下入Φ44mm管式泵，泵挂深度1016.27m。
 

2017年3月9日 因卡泵 停机
 

案例2

2012/2/5 卡泵
 

2012/9/8 卡泵 泵上第4根油管本体磨漏（96cm裂缝）
 

2013/8/17 油管漏 第95根油管有40cm长的裂缝
 

2014/3/11 抽油杆断 抽油杆第116根本体断
 

2014/10/8 脱接器断 脱接器腐蚀断
 

2015/4/14 抽油杆断 第28根抽油杆本体腐蚀断（217.80m）
 

2016/2/1 拉杆脆断938.97m
 

2016/7/26 抽油杆断
 

2016/8/13 抽油杆断 第10根抽油杆本体腐蚀脆断（82.64m）
 

2017/1/8 卡泵
 

2017/1/14 卡泵
 

2017/2/13 卡泵 泵内煤粉，结垢造成卡泵
 

2017/6/23 抽油杆断 第68根抽油杆本体脆断
 

2.4.2运行数据
 

水平井XX165因液面太低，因为沉没度的关系，现有的排采设备无法进入水平段，我们的油管下入到水平段的末尾处，成功开始排水，运行正常。
 

2.4.3应用分析
 

2.4.3.1产水量对比
 

2.4.3.2产气量对比
 

2.4.3.3运行分析
 

设备安装运行后一直没有进行过修井作业，因其他原因最长停机时间为7小时，设备运行时都在较低频率状态下工作。
 

所有垂直井、丛式井和水平井的出粉出沙量都很大。
 

所有垂直井、丛井的产气量都有不同程度的增加（其中XX40-3气增量最大，XX-007-4还有很大潜力）。
 

所有垂直井、丛式井和水平井的产水量在运行一段时间后都明显下降。
 

所有垂直井、丛式井和水平井的背压在运行一段时间后都有下降，表明井底流压也在下降。
 

2.4.3.结论
 

A 设备本身都达到了设计要求，实现了稳定、可靠、可控的连续排水。
 

B 此设备在出粉出沙量都很大的工况下均可稳定地工作。
 

C 设备适用于有井斜的井场。
 

D 设备适用于丛式井且有一拖N的能力。
 

E 设备适用于水平井。
 

F 该设备的使用，达到了用户可以随时了解气井的工作状态。
 

G 设备稳定可靠几乎不用维修且设备造价较低。
 

H 通过合理的控制和调配气量完全可以控制排水的流量大小，达到稳产和高产。
 

我们的增强型气举工艺，自2016年研制成功后，已经在直井、斜井、丛式井、水平井上共33口井中得到了应用，从开始使用到现在用户的修井记录几乎为零，为客户节约了大量的修井费用，得到了用户上上下下的好评。目前用户表示要用我们的工艺设备逐渐取代其他排采工艺及设备，用户的这一决定，无疑是对我们增强型气举设备最大的肯定。
 

3月27-29日，欢迎您莅临cippe2019展会现场参观迪瑞普技术（北京）有限公司展台W2685。
 

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