1、第一章第一章 天然气性质天然气性质第三章第三章 排水采气工艺排水采气工艺 第六章第六章 气井井筒和地面管流动态预测气井井筒和地面管流动态预测第七章第七章 气井生产系统分析与工艺设计气井生产系统分析与工艺设计 天然气是指在不同地质条件下生成、运移，天然气是指在不同地质条件下生成、运移，并以一定并以一定压力储集在地下构造中的气体压力储集在地下构造中的气体。我国是世界上最早发现、开。我国是世界上最早发现、开采和利用石油及天然气的国家之一。据史料记载，已有三千采和利用石油及天然气的国家之一。据史料记载，已有三千多年的历史。早在周代多年的历史。早在周代(公元前公元前1122-7701122-770年间年
2、间)的的上上就有了就有了“上火下泽、火在水上，泽中有火上火下泽、火在水上，泽中有火”等记载，到了秦、等记载，到了秦、汉时期，在今陕北、甘肃、四川等地区就已发现了石油和天汉时期，在今陕北、甘肃、四川等地区就已发现了石油和天然气，并用来点灯照明、润滑、防腐和煮卤熬盐。然气，并用来点灯照明、润滑、防腐和煮卤熬盐。四川自流井气田的开采已约有二千年历史。据四川自流井气田的开采已约有二千年历史。据上的史料记载，早在汉朝就在自流井发现了天然气，宋上的史料记载，早在汉朝就在自流井发现了天然气，宋末元初（十三世纪）已大规模开采自流井的浅层天然气。末元初（十三世纪）已大规模开采自流井的浅层天然气。近年来，天然气在
3、我国工业和日常生活中的应用日益广近年来，天然气在我国工业和日常生活中的应用日益广泛，泛，8080年代后期，为了适应国民生产和生活的需要，我国石年代后期，为了适应国民生产和生活的需要，我国石油工业采取油工业采取“油气并举油气并举”的方针，天然气工业因此而以前所的方针，天然气工业因此而以前所未有的速度发展。除四川气田继续发展外，莺歌海气田和晋未有的速度发展。除四川气田继续发展外，莺歌海气田和晋边气田也相继投入开发，此外，在青海、新疆、渤海湾等地边气田也相继投入开发，此外，在青海、新疆、渤海湾等地都发现了气田。根据第二次全国油气资源评价结果，我国气都发现了气田。根据第二次全国油气资源评价结果，我国气
4、层气主要分布在陆上中、西部地区及近海海域的南海和东海，层气主要分布在陆上中、西部地区及近海海域的南海和东海，资源总量为资源总量为383810101212m m3 3，全国探明储量全国探明储量2.062.0610101212m m3 3，可采储可采储量量1.31.310101212m m3 3，其中凝析油地质储量其中凝析油地质储量11226.311226.310104 4t t，采收率采收率按按3636计算，凝析油可采储量计算，凝析油可采储量4082408210104 4t t。石油工业是国家的支柱产业，其主要目的任务是将地石油工业是国家的支柱产业，其主要目的任务是将地下的石油和天然气开采出来。
5、下的石油和天然气开采出来。所谓采气工程，就是在人为所谓采气工程，就是在人为干预下，有目的地将天然气从地下开采到地面，并输送到干预下，有目的地将天然气从地下开采到地面，并输送到预定位置的工程预定位置的工程。采气工程是一项复杂的系统工程，而且。采气工程是一项复杂的系统工程，而且具有鲜明特征：具有鲜明特征：系统的主体部分深埋底下，看不见、摸系统的主体部分深埋底下，看不见、摸不着；不着；系统的介质是流体，能够自由流动，是系统的介质是流体，能够自由流动，是“活的活的”；天然气是不能再生、难于替代的宝贵资源，不允许重复天然气是不能再生、难于替代的宝贵资源，不允许重复实验，采气工程又是高投入、高产出的工程，
6、因此要求决实验，采气工程又是高投入、高产出的工程，因此要求决策科学合理。策科学合理。采气工程系统采气工程系统气田气田气藏气藏气井系统气井系统 气嘴 分离器分离器 地面管线地面管线 井筒井筒 气层气层气井示意图气井示意图气井系统 石油工程石油工程4 4年级学生，对石油开采技术已有了比较系统年级学生，对石油开采技术已有了比较系统的了解；的了解；天然气和石油性质不同，开采技术方法上有各自的特天然气和石油性质不同，开采技术方法上有各自的特点；点；本科程的目的和任务，就是让同学们对天然气的开发本科程的目的和任务，就是让同学们对天然气的开发和开采工艺技术有比较系统的了解。和开采工艺技术有比较系统的了解。课
7、程目的、任务课程目的、任务课程主要内容课程主要内容1 1、天然气性质、天然气性质2 2、气田储量计算、气田储量计算 3 3、天然气田的开发特点、天然气田的开发特点 4 4、气田开发设计与分析、气田开发设计与分析 5 5、气井产能、气井产能6 6、气井井筒和地面管流动态预测、气井井筒和地面管流动态预测7 7、气井生产系统与举升工艺、气井生产系统与举升工艺8 8、气井井场工艺、气井井场工艺4.1 4.1 气田开发的阶段与指标气田开发的阶段与指标4.2 4.2 气田开发方案的编制气田开发方案的编制4.3 4.3 气田开发动态分析气田开发动态分析1.1 1.1 天然气组成天然气组成1.2 1.2 相态
8、特性相态特性1.3 1.3 常用物性参数计算常用物性参数计算2.1 2.1 基本计算方法基本计算方法2.2 2.2 容积法计算天然气储量容积法计算天然气储量3.1 3.1 气田的驱动方式气田的驱动方式3.2 3.2 天然气向井流动特点天然气向井流动特点3.3 3.3 气田开发阶段气田开发阶段3.43.4开发天然气田的采收率开发天然气田的采收率课程主要内容课程主要内容1 1、天然气性质、天然气性质2 2、气田储量计算、气田储量计算 3 3、天然气田的开发特点、天然气田的开发特点 4 4、气田开发设计与分析、气田开发设计与分析 5 5、气井产能、气井产能6 6、气井井筒和地面管流动态预测、气井井筒
9、和地面管流动态预测7 7、气井生产系统与举升工艺、气井生产系统与举升工艺8 8、气井井场工艺、气井井场工艺5.1 5.1 理论公式理论公式5.2 5.2 经验公式经验公式5.3 5.3 试井试井6.1 6.1 井筒中的压力、温度计算井筒中的压力、温度计算6.2 6.2 节流装置的压力、温度节流装置的压力、温度6.3 6.3 地面集输管流地面集输管流7.1 7.1 气井生产系统与分析气井生产系统与分析7.2 7.2 气井基本参数的确定气井基本参数的确定7.3 7.3 气井排水采气气井排水采气8.1 8.1 气液分离与脱水气液分离与脱水8.2 8.2 天然气水合物天然气水合物课程主要内容课程主要内
10、容1 1、天然气性质、天然气性质2 2、气田储量计算、气田储量计算 3 3、天然气田的开发特点、天然气田的开发特点 4 4、气田开发设计与分析、气田开发设计与分析 5 5、气井产能、气井产能6 6、气井井筒和地面管流动态预测、气井井筒和地面管流动态预测7 7、气井生产系统与举升工艺、气井生产系统与举升工艺8 8、气井井场工艺、气井井场工艺1.1 1.1 天然气组成天然气组成1.2 1.2 相态特性相态特性1.3 1.3 常用物性参数计算常用物性参数计算 天然气天然气是指在不同地质条件下生成、运是指在不同地质条件下生成、运移移,并以一定压力并以一定压力储集在地下构造中的气体储集在地下构造中的气体
11、。天然气成游离状态集聚的地方天然气成游离状态集聚的地方气藏气藏 高产高产 有工业价值有工业价值 中产中产气藏气藏 低产低产 无工业价值无工业价值 同一地区的同一地区的多个气藏多个气藏=气田气田第一章第一章 天然气性质天然气性质 定义定义天然气天然气气态烃和一些杂质的混合物；常见到气态烃和一些杂质的混合物；常见到的烃类组分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和的烃类组分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和少量的己烷、庚烷、辛烷以及一些更重的气体。少量的己烷、庚烷、辛烷以及一些更重的气体。杂质有二氧化碳、硫化氢、氮、水蒸汽及一些稀杂质有二氧化碳、硫化氢、氮、水蒸汽及一些稀有气体，如氦、氖和氩等。有气体，如氦
12、、氖和氩等。丙烷以上的重烃组分经加工提取出来，有着较丙烷以上的重烃组分经加工提取出来，有着较高的市场价值。一般外输出售的天然气主要是甲高的市场价值。一般外输出售的天然气主要是甲烷和乙烷的混合物，含少量丙烷。烷和乙烷的混合物，含少量丙烷。第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.11.1组成组成 天然气不能用一种固定的组分或混合物来天然气不能用一种固定的组分或混合物来下定义下定义 。天然气的组成通常用摩尔分数或百分数表示。天然气的组成通常用摩尔分数或百分数表示。如将天然气及它的各种组分视为理想气体，天如将天然气及它的各种组分视为理想气体，天然气的摩尔体积等于天然气中各组分摩尔体积然气的摩尔体积等于
13、天然气中各组分摩尔体积之和（阿佛伽德罗定律）。并且之和（阿佛伽德罗定律）。并且,摩尔分数等于摩尔分数等于体积分数。体积分数。第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.11.1组成组成第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.11.1组成组成重烃含量少重烃含量少=贫气贫气（干气（干气）高热值天然气高热值天然气非烃含量较高非烃含量较高=低热值天然气低热值天然气净气净气 CO2CO2和和H2SH2S=酸气酸气油气田按气油比分类：油气田按气油比分类：气井气井气油比气油比 17809m3/m3（100000 ft3bblbbl）凝析气井凝析气井气油比为气油比为890-17809 890-17809 m m3
14、 3/m/m3 3(5000-100000(5000-100000 ft3bblbbl)油井油井气油比在几百气油比在几百m m3 3/m/m3 3（几千几千ft3bblbbl ）以内）以内 常规天然气藏应根据气藏的原始压力和温度在压常规天然气藏应根据气藏的原始压力和温度在压力温度相态图力温度相态图(P P-T T图图)上的位置来定义。上的位置来定义。第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.2 1.2 相态特性相态特性1.2 1.2 相态特性相态特性第一章第一章 天然气性质天然气性质图1.1 碳氢化合物的p-T图泡点线泡点线露点露点线线临界点临界点临界凝临界凝析温度析温度临界凝临界凝析压力析压力
15、 1.2 1.2 相态特性相态特性第一章第一章 天然气性质天然气性质图1.1 碳氢化合物的p-T图干气藏干气藏湿气藏湿气藏凝析凝析气藏气藏一、真实气体与理想气体一、真实气体与理想气体理想气体理想气体:pV=nRTpV=nRT真实气体：真实气体：pV=nZRTpV=nZRT二、二、Z Z气体偏差系数（气体压缩系数，气体偏差系数（气体压缩系数，Z Z系数）系数）第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.3 1.3 物性参数物性参数ZRTPMVnMggMMMMagascsc0345.097.28/Z Z气体压缩系数（气体偏差系数，气体压缩系数（气体偏差系数，Z Z系数）系数）第一章第一章 天然气性质天
16、然气性质 1.3 1.3 物性参数物性参数图.4 斯坦丁卡兹Z系数图三、凝析油三、凝析油/气比气比假设将假设将n n摩尔天然气采到地面摩尔天然气采到地面,从中分离出从中分离出n nG G摩尔摩尔气和气和n nL L摩尔液体凝析油摩尔液体凝析油,摩尔凝析油摩尔凝析油/气比气比：R RMLGMLG=n nL L/n nG G体积凝析油体积凝析油/气比定义为气比定义为:油罐条件下凝析油体积油罐条件下凝析油体积V VLStLSt与标准状态下的气体体积与标准状态下的气体体积V VGscGsc之比之比,即即 R RVLGVLG=V VLstLst/V VGscGsc 第一章第一章 天然气性质天然气性质 1
17、.3 1.3 物性参数物性参数scLstscLMLGVLGRTPMRR四、地层体积系数：四、地层体积系数：天然气在地层条件下的体积天然气在地层条件下的体积与其在地面标准状态下的体积之比与其在地面标准状态下的体积之比。真实气体真实气体n n摩尔气体在地层条件下所占的体积摩尔气体在地层条件下所占的体积VGR=nZRT/P 对干气气藏对干气气藏,所有地层气全部转变为地面气。所有地层气全部转变为地面气。n n摩摩尔地面气在标准状态下的体积为尔地面气在标准状态下的体积为 V VGscGsc=nRTnRTscsc/P Pscsc第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.3 1.3 物性参数物性参数PTZTP
18、VVBscscGscGRg对于湿气气藏对于湿气气藏，假如有，假如有n n摩尔湿气分离成摩尔湿气分离成n nL L摩尔液摩尔液体和体和n nG G摩尔气体，摩尔气体，n n摩尔气体在地层条件下的体积摩尔气体在地层条件下的体积为为第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.3 1.3 物性参数物性参数PZRTnnVLGGRnG摩尔气在地面标准状态下的体积为scscGGscPRTnVMLGscscGscGRgRPTZTPVVB1湿气的体积系数对于湿气气藏对于湿气气藏，假如有，假如有n n摩尔湿气分离成摩尔湿气分离成n nL L摩尔液摩尔液体和体和n nG G摩尔气体，摩尔气体，n n摩尔气体在地层条件下
19、的体积摩尔气体在地层条件下的体积为为第一章第一章 天然气性质天然气性质 1.3 1.3 物性参数物性参数PZRTnnVLGGRnG摩尔气在地面标准状态下的体积为scscGGscPRTnVMLGscscGscGRgRPTZTPVVB1湿气的体积系数讲课目录讲课目录1 1、天然气性质、天然气性质2 2、气田储量计算、气田储量计算 3 3、天然气田的开发特点、天然气田的开发特点 4 4、气田开发设计与分析、气田开发设计与分析 5 5、气井产能、气井产能6 6、气井井筒和地面管流动态预测、气井井筒和地面管流动态预测7 7、气井生产系统与举升工艺、气井生产系统与举升工艺8 8、气井井场工艺、气井井场工艺
20、1.1 1.1 天然气组成天然气组成1.2 1.2 相态特性相态特性1.3 1.3 常用物性参数计算常用物性参数计算2626第三章第三章 排水采气工艺排水采气工艺 第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气 第七节第七节 射流泵排水采气射流泵排水采气 2727引引 言言无水气藏：是指产气层中无边底水和层间水的气藏无水气藏：是指产气层中无边底水和层间水的气藏（也包括边
21、底水不活跃的气藏）。（也包括边底水不活跃的气藏）。驱动方式：天然气弹性能量，进行消耗式开采。驱动方式：天然气弹性能量，进行消耗式开采。有水气藏除少数气井投产时就产地层水外，多数气有水气藏除少数气井投产时就产地层水外，多数气井是在气藏开发的中后期，由于气水界面上升，或井是在气藏开发的中后期，由于气水界面上升，或采气压差过大引起底水锥进后才产地层水。采气压差过大引起底水锥进后才产地层水。驱动方式：水驱驱动方式：水驱2828气井产水的负面影响：气井产水的负面影响：井筒积液、回压增大、井口压力下降、气井的生产井筒积液、回压增大、井口压力下降、气井的生产能力受到严重影响；能力受到严重影响；井底附近区积液
22、，产层会受到井底附近区积液，产层会受到“水侵水侵”、“水锁水锁”、“水敏性粘土矿物的膨胀水敏性粘土矿物的膨胀”等影响，使得气相渗透率等影响，使得气相渗透率受到极大损害。受到极大损害。引引 言言2929一、气藏的地质特征一、气藏的地质特征 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 气藏地质特征主要是指气藏形态、边界性质、气水气藏地质特征主要是指气藏形态、边界性质、气水关系及压力特征等，在很大程度上与储渗类型有直接关关系及压力特征等，在很大程度上与储渗类型有直接关系。系。造成地质特征差别的主要原因：储层储渗空间的连造成地质特征差别的主要原因：储层储渗空间的连通性与均质程度。通性与均质程度
23、。孔隙型储层具有较好、较广泛的连通特点，气水分孔隙型储层具有较好、较广泛的连通特点，气水分异能得以充分进行，在沉积上以河流、湖泊相为主，砂异能得以充分进行，在沉积上以河流、湖泊相为主，砂体多为层状，能较容易地确定气藏范围与储量。体多为层状，能较容易地确定气藏范围与储量。裂缝型储层其裂缝发育程度主要取决于地应力的大裂缝型储层其裂缝发育程度主要取决于地应力的大小与岩石的抗压强度，常为有限封闭体，气水分布、含小与岩石的抗压强度，常为有限封闭体，气水分布、含气范围完全受裂缝网络形态、大小所控制。气范围完全受裂缝网络形态、大小所控制。3030不同储渗类型气藏地质特征不同储渗类型气藏地质特征 储渗类型 气
24、藏边界 水体类型 气水界面 地层压力 储量计算方法 孔隙型 清晰 多为边水 整齐一致 多为常压 容积法 裂孔型 较清晰 多为边水 较整齐一致 常压、高压 容积法、动态法 裂洞型 欠清晰 边底水 欠整齐 常压、高压 动态法为主 孔裂型 不清晰 边底水 不整齐 高压较多 动态法 裂缝型 不清晰 多为边水 不整齐、多介面 高压、超高压 动态法 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 3131二、排水采气应具有的地质要素二、排水采气应具有的地质要素 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 气藏具有封闭性弱弹性水驱特征。气藏的封闭性、气藏具有封闭性弱弹性水驱特征。气藏的封闭性、定
25、容性使排水采气成为可能。定容性使排水采气成为可能。产水气藏的水体有限、弹性能量有限。产水气藏的水体有限、弹性能量有限。地层水分布受裂缝系统控制，多为裂缝系统内部地层水分布受裂缝系统控制，多为裂缝系统内部封闭性的局部水。这些水沿裂缝窜流，因此可利用自封闭性的局部水。这些水沿裂缝窜流，因此可利用自然能量和人工举升排水。然能量和人工举升排水。产水气井井底积液。地层水在井底周围区域聚集，产水气井井底积液。地层水在井底周围区域聚集，有利于人工举升。有利于人工举升。3232三、排水采气工艺方法及评价三、排水采气工艺方法及评价 第一节第一节 排水采气工艺的机理排水采气工艺的机理 优选管柱排水采气优选管柱排水
26、采气 泡沫排水采气泡沫排水采气 气举排水采气气举排水采气 活塞气举排水采气活塞气举排水采气 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 电潜泵排水采气电潜泵排水采气 射流泵排水采气射流泵排水采气 3333 我国已开发的气田，大多数属于低孔低渗我国已开发的气田，大多数属于低孔低渗的弱弹性水驱气田。的弱弹性水驱气田。第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 实践证明：实践证明：气井的积液对气井特别是中后期低压气井的积液对气井特别是中后期低压气井的生产和寿命影响极大。只有气井产层的流入和气井的生产和寿命影响极大。只有气井产层的流入和油管产出的工作相互协调，才能把地层的产出液完全油管产出的工作相互协调
27、，才能把地层的产出液完全连续排出井口，获得较高的采气速度和采收率。连续排出井口，获得较高的采气速度和采收率。3434第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 一、工艺原理一、工艺原理 气气水水气流流速必须达气流流速必须达到连续排液的临到连续排液的临界流速界流速井口有足井口有足够的压能够的压能目标：目标：使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。3535第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 二、工艺设计计算二、工艺设计计算 气井连续排液的临界流速与临界流量气井连续排液的临界流速与临界流量 根据气体状态方程，在油管鞋处的气体体积流量根据气体状态方程
28、，在油管鞋处的气体体积流量与标准状况下的体积流量的关系为：与标准状况下的体积流量的关系为：0000QTZpZTpQwfp2005097.0iwfpdpZTQ（1 1）气流速度：）气流速度：3636mggldgW3)(4 若液滴在井筒中的沉降速度和气流举升速度相等，即若液滴在井筒中的沉降速度和气流举升速度相等，即液滴处于滞止状态悬浮于气井管鞋处，油管鞋处液滴的沉液滴处于滞止状态悬浮于气井管鞋处，油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：降速度（滞止速度）为：第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 在气流中自由下落的液滴，受到一种趋于破坏液滴在气流中自由下落的液滴，受到一种趋于破坏液滴的速度压
29、力的作用；而液滴表面张力的压力却趋于使液的速度压力的作用；而液滴表面张力的压力却趋于使液滴保持完整。这两种压力对抗能够确定可能得到的最大滴保持完整。这两种压力对抗能够确定可能得到的最大液滴直径与液滴沉降速度关系：液滴直径与液滴沉降速度关系：230Wgdgm（2 2）油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）3737412240gglgW第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：3838第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 为了确保气井连续排液，气体临界流速须为滞止为了确保气井连
30、续排液，气体临界流速须为滞止速度的速度的1.21.2倍，即：倍，即：（3 3）气井连续排液的条件）气井连续排液的条件W2.1实验与经验实验与经验临界流速临界流速 ：2141)()3415810553(03313.0ZTGpZTGpwfpwfpkp临界流量临界流量 ：2214121)3415810553()(648.0iwfpwfpkpdpZTGpGZTQ3939第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 2.2.气井连续排液的合理油管直径气井连续排液的合理油管直径 210418141)3415810553()(2423.1QpZTGpGZTdwfpwfpi3.3.油管下入深度的确定油管下入
31、深度的确定 222111112/iiidDdKLHLLHLHH4040第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 三、优选管柱诺模图三、优选管柱诺模图 kprkprQQQ0rrQ取4141第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 四、影响气井举升能力的因素四、影响气井举升能力的因素 1.1.油管举升高度油管举升高度 气井连续排液的临界流速与气井的井底流压和油气井连续排液的临界流速与气井的井底流压和油管举升高度有关，而与油管的管径无关。当井底流压管举升高度有关，而与油管的管径无关。当井底流压一定时，油管举升高度越大，需要的临界流速越大，一定时，油管举升高度越大，需要的临界流速越大，反之
32、亦然。反之亦然。2141)()3415810553(03312.0ZTGpZTGpwfpwfpkp4242第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 2.2.油管尺寸油管尺寸 气井连续排液的流量与管柱直径的平方成正比，气井连续排液的流量与管柱直径的平方成正比，自喷管柱直径越大，气井连续排液所需临界流量也自喷管柱直径越大，气井连续排液所需临界流量也就越大；反之亦然。因此，小直径油管具有较大举就越大；反之亦然。因此，小直径油管具有较大举升能力，这就是小油管法排水采气工艺的基本原理。升能力，这就是小油管法排水采气工艺的基本原理。2214121)3415810553()(648.0iwfpwfpk
33、pdpZTGpGZTQ四、影响气井举升能力的因素四、影响气井举升能力的因素 4343第二节第二节 优选管柱排水采气优选管柱排水采气 3.3.井底压力井底压力 提高井底压力会对气井的举液能力起反作用，在气提高井底压力会对气井的举液能力起反作用，在气体质量速率、自喷管径、油管举升高度相同条件下，压体质量速率、自喷管径、油管举升高度相同条件下，压力较高，气体体积较小，就意味着气流速度较小时，需力较高，气体体积较小，就意味着气流速度较小时，需要较大的临界流量才能将液体连续排出井口。要较大的临界流量才能将液体连续排出井口。四、影响气井举升能力的因素四、影响气井举升能力的因素 4444第二节第二节 优选管
34、柱排水采气优选管柱排水采气 4.4.临界流量临界流量 气井自喷管柱、举升高度、井底流压一定时，气气井自喷管柱、举升高度、井底流压一定时，气井连续排液所需的临界流量也一定。井连续排液所需的临界流量也一定。如果油管举升高度相差较大，由于油管鞋处的温如果油管举升高度相差较大，由于油管鞋处的温度和天然气偏差系数相差较大，因而连续排液所需的度和天然气偏差系数相差较大，因而连续排液所需的临界流量较大；而且更为重要的是，油管下入深度的临界流量较大；而且更为重要的是，油管下入深度的不合理将直接影响举升效果。不合理将直接影响举升效果。四、影响气井举升能力的因素四、影响气井举升能力的因素 4545第二节第二节 优
35、选管柱排水采气优选管柱排水采气 五、工艺技术界限及条件五、工艺技术界限及条件 （1 1）关键：确定气井的产量，满足连续排液的临界流动条）关键：确定气井的产量，满足连续排液的临界流动条件。件。在气水产量较大时，流动摩阻损失是主要矛盾，宜优在气水产量较大时，流动摩阻损失是主要矛盾，宜优选较大尺寸油管生产。但要保证油管鞋处的对比流速选较大尺寸油管生产。但要保证油管鞋处的对比流速V Vr r11。在气水产量较小时，流动滑脱损失是主要矛盾，宜优在气水产量较小时，流动滑脱损失是主要矛盾，宜优选小尺寸油管生产，以确保油管鞋处的对比流速选小尺寸油管生产，以确保油管鞋处的对比流速Vr1Vr1。（2 2）油管设计
36、必须进行强度校核，对于深井可采用复）油管设计必须进行强度校核，对于深井可采用复合油管柱，并按等抗拉强度计算进行组合。合油管柱，并按等抗拉强度计算进行组合。4646第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 泡沫排水采气：泡沫排水采气：从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂（称为泡沫助采剂），井底积水与起泡剂接触后，借助（称为泡沫助采剂），井底积水与起泡剂接触后，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。井底携带到地面。“泡排泡排”的工艺特点：的工艺特点：设备简单、施工容易、见
37、效快、设备简单、施工容易、见效快、成本低、不影响气井正常生产。成本低、不影响气井正常生产。4747泡沫助采剂泡沫助采剂主要是一些具有特殊分子结构的主要是一些具有特殊分子结构的表面活性剂表面活性剂和高分子聚合物和高分子聚合物，其分子上含有亲水基团和亲油基团，其分子上含有亲水基团和亲油基团，具有双亲性。具有双亲性。主要包括：起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂主要包括：起泡剂、分散剂、缓蚀剂、减阻剂、酸洗剂及井口相应消泡剂等。及井口相应消泡剂等。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 4848一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 泡沫效应泡沫效应 在气
38、层水中添加一定量的起泡剂，就能使油管中气在气层水中添加一定量的起泡剂，就能使油管中气水两相管流水两相管流流动状态流动状态发生显著变化。气水两相介质在流发生显著变化。气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，动过程中高度泡沫化，密度密度显著降低，从而减少了管流显著降低，从而减少了管流的压力损失和携带积液所需要的气流速度。的压力损失和携带积液所需要的气流速度。4949一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 分散效应分散效应 气水同产井中，存在液滴分散在气流中的现象，这种分气水同产井中，存在液滴分散在气流中的现象，这种分散能力取决于气流对液相的搅动、冲击程度。搅动
39、愈激烈，散能力取决于气流对液相的搅动、冲击程度。搅动愈激烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。气流对液相的分散作用是一个克服表面张力作功的气流对液相的分散作用是一个克服表面张力作功的过程，分散得越小，作的功就越多。过程，分散得越小，作的功就越多。起泡剂的分散效应：起泡剂是一种表面活性剂，可以使起泡剂的分散效应：起泡剂是一种表面活性剂，可以使液相表面张力大幅度下降，达到同一分散程度所作的功将大液相表面张力大幅度下降，达到同一分散程度所作的功将大大减小。大减小。5050一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫
40、排水采气 减阻效应减阻效应 减阻剂是一些不溶的固体纤维、可溶的长链高分子减阻剂是一些不溶的固体纤维、可溶的长链高分子聚合物及缔合胶体。聚合物及缔合胶体。减阻剂能不同程度地降低气水混合减阻剂能不同程度地降低气水混合物管流流动阻力，提高液相的可输性。物管流流动阻力，提高液相的可输性。减阻的概念起源于减阻的概念起源于“在流体中加少量添加剂，流体在流体中加少量添加剂，流体可输性增加可输性增加”。5151 起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙和井壁的清洗，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗和井壁的清洗，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗透等作用，特别是大量泡沫
41、的生成，有利于不溶性污透等作用，特别是大量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被带出井口，这将解除堵塞，疏通孔垢包裹在泡沫中被带出井口，这将解除堵塞，疏通孔道，改善气井的生产能力。道，改善气井的生产能力。一、泡沫排水采气机理一、泡沫排水采气机理 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 洗涤效应洗涤效应 5252二、工艺流程二、工艺流程 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 泡沫注采剂由井口注入，油管泡沫注采剂由井口注入，油管生产的井，从油套环行空间注入；生产的井，从油套环行空间注入；套管生产的气井，则由油管注入。套管生产的气井，则由油管注入。对于棒状助采剂，经井口投药筒投对于棒状助采剂，
42、经井口投药筒投入。入。消泡剂的注入部位一般是在分消泡剂的注入部位一般是在分离器的入口处，与气水混合进入分离器的入口处，与气水混合进入分离器，达到消泡和抑制泡沫再生，离器，达到消泡和抑制泡沫再生，便于气水分离。便于气水分离。5353三、工艺技术界限与条件三、工艺技术界限与条件 第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 优选泡排气速优选泡排气速 试验表明：气速大致试验表明：气速大致在在1 13m/s3m/s范围内不利于泡范围内不利于泡排。因此控制合适的气速，排。因此控制合适的气速，可获得最佳的助排效果。可获得最佳的助排效果。气流速度对泡沫排水的影气流速度对泡沫排水的影响响 5454第三节第三节 泡沫
43、排水采气泡沫排水采气 最易泡排的流态最易泡排的流态 环雾流：环雾流：气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用助采措施。助采措施。泡沫排水的主要对泡沫排水的主要对象是泡流、段塞流象是泡流、段塞流和过渡流，尤其以和过渡流，尤其以段塞流的助采效果段塞流的助采效果最佳。最佳。流态和浓度与排水量增值关系图流态和浓度与排水量增值关系图 5555第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 合理使用浓度合理使用浓度 泡沫排水中，助采剂的加入受气体流动速度、产水泡沫排水中，助采剂的加入受气体流动速度、产水量、井深、助采剂种类等因素的影响。量、井深、助采剂种类等因素的影响。
44、各类表面活性剂都有各自的特性参数各类表面活性剂都有各自的特性参数临界胶束浓临界胶束浓度度，该值可作为理论用量的依据。，该值可作为理论用量的依据。对于多组分助采剂，可参考表对于多组分助采剂，可参考表3 33 3。5656第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 日施工次数日施工次数 5757 泡沫排水时，起泡剂过量或产生的泡沫过于稳定泡沫排水时，起泡剂过量或产生的泡沫过于稳定时，大量的泡沫会被带到集输管线，引起堵塞，导致时，大量的泡沫会被带到集输管线，引起堵塞，导致集输压力升高。集输压力升高。消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间歇消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间歇注入，以分离器出水中不
45、积泡为原则。注入，以分离器出水中不积泡为原则。第三节第三节 泡沫排水采气泡沫排水采气 消泡剂及用量消泡剂及用量 5858第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 气举排水采气：气举排水采气：利用天然气的压能来排除井内的液体。利用天然气的压能来排除井内的液体。按排水装置的原理分类：按排水装置的原理分类：气举阀排水采气气举阀排水采气 柱塞间歇排水采气等。柱塞间歇排水采气等。影响气举方式选择的因素：影响气举方式选择的因素：气井产率、井底压力、产液指数、举升高度及注气压力气井产率、井底压力、产液指数、举升高度及注气压力等。等。对井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产；对井底压力和产能高的井，通常采用
46、连续气举生产；对产能和井底压力低的井，则采用间歇气举或柱塞气举。对产能和井底压力低的井，则采用间歇气举或柱塞气举。5959第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 一、连续气举排水采气一、连续气举排水采气 6060第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 二、柱塞气举排水采气二、柱塞气举排水采气 柱塞气举的工作过程柱塞气举的工作过程6161第四节第四节 气举排水采气气举排水采气 6262第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 常规有杆泵排水采气与有杆泵采油有明显区别：常规有杆泵排水采气与有杆泵采油有明显区别：（1 1）气井产出腐蚀性流体；）气井产出腐蚀性流体；（2 2）地层水矿化度高；
47、）地层水矿化度高；（3 3）气液比高；）气液比高；（4 4）井口压力和输压高；）井口压力和输压高；（5 5）排液量大，动液面深；）排液量大，动液面深；（6 6）油管排水，油套环行空间采气。）油管排水，油套环行空间采气。6363一、工艺流程一、工艺流程第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 6464二、井下气水分离器二、井下气水分离器第五节第五节 常规有杆泵排水采气常规有杆泵排水采气 FLFL1 1型井下气水分离器型井下气水分离器 6565第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气电潜泵排水采气与电潜泵采油的区别：电潜泵排水采气与电潜泵采油的区别：（1 1）抽汲介质（气水混合物）抽汲
48、介质（气水混合物）（2 2）泵的工况（从单相流逐渐变为两相流）泵的工况（从单相流逐渐变为两相流）（3 3）生产方式（油管排水、套管采气）生产方式（油管排水、套管采气）6666第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气一、工艺原理及流程一、工艺原理及流程6767第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气二、影响因素分析二、影响因素分析 气体的影响气体的影响措施：措施：使用变频调速电潜泵和气体分离器；使用变频调速电潜泵和气体分离器；增加泵吸入口压力值；增加泵吸入口压力值；控制套压值；控制套压值；将电潜泵机组下到射孔产层下部等。将电潜泵机组下到射孔产层下部等。6868第六节第六节 电潜泵排水采气电潜
49、泵排水采气二、影响因素分析二、影响因素分析 腐蚀性介质的影响腐蚀性介质的影响 气井产出的流体中通常含有强腐蚀性的硫化氢、二气井产出的流体中通常含有强腐蚀性的硫化氢、二氧化碳、氯离子等成分。特别是在高温高压下这些强腐氧化碳、氯离子等成分。特别是在高温高压下这些强腐蚀剂对电潜泵机组的井下部件的电化学腐蚀十分严重，蚀剂对电潜泵机组的井下部件的电化学腐蚀十分严重，常以点蚀、穿孔和大小不同侵蚀面出现。另外腐蚀性介常以点蚀、穿孔和大小不同侵蚀面出现。另外腐蚀性介质对电力电缆的铠皮腐蚀也十分严重。质对电力电缆的铠皮腐蚀也十分严重。措施：措施：采用高镍铸铁、耐蚀合金、铁素体不锈钢材料制采用高镍铸铁、耐蚀合金、
50、铁素体不锈钢材料制造的泵和分离器，采用洛氏硬度小于造的泵和分离器，采用洛氏硬度小于2222的低碳合金钢的低碳合金钢和中碳合金钢制造的电机、保护器、泵、分离器外壳，和中碳合金钢制造的电机、保护器、泵、分离器外壳，或在外壳上喷涂有蒙乃尔涂层，或在外壳喷上高温烤漆。或在外壳上喷涂有蒙乃尔涂层，或在外壳喷上高温烤漆。6969第六节第六节 电潜泵排水采气电潜泵排水采气二、影响因素分析二、影响因素分析 温度的影响温度的影响（1 1）当温度比电机的额定温度每高出）当温度比电机的额定温度每高出1010，电机的使用，电机的使用寿命就将缩短一半；寿命就将缩短一半；（3 3）研究资料表明：在腐蚀介质相同的条件下，腐
