1、 天然气是从地下天然气矿床或石油天然气矿井中天然气是从地下天然气矿床或石油天然气矿井中直接开采出来的可燃气体，以碳氢化合物为主的气体直接开采出来的可燃气体，以碳氢化合物为主的气体混合物。混合物。天然气组成：甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁天然气组成：甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷，并含有少量的重碳氮化合物以及氮、氦、二氧化烷，并含有少量的重碳氮化合物以及氮、氦、二氧化硫、硫化氢等。硫、硫化氢等。天然气：气田气、石油伴生气、凝析气田气、煤层气等。天然气：气田气、石油伴生气、凝析气田气、煤层气等。天然气是世界公认的最清洁能源。天然气是世界公认的最清洁能源。3 37 7采气工艺采气工艺世界天然气工业
2、发展趋势世界天然气工业发展趋势（1 1）全球天然气资源丰富，但资源的分布却不均衡）全球天然气资源丰富，但资源的分布却不均衡天然气资源量：天然气资源量：l 常规资源量（即目前经济技术条件下可利用的），据常规资源量（即目前经济技术条件下可利用的），据20002000年评估全球天然气最终可采储量约为年评估全球天然气最终可采储量约为436436万亿立方米。万亿立方米。l 非常规资源量，如煤层甲烷、水合物气等，属于高成本非常规资源量，如煤层甲烷、水合物气等，属于高成本的天然气，其储量约为的天然气，其储量约为12122525亿亿立方米。亿亿立方米。3 37 7采气工艺采气工艺（1 1）全球天然气资源丰富，
3、但资源的分布却不均衡）全球天然气资源丰富，但资源的分布却不均衡天然气资源量分布：天然气资源量分布：l 独联体国家占可采总储量的独联体国家占可采总储量的36.7%36.7%；l 中东国家占中东国家占32.5%32.5%；l 中国中国20022002年底总探明天然气储量为年底总探明天然气储量为3.43.4万亿立方米。万亿立方米。3 37 7采气工艺采气工艺世界天然气工业发展趋势世界天然气工业发展趋势（2 2）天然气可采储量和产量迅速增长天然气可采储量和产量迅速增长 1990 1990年年 20022002年年 增幅（增幅（%）单位单位可采储量：可采储量：118 156 33.1 118 156 3
4、3.1 万亿立方米万亿立方米产产 量：量：21758 24981 21758 24981 亿立方米亿立方米/年年3 37 7采气工艺采气工艺世界天然气工业发展趋势世界天然气工业发展趋势世界天然气剩余探明储量与储采比变化世界天然气剩余探明储量与储采比变化（1 1）中国）中国天然气天然气资源情况资源情况 地地 区区 资源总量（万亿立方米）资源总量（万亿立方米）陆上陆上 38.7538.75 东部地区东部地区 6.226.22 中西部地区中西部地区 29.3329.33 南方和青藏地区南方和青藏地区 3.23.2海域海域 15.7915.79合计合计 54.5454.54较丰富较丰富3 37 7采气
5、工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（1 1）天然气天然气资源情况资源情况 我国天然气的使用尚处于初期阶段。主要分布在我国天然气的使用尚处于初期阶段。主要分布在鄂尔多斯、塔里木、四川、柴达木和东海、琼东南鄂尔多斯、塔里木、四川、柴达木和东海、琼东南莺歌海六个盆地，资源量之和为莺歌海六个盆地，资源量之和为3939万亿立方米以上，万亿立方米以上，占总资源量的占总资源量的72%72%。资源分布不平衡，市场和资源地脱节这一客观现资源分布不平衡，市场和资源地脱节这一客观现实决定了我国天然气需要实施实决定了我国天然气需要实施“西气东输西气东输”和和“海气海气登陆登陆”。3 37 7采气工艺采气
6、工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（2 2）中国）中国天然气天然气资源储量和生产现状资源储量和生产现状 中国天然气储量增长情况中国天然气储量增长情况 2002 2002年底，全国总计探明储量年底，全国总计探明储量3.43.4万亿立方米（另有万亿立方米（另有1.121.12万亿万亿立方米立方米溶解气）溶解气）,总计探明可采储量总计探明可采储量2.262.26万亿万亿立立方米方米，剩余可采储量，剩余可采储量1.861.86万亿万亿立方米立方米，储采比为，储采比为5757。3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（2 2）中国）中国天然气天然气资源储量和生产现状资源储量
7、和生产现状 天然气年产量：天然气年产量：19761976年年100100亿亿立方米；立方米；20022002年年326326亿亿立方米；立方米；年增长速度年增长速度4.4%4.4%。中国天然气产量变化图中国天然气产量变化图3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（2 2）中国）中国天然气天然气资源储量和生产现状资源储量和生产现状 中国天然气储量的动用率相当低，全国仅为中国天然气储量的动用率相当低，全国仅为33%33%。很多优质储量并未动用，如塔里木盆地的高储量高丰度很多优质储量并未动用，如塔里木盆地的高储量高丰度气田群。气田群。目前，我国天然气在能源构成中比重远远低于世
8、界目前，我国天然气在能源构成中比重远远低于世界平均水平，只有平均水平，只有2.7%2.7%。大力推广使用天然气也将是我国。大力推广使用天然气也将是我国的大势所趋。的大势所趋。3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（3 3）中国）中国天然气天然气产量和消费量的预测产量和消费量的预测 有关专家对未来天然气需求进行过预测，趋势是随有关专家对未来天然气需求进行过预测，趋势是随国民经济的发展，天然气需求越来越大，但由于受中国国民经济的发展，天然气需求越来越大，但由于受中国以煤炭为主体能源结构的限制，天然气消费不可能达到以煤炭为主体能源结构的限制，天然气消费不可能达到24%24%
9、的世界目前平均消费水平，天然气消费在中国未来的世界目前平均消费水平，天然气消费在中国未来一次能源消费中的比例以一次能源消费中的比例以8%8%12%12%较为合理。较为合理。3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状（3 3）中国）中国天然气天然气产量和消费量的预测产量和消费量的预测 时间时间 需求量需求量 产量（亿立方米）产量（亿立方米）20052005年年 500 500 600 500 600 500 550 550 20102010年年 900 900 1100 800 1100 800 90090020152015年年 1400 1400 1600 1000 16
10、00 1000 1200120020202020年年 1800 1800 2200 1300 2200 1300 15001500供不应求供不应求(1)(1)境外境外(2)LNG(2)LNG3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状3 37 7采气工艺采气工艺中国天然气资源现状中国天然气资源现状 地质年代较老，埋藏较深；地质年代较老，埋藏较深；大多属于中低渗透储层；大多属于中低渗透储层；驱动类型以弱弹性水驱为主；驱动类型以弱弹性水驱为主；气田规模一般较小。气田规模一般较小。（1 1）地质和储层特性的特殊性）地
11、质和储层特性的特殊性采气工程的主要特点采气工程的主要特点 水气在渗流通道和自喷管柱内形成两相流动，增水气在渗流通道和自喷管柱内形成两相流动，增大了气藏和气井的能量损失；大了气藏和气井的能量损失；降低了气相渗透率，并分割气藏形成死气区，降低了气相渗透率，并分割气藏形成死气区，使气藏的采气速度和一次开采的采收率降低。使气藏的采气速度和一次开采的采收率降低。（2 2）气藏产水危害的严重性）气藏产水危害的严重性 气藏中地层水的矿化度高，且天然气中含有高腐气藏中地层水的矿化度高，且天然气中含有高腐蚀性的硫化氢、二氧化碳等酸性气体。蚀性的硫化氢、二氧化碳等酸性气体。硫化氢、二氧化碳酸性气体，可能严重危及人
12、、硫化氢、二氧化碳酸性气体，可能严重危及人、畜的安全，严重腐蚀气井的设备和管线。畜的安全，严重腐蚀气井的设备和管线。开县开县事故事故 ！（3 3）流体性质的高腐蚀性）流体性质的高腐蚀性3 37 7采气工艺采气工艺采气工程的主要特点采气工程的主要特点天然气井特大井喷事故天然气井特大井喷事故（1 1）20032003年年1212月月2323日，重庆开县特大天然气井（罗日，重庆开县特大天然气井（罗1616井）井喷事故井）井喷事故 243243人死亡。事故发生时，富含剧毒的硫化氢和二氧化碳的天然气人死亡。事故发生时，富含剧毒的硫化氢和二氧化碳的天然气喷至三十米高。这种浓烈的有毒气体是造成大面积中毒的重
13、要原因。喷至三十米高。这种浓烈的有毒气体是造成大面积中毒的重要原因。（2 2）19981998年四川温泉年四川温泉4 4井（气井）特大天然气意外窜漏事故井（气井）特大天然气意外窜漏事故 19981998年年3 3月月2222日日1717时，钻井至时，钻井至18691869米左右时，发生溢流显示，关井米左右时，发生溢流显示，关井后在准备压井泥浆及堵漏过程中，天然气通过煤矿采动裂隙于后在准备压井泥浆及堵漏过程中，天然气通过煤矿采动裂隙于3 3月月2323日日凌晨凌晨5 5时时4040分左右，自然窜入井场附近的四川省开江翰田坝煤矿和乡镇分左右，自然窜入井场附近的四川省开江翰田坝煤矿和乡镇小煤矿，导致
14、在乡镇小煤矿内作业的矿工死亡小煤矿，导致在乡镇小煤矿内作业的矿工死亡1111人，中毒人，中毒1313人，烧伤人，烧伤1 1人的特大事故。人的特大事故。（3 3）19921992年赵年赵4848井（油井）井喷事故井（油井）井喷事故 19921992年年9 9月月2828日，华北石油管理局井下作业公司日，华北石油管理局井下作业公司2020队，在位于河北队，在位于河北省赵县各子乡宋城北省赵县各子乡宋城北700700米处的赵米处的赵4848井进行试油时，地层中大量含有硫井进行试油时，地层中大量含有硫化氢的气体喷出井口，造成周围居民死亡化氢的气体喷出井口，造成周围居民死亡6 6人，中毒人，中毒2424人
15、。人。3 37 7采气工艺采气工艺（4 4）天然气的可爆性和高压的危险性天然气的可爆性和高压的危险性 气藏一般具有较高的压力，天然气是一种易燃、气藏一般具有较高的压力，天然气是一种易燃、易爆性气体，密度小，具有较大的可压缩性和膨胀性，易爆性气体，密度小，具有较大的可压缩性和膨胀性，使气井井口压力远远高于相同井深和井底压力的油井使气井井口压力远远高于相同井深和井底压力的油井井口压力。井口压力。防火、防爆。防火、防爆。3 37 7采气工艺采气工艺采气工程的主要特点采气工程的主要特点3 37 71 1气藏的分类开采气藏的分类开采（一）无水气藏的开采措施（一）无水气藏的开采措施 无边底水气藏的开采不用
16、担心水淹、水窜等问题，所以可适当无边底水气藏的开采不用担心水淹、水窜等问题，所以可适当采用大压差生产。采用大压差生产。生产可分为四个阶段：生产可分为四个阶段：（1 1）产量上升阶段）产量上升阶段：仅井底受损害而损害物又易于排出地面的气井：仅井底受损害而损害物又易于排出地面的气井才具有才具有；（2 2）稳产阶段）稳产阶段：产量基本不变，压力缓慢下降，稳产期的长短主要：产量基本不变，压力缓慢下降，稳产期的长短主要取决于气井的采气速度取决于气井的采气速度；（3 3）递减阶段：）递减阶段：当气井能量不足克服地层的流动阻力、井筒油管的当气井能量不足克服地层的流动阻力、井筒油管的摩阻和输气管道的摩阻时，产
17、量开始递减；摩阻和输气管道的摩阻时，产量开始递减；（4 4）低压小产阶段：）低压小产阶段：产量、压力均很低，但递减速度减慢，生产相产量、压力均很低，但递减速度减慢，生产相对稳定，开采时间延续很长；对稳定，开采时间延续很长；在裂缝孔隙型气藏中表现明显在裂缝孔隙型气藏中表现明显。存在的问题：存在的问题：无水气藏在开发后期会遇到开采能量不足、井底积液（凝析水）无水气藏在开发后期会遇到开采能量不足、井底积液（凝析水）等问题，需要采取降低地面流程回压、定期放喷等措施。等问题，需要采取降低地面流程回压、定期放喷等措施。（二）有边、底水（或油）气藏的开采（二）有边、底水（或油）气藏的开采 在生产过程中，气井
18、出水影响气井的产能有一定在生产过程中，气井出水影响气井的产能有一定的过程，多数气井存在三个明显的阶段：的过程，多数气井存在三个明显的阶段：（1 1）预兆阶段预兆阶段：气井水中氯根含量上升，由几十上升：气井水中氯根含量上升，由几十上升到几千、几万，压力、气产量、水产量无明显变化；到几千、几万，压力、气产量、水产量无明显变化；（2 2）显示阶段显示阶段：水量开始上升，井口压力、气产量波：水量开始上升，井口压力、气产量波动；动；（3 3）出水阶段出水阶段：气井出水增多，井口压力、产量大幅：气井出水增多，井口压力、产量大幅度下降。度下降。（2 2）堵水）堵水 根据不同的出水类型采取不同的堵水措施。根据
19、不同的出水类型采取不同的堵水措施。（3 3）排水采气）排水采气 排水采气方式有两种，一是单井中的排水采气，二是排水采气方式有两种，一是单井中的排水采气，二是在一气藏中的水活跃区打采水井排水或把水淹井改为排水在一气藏中的水活跃区打采水井排水或把水淹井改为排水井，以减缓水向主力气井的推进速度。井，以减缓水向主力气井的推进速度。（4 4）黑油处理）黑油处理 含有边底黑油的气藏开采要考虑黑油的处理问题，气含有边底黑油的气藏开采要考虑黑油的处理问题，气井出黑油给天然气处理系统所带来的主要问题主要包括分井出黑油给天然气处理系统所带来的主要问题主要包括分离器液面难以控制，分离效果不好、黑油与水及乙二醇的离器
20、液面难以控制，分离效果不好、黑油与水及乙二醇的亲和性较强，易形成混合物，使乙二醇再生系统不能正常亲和性较强，易形成混合物，使乙二醇再生系统不能正常工作、黑油不利于海底管线的输送等。工作、黑油不利于海底管线的输送等。常用的治水措施常用的治水措施 ：（1 1）控水采气）控水采气 对水的控制是通过控制对水的控制是通过控制临界流量和控制临界压差临界流量和控制临界压差来实现。来实现。有水气藏的排液采气工艺技术有水气藏的排液采气工艺技术（1 1）一次开采的）一次开采的“三稳定三稳定”带水采气制度带水采气制度：针对有水气：针对有水气井不同的生产类型和特点，优选使气水两相管流举升效井不同的生产类型和特点，优选
21、使气水两相管流举升效率最好的井口角式节流阀开度，在合理的工作制度下把率最好的井口角式节流阀开度，在合理的工作制度下把流入井筒的水全部带出地面，从而使气井的流入井筒的水全部带出地面，从而使气井的气水产量、气水产量、井口流压井口流压和和气水比气水比保持相对稳定的生产制度。保持相对稳定的生产制度。（2 2）有水气藏的二次开采：）有水气藏的二次开采：指开发的中、后期，根据不指开发的中、后期，根据不同类型的气水井特点，采用相适应的人工或机械的同类型的气水井特点，采用相适应的人工或机械的助喷助喷工艺工艺，排除井筒积液，降低井底回压，增大井下压差，排除井筒积液，降低井底回压，增大井下压差，提高气井带水能力和
22、自喷能力，确保设备、气水井的正提高气井带水能力和自喷能力，确保设备、气水井的正常采水。常采水。目前气田排液采气主要有七种方法目前气田排液采气主要有七种方法：优选管柱排水采气、：优选管柱排水采气、泡沫排水采气、气举排水采气、柱塞气举排水采气、常泡沫排水采气、气举排水采气、柱塞气举排水采气、常规有杆泵排水采气、电潜泵排水采气和射流泵排水采气。规有杆泵排水采气、电潜泵排水采气和射流泵排水采气。（1）优选管柱排水采气）优选管柱排水采气：适用于有：适用于有一定自喷能力的小产一定自喷能力的小产水量水量气井。最大排水量气井。最大排水量100m3d，目前最大井深，目前最大井深2500m：可用于：可用于含硫气井
23、含硫气井；设计简单、管理方便、经济；设计简单、管理方便、经济投入较低。投入较低。（2）泡沫排水采气）泡沫排水采气：适用于：适用于弱喷及间喷产水井弱喷及间喷产水井的排水。的排水。最大排水量最大排水量120 m3d，最大井深，最大井深3500m；可用于；可用于低含低含硫气井硫气井；设计、施工和管理简便；经济成本较低。；设计、施工和管理简便；经济成本较低。（3）气举排水采气）气举排水采气：适用于：适用于水淹井复产、大产水量水淹井复产、大产水量井井助喷及气藏强排水。最大排水量助喷及气藏强排水。最大排水量400 m3d，最大举升，最大举升高度高度3500m；可用于；可用于中、低含硫气井中、低含硫气井：装
24、置设计、安装：装置设计、安装较简单，易于管理，经济投入较低。较简单，易于管理，经济投入较低。（4）活塞气举排水采气：）活塞气举排水采气：适用于适用于小产水量间歇自喷小产水量间歇自喷井井的排水。最大排水量的排水。最大排水量50 m3d，最大举升高度，最大举升高度2800m；装置设汁、安装和管理简便；装置设汁、安装和管理简便；耐硫化氢腐蚀耐硫化氢腐蚀性较好；经性较好；经济投入较低斜井或弯曲井受限。济投入较低斜井或弯曲井受限。7种排水采气工艺适应范围种排水采气工艺适应范围:（5）游梁抽油机排水采气）游梁抽油机排水采气：适用于：适用于水淹井复产水淹井复产、间间喷井及低压产水气井喷井及低压产水气井排水。
25、最大排水量排水。最大排水量70 m3d，目前最大泵深目前最大泵深2500m；设计、安装和管理较方便；设计、安装和管理较方便；经济成本较低。对经济成本较低。对高含硫或结垢严重的气井受限高含硫或结垢严重的气井受限。（6）电动潜油泵排水采气）电动潜油泵排水采气：适用于：适用于水淹井复产或水淹井复产或气藏强排水气藏强排水。最大排水量可达。最大排水量可达500 m3d，目前最大，目前最大泵深泵深2700m；参数可调性好；设计、安装及维修方；参数可调性好；设计、安装及维修方便。经济投入较高，便。经济投入较高，对高含硫气井受限对高含硫气井受限。（7）射流泵排水采气）射流泵排水采气：适用于：适用于水淹井复产水
26、淹井复产：最大排：最大排水量水量300 m3d，目前最大泵深，目前最大泵深2800m；对；对出砂的出砂的产水井适宜产水井适宜；设计较复杂；安装、管理较方便；经济；设计较复杂；安装、管理较方便；经济成本较高。成本较高。3 3含有腐蚀流体的气井开采含有腐蚀流体的气井开采 （1 1）含硫气藏的开采）含硫气藏的开采 硫化氢对金属材料的腐蚀破坏有三种类型：硫化氢对金属材料的腐蚀破坏有三种类型：电化学失重腐蚀电化学失重腐蚀：腐蚀较缓慢，逐渐造成设备壁厚减薄；：腐蚀较缓慢，逐渐造成设备壁厚减薄；氢脆氢脆：由电化学腐蚀产生的氢渗入钢材内部，使材料韧性：由电化学腐蚀产生的氢渗入钢材内部，使材料韧性变差，变差，甚
27、至引起微裂纹，使钢材变脆；甚至引起微裂纹，使钢材变脆；硫化物应力腐蚀硫化物应力腐蚀：在拉应力和残余张应力作用下，：在拉应力和残余张应力作用下，钢材钢材氢脆微裂纹的发展直至材料的破裂过程。氢脆微裂纹的发展直至材料的破裂过程。氢脆和硫化物应力腐蚀破坏可能在没有任何征兆的情氢脆和硫化物应力腐蚀破坏可能在没有任何征兆的情况下在短时间内突然发生，因此，这类腐蚀破坏是人们预况下在短时间内突然发生，因此，这类腐蚀破坏是人们预防的重点。防的重点。3 37 7采气工艺采气工艺含硫天然气对金属材料的电化学腐蚀突出表现：含硫天然气对金属材料的电化学腐蚀突出表现：A A）长期静止积存含硫污液的容器底部或盲管处，碳钢）
28、长期静止积存含硫污液的容器底部或盲管处，碳钢的腐蚀速度可达的腐蚀速度可达1 12mm/a2mm/a。B B）在）在8080以上高温环境中的换热器碳钢管束，腐蚀速以上高温环境中的换热器碳钢管束，腐蚀速度可达度可达4 46mm/a6mm/aC C）长期处于封闭性生产状态下的油套管及地面集输管）长期处于封闭性生产状态下的油套管及地面集输管道，在无游离水存在的条件下，电化学腐蚀较轻微。道，在无游离水存在的条件下，电化学腐蚀较轻微。硫化物腐蚀规律：硫化物腐蚀规律：A A）硫化物应力开裂的临界值是超过）硫化物应力开裂的临界值是超过40%40%许用应力。许用应力。B B）材料的硬度与抗硫性能的关系为：当）材
29、料的硬度与抗硫性能的关系为：当HRC22HRC22时，具有时，具有可靠的抗硫性能。可靠的抗硫性能。C C）当硫化氢的分压大于）当硫化氢的分压大于0.345kPa 0.345kPa 时必须按抗硫规范设计。时必须按抗硫规范设计。B B）采用合理的结构和制作工艺）采用合理的结构和制作工艺 优质碳素钢、普通低合金钢经冷加工或焊接时，会产优质碳素钢、普通低合金钢经冷加工或焊接时，会产生异常金相组织和残余应力，将增加氢脆和硫化物应力腐生异常金相组织和残余应力，将增加氢脆和硫化物应力腐蚀破裂的敏感性。因而，这些加工件在使用前需进行高温蚀破裂的敏感性。因而，这些加工件在使用前需进行高温回火处理。硬度应低于回火
30、处理。硬度应低于HRC22HRC22。在现场焊接的设备、管线。在现场焊接的设备、管线应缓慢冷却，使其硬度低于应缓慢冷却，使其硬度低于HRC22HRC22。C C）选用缓蚀剂保护含硫气井油套管和采输设备）选用缓蚀剂保护含硫气井油套管和采输设备防腐措施：防腐措施：A A）选择抗硫材料）选择抗硫材料 选择抗硫材质时，首先应选择其抗氢脆及硫化物应力选择抗硫材质时，首先应选择其抗氢脆及硫化物应力腐蚀破裂性能，并采用合理的结构和制造工艺。腐蚀破裂性能，并采用合理的结构和制造工艺。选择抗硫材质应严格遵循我国选择抗硫材质应严格遵循我国含硫气井安全生产技术规含硫气井安全生产技术规定定。3 37 7采气工艺采气工
31、艺（2 2）含二氧化碳气藏的开采）含二氧化碳气藏的开采 二氧化碳在天然气二氧化碳在天然气凝析液井中引起的腐蚀类型：凝析液井中引起的腐蚀类型：A A）深坑型腐蚀）深坑型腐蚀。腐蚀过程中形成周边锐利界面清晰的。腐蚀过程中形成周边锐利界面清晰的坑，这种坑在比较短的时间内就能完全穿透管壁。这种坑，这种坑在比较短的时间内就能完全穿透管壁。这种坑是由于酸气溶于凝结在油管壁上的水滴引起的，处在坑是由于酸气溶于凝结在油管壁上的水滴引起的，处在冷凝温度以上的油管，不遭受这种腐蚀破坏。冷凝温度以上的油管，不遭受这种腐蚀破坏。B B）轮藓状腐蚀）轮藓状腐蚀。发生在距管端几英寸的环状内，呈均。发生在距管端几英寸的环状
32、内，呈均匀腐蚀或严重坑蚀。主要原因是管子砧粗过程中，砧粗匀腐蚀或严重坑蚀。主要原因是管子砧粗过程中，砧粗的热处理端和其它部分具有不同的晶粒结构，而在过渡的热处理端和其它部分具有不同的晶粒结构，而在过渡区对腐蚀敏感。区对腐蚀敏感。C C）冲蚀）冲蚀。管子截面变化部位和收缩节流部位的流速增。管子截面变化部位和收缩节流部位的流速增高，则腐蚀加剧；如果气流速度增加高，则腐蚀加剧；如果气流速度增加3.7 3.7 倍，则腐蚀速倍，则腐蚀速度增加度增加5 5倍，主要发生在井口设备及油管内。倍，主要发生在井口设备及油管内。3 37 7采气工艺采气工艺影响影响COCO2 2 腐蚀的因素：腐蚀的因素：主要有主要有
33、压力、温度及水压力、温度及水的影响。的影响。在一定温度下，随着二氧化碳分压增加，溶液在一定温度下，随着二氧化碳分压增加，溶液pHpH值下降。值下降。随着温度的升高，二氧化碳溶解度下降，溶液随着温度的升高，二氧化碳溶解度下降，溶液pHpH值上升。值上升。某些溶解物质对水具有缓冲作用，可阻止某些溶解物质对水具有缓冲作用，可阻止pH pH 值降低，这值降低，这时就可减少二氧化碳腐蚀。时就可减少二氧化碳腐蚀。防腐措施防腐措施采用防腐材料、防腐涂层、加缓蚀剂等，具体采取哪一采用防腐材料、防腐涂层、加缓蚀剂等，具体采取哪一种防腐措施或是多种防腐措施的组合方式防腐，要根据种防腐措施或是多种防腐措施的组合方式
34、防腐，要根据现场的具体情况而定。现场的具体情况而定。3 37 7采气工艺采气工艺4.4.凝析气藏的开采凝析气藏的开采为了预防凝析气藏在开发过程中气体中有价值的重烃成为了预防凝析气藏在开发过程中气体中有价值的重烃成分在地层中析出，提高可凝组分的采收率，应尽量将地分在地层中析出，提高可凝组分的采收率，应尽量将地层压力保持层压力保持在临界压力以上在临界压力以上开采，也可采用开采，也可采用回注干气回注干气的的方式将地层压力保持在凝析临界压力之上。方式将地层压力保持在凝析临界压力之上。注干气开采一般可分为两个阶段：注干气开采一般可分为两个阶段：第一阶段第一阶段应尽量将压力保持在临界压力以上开采，避免应尽
35、量将压力保持在临界压力以上开采，避免反凝析现象产生，多回收凝析液；反凝析现象产生，多回收凝析液；第二阶段第二阶段为纯气藏开采阶段。对于海上凝析气藏，受条为纯气藏开采阶段。对于海上凝析气藏，受条件限制，回注干气的开采方式要进行经济评价，只有在件限制，回注干气的开采方式要进行经济评价，只有在有经济效益的情况下采用。有经济效益的情况下采用。气井生产系统的组成气井生产系统的组成3.7.23.7.2气井生产系统分析气井生产系统分析(1)(1)油气层子系统油气层子系统 (2)(2)井筒子系统井筒子系统 (3)(3)地面集输子系统地面集输子系统 (4)(4)采气设备子系统采气设备子系统 稳定工作条件：协调稳
36、定工作条件：协调 一、气井流入动态计算方法一、气井流入动态计算方法1.1.气井的达西气井的达西(Darcy)(Darcy)公式公式 假设条件：不可压缩气体在假设条件：不可压缩气体在定压边界定压边界下，以某一稳定产量在下，以某一稳定产量在均匀介质中作均匀介质中作平面径向流动平面径向流动。SxZTpphkqgwfrggln6.77422x x为供气面积系数：为供气面积系数：wgrrx 表皮表皮系数系数qtqDSSSSSS4321S S2 2为气层打开不完善系数为气层打开不完善系数S S3 3为射孔几何形态表皮系数为射孔几何形态表皮系数 S S4 4为射孔压实带表皮系数为射孔压实带表皮系数 S S1
37、 1为机械伤害表皮系数为机械伤害表皮系数S(q,t)S(q,t)为产量和时间诱导表皮系数为产量和时间诱导表皮系数D Dq q为紊流表皮系数为紊流表皮系数地层的总表皮系数地层的总表皮系数S S的构成的构成:3.3.费特柯维奇（费特柯维奇（FetkovichFetkovich）公式）公式 nwfrgppcq)(22当当n=1n=1时，完全符合达西渗流定律时，完全符合达西渗流定律:)(ln6.774srrTZhkcwggg当当0.5n10.5n1时，表示气流入井符合非达西渗流定律：时，表示气流入井符合非达西渗流定律：)(ln)(6.774122srrTZpphkcwggnwfrg222ggwfrbq
38、aqpp2.2.紊流紊流条件下的琼斯公式条件下的琼斯公式 层流层流系数系数紊流紊流系数系数222gPgPwfrqbbqaapp流体通过射孔孔眼的流体通过射孔孔眼的流入特性流入特性，采用，采用JonesJones公式修改形式来描述公式修改形式来描述:2.2.射孔完井射孔完井 影响流入动态的主要参数有孔密、孔径、孔深、相位角等。影响流入动态的主要参数有孔密、孔径、孔深、相位角等。射孔孔眼层流系数射孔孔眼层流系数射孔孔眼紊流系数射孔孔眼紊流系数二、完井方式对气流入井的影响二、完井方式对气流入井的影响 一般不考虑井筒与岩石表面之间的压力损失。一般不考虑井筒与岩石表面之间的压力损失。如果地层岩面在如果地
39、层岩面在钻井钻井和和完井完井过程中受到损害，可在流入动态过程中受到损害，可在流入动态计算中的计算中的表皮系数表皮系数内加以考虑。内加以考虑。裸眼完井裸眼完井3.3.射孔射孔砾石充填完井砾石充填完井 222gGPgGPwfrqbbbqaaapp描述砾石完井段的流入特性时，采用描述砾石完井段的流入特性时，采用JonesJones公式的修正形式：公式的修正形式：砾石衬管层流系数：砾石衬管层流系数：25105135.5PGgGNrKTZLa砾石衬管紊流系数砾石衬管紊流系数 ：422010463.7PggGrNTZLb三、气井流入动态关系预测三、气井流入动态关系预测 利用费特柯维奇（利用费特柯维奇（Fe
40、tkovichFetkovich）公式进行预测）公式进行预测 对一口气井可将对一口气井可将n n视为常数；视为常数；c c可近似表示为：可近似表示为：2112ZZccggnwfrgppcq22222nwfrgppcq)(22111 利用无因次气井产能方程进行预测利用无因次气井产能方程进行预测 预测现在值：预测现在值：1max5145rwfqqsc预测将来值：预测将来值：rirfifqq4.0135maxmax Mishra Mishra和和CaudleCaudle对气井生产资料进行拟合，提出两个无对气井生产资料进行拟合，提出两个无因次气井产能方程，可以用于因次气井产能方程，可以用于非裂缝性气藏
41、非裂缝性气藏预测现在和将来预测现在和将来气井的流入动态。气井的流入动态。(1)(1)非裂缝性气藏非裂缝性气藏预测将来值：预测将来值：0Sifrirfqqmaxmax0S)(maxmax128.5242.0ifqqrirf0S)(maxmax209.7161.0ifqqrirf预测现在值：预测现在值：max1qqscrwf0S0Smax1202.01253.1qqrwfsc0Smax1144.01169.1qqrwfsc(2)(2)裂缝性气藏裂缝性气藏 Chase Chase和和WilliamsWilliams在上述研究基础上，针对在上述研究基础上，针对裂缝性气藏裂缝性气藏，提出，提出了预测现在
42、和将来的气井流入动态。了预测现在和将来的气井流入动态。一、基本能量方程一、基本能量方程气体稳定流动气体稳定流动：在所讨论的管段内（热力体系内），任何断：在所讨论的管段内（热力体系内），任何断面上气体的面上气体的一切参数一切参数都都不随时间变化不随时间变化。图图2-2 2-2 流体流动示意图流体流动示意图 222221211122mghmvVpEWqmghmvVpE对于对于m千克质量千克质量的气体，截面的气体，截面1、2之之间的能量平衡关系式间的能量平衡关系式为：为：第二节第二节 气体井筒稳定流动能量方程气体井筒稳定流动能量方程 0)(wIddWgdhvdvdp对于对于井筒与水平成井筒与水平成
43、角的倾斜角的倾斜井，以井，以dLdL表示实长，以表示实长，以dhdh表示表示实高，则实高，则dh=dLsindh=dLsin，直接代入上式得：，直接代入上式得：0)(sinwIddWgdLvdvdpdLIddLvdvgdLdpw)(sinfacceldLdpdLdpdLdpdLdp为简化计算，假设为简化计算，假设dWdW=0=0，则气体稳定流动能量方程式为：，则气体稳定流动能量方程式为：二、井筒摩阻计算二、井筒摩阻计算dLfvIw22dLdfvIdw2)(2确定式中的摩阻系数，可以查图版或通过公式计算。确定式中的摩阻系数，可以查图版或通过公式计算。摩阻系数摩阻系数 Colebrook Cole
44、brook公式公式)Re34.91lg(214.1lg21fDDf该公式覆盖该公式覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区域。三个流态区域。当当ReRe相当大时相当大时,该公式即转化为该公式即转化为适用于完全粗糙管适用于完全粗糙管的的NikuradseNikuradse公式：公式：14.1lg21Df)Re25.21lg(214.119.0Df Jain Jain公式公式 JainJain公式覆盖公式覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区，为三个流态区，为目前计算所广泛采用。目前计算所广泛采用。)lgRe0452.57065.3/lg(21
45、ADf3.Chen3.Chen公式公式 多相垂直或倾斜管流多相垂直或倾斜管流气体通过气嘴时气体通过气嘴时没有位能没有位能变化，也没有变化，也没有功功的输入或输出，的输入或输出，摩擦损失摩擦损失也可忽略不计，但也可忽略不计，但动能变化动能变化在此起重要作用。在此起重要作用。气体稳定流动能量方程可以写为气体稳定流动能量方程可以写为:01vdvdp气嘴气嘴：泛指气体通过的任何一种限流或节流装置。：泛指气体通过的任何一种限流或节流装置。7.2.5 7.2.5 气体通过气嘴的流动气体通过气嘴的流动 临界流速临界流速：通过气嘴出口端面的流速达到该端面下的音速时的：通过气嘴出口端面的流速达到该端面下的音速时
46、的流速。流速。112)12(KKKpp时，为临界流；时，为临界流；55.012pp通常通常时，就认为已达到时，就认为已达到临界流动临界流动。)12()12)(1(10066.4111211213maxKKKgKKKKZTdpq一、节点系统分析原理一、节点系统分析原理1.1.气井系统生产过程气井系统生产过程 渗流渗流过程；过程；通过通过射孔孔眼射孔孔眼的流动过程；的流动过程；举升过程；举升过程；通过通过节流装置节流装置的流动过程；的流动过程；地面地面水平或倾斜管流过程。水平或倾斜管流过程。7.2.6 7.2.6 气井节点系统分析气井节点系统分析 3.3.气井生产系统的模拟分析气井生产系统的模拟分
47、析 求解点的选择：求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。主要取决于所要研究解决的问题。求解点：求解点：为使问题获得解决的节点。为使问题获得解决的节点。节点系统分析法：节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油井生产系统应用系统工程原理，把整个油井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。节点划分依据：节点划分依据：不同的流动规律相关式不同的流动规律相关式2.2.节点系统分析法节点系统分析法协调曲线示意图协调曲线示意图0510
48、152025010203040506070产 量压力节点流入曲线节点流入曲线节点流出曲线节点流出曲线协调点协调点气井节点系统分析气井节点系统分析 二、气井节点系统分析法的应用二、气井节点系统分析法的应用 确定气井停喷时的生产状态，从而分析停喷原因；确定气井停喷时的生产状态，从而分析停喷原因；确定气井转入人工举升采气的最佳时机，同时有助于人工确定气井转入人工举升采气的最佳时机，同时有助于人工举升采气方式优选；举升采气方式优选；对于各种产量下的开采方式进行经济分析，寻求最佳生产对于各种产量下的开采方式进行经济分析，寻求最佳生产方案和最大经济效益。方案和最大经济效益。优选气井在一生产状态下的最佳控制
49、产量；优选气井在一生产状态下的最佳控制产量；对生产井进行系统优化分析，迅速找出限产原因，提出有对生产井进行系统优化分析，迅速找出限产原因，提出有针对性的改造和调整措施；针对性的改造和调整措施；1.1.气井合理产量的确定原则气井合理产量的确定原则（1 1）气藏保持合理的采气速度）气藏保持合理的采气速度（2 2）气井井身不受破坏）气井井身不受破坏气井的产量要考虑储层岩性和井身的强度，生产压差的气井的产量要考虑储层岩性和井身的强度，生产压差的强度不能引起地层出砂、垮塌或油、套管变形破裂。合强度不能引起地层出砂、垮塌或油、套管变形破裂。合理的产量应控制在气井绝对无阻流量的理的产量应控制在气井绝对无阻流
50、量的15%15%20%20%以内。以内。（3 3）气井出水期晚，不造成早期突发性水淹）气井出水期晚，不造成早期突发性水淹气井生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。气井过气井生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。气井过早出水，产层受地层水伤害，造成不良后果。早出水，产层受地层水伤害，造成不良后果。（4 4）平稳供气、产能接替与市场需求协调）平稳供气、产能接替与市场需求协调合理产量的确定可以使气井产量下降不至于过快，气层合理产量的确定可以使气井产量下降不至于过快，气层及井间接替可保持产量稳定，满足市场用户的需要。及井间接替可保持产量稳定，满足市场用户的需要。2.2.气井工作制度的确定气井工作制度的
