第三章 排水采气工艺
第一节 排水采气工艺的机理
第二节 优选管柱排水采气
第三节 泡沫排水采气
第四节 气举排水采气
第五节 常规有杆泵排水采气 第六节 电潜泵排水采气 第七节 射流泵排水采气
1
引
言
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。 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 采气压差过大引起底水锥进后才产地层水。
2.气井连续排液的合理油管直径
1
d i 1 . 2423 ( GZT ) 4 (10553 34158
Gp
wfp

1 8
)
ZT
4 p wfp Q 02

1
1
3.油管下入深度的确定
H
i
H 1 L1 H 1 L / 2 L H1 1 K D L di
2 2 2
泡沫排水的主要对
象是泡流、段塞流 和过渡流，尤其以
段塞流的助采效果
最佳。 流态和浓度与排水量增值关系图
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第三节 泡沫排水采气
⒊ 合理使用浓度 泡沫排水中，助采剂的加入受气体流动速度、产水量、 井深、助采剂种类等因素的影响。
各类表面活性剂都有各自的特性参数—临界胶束浓度，
该值可作为理论用量的依据。 对于多组分助采剂，可参考表3—3。
dm
gW
2
11
第二节 优选管柱排水采气
油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度）为：
l 2 W 40 g 2 g
g


1 4
12
Hale Waihona Puke 第二节 优选管柱排水采气（3）气井连续排液的条件
为了确保气井连续排液，气体临界流速须为滞止速度 的1.2倍，即： 实验与经验
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。
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。
Q kp 0 . 648 ( GZT )
1 2
(10553 34158
Gp
1 wfp
1 2
ZT
2 ) 4 p wfp d i
17
第二节 优选管柱排水采气
四、影响气井举升能力的因素
3.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，需要较大的临界 流量才能将液体连续排出井口。
目标：使气井正常生产，延长气井的自喷采气期。
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第二节 优选管柱排水采气 二、工艺设计计算
⒈ 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与标 准状况下的体积流量的关系为：
Q p 0 ZT p wfp Z 0 T 0 Q0
（1）气流速度： 0 . 05097
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第三节 泡沫排水采气 三、工艺技术界限与条件
⒈ 优选泡排气速 试验表明：气速大致在 1～3m/s范围内不利于泡排。 因此控制合适的气速，可获 得最佳的助排效果。
气流速度对泡沫排水的影响 28
第三节 泡沫排水采气
⒉ 最易泡排的流态 环雾流：气井自身能量充足，带水生产稳定，不需要采用助采 措施。
升高。
消泡剂的用量，按配方推荐浓度确定，通常间歇注入， 以分离器出水中不积泡为原则。
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第四节 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。 按排水装臵的原理分类：气举阀排水采气 柱塞间歇排水采气等。 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等。 对井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产； 对产能和井底压力低的井，则采用间歇气举或柱塞气举。
5
第一节 排水采气工艺的机理 二、排水采气应具有的地质要素
⑴ 气藏具有封闭性弱弹性水驱特征。气藏的封闭性、定容 性使排水采气成为可能。 ⑵ 产水气藏的水体有限、弹性能量有限。 ⑶ 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，因此可利用自然能量和 人工举升排水。
⑷ 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。
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第三节 泡沫排水采气
⒋日施工次数 ⑴ 产凝析水或产地层水少的气井，宜采用间歇排水方式， 助采剂的加入周期为数天或数月； ⑵ 地层水产量Qw>30m3/d，助采剂在这些井上的加入周期 越短、越均匀、越好，最好是连续加入。一般每天加2～3
次。
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第三节 泡沫排水采气
⒌消泡剂及用量 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，导致集输压力
ZTQ
0 2
p wfp d i
10
第二节 优选管柱排水采气
（2）油管鞋处液滴的沉降速度（滞止速度） 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，油管鞋处液滴的沉降速度 （滞止速度）为：
W 4 g (
l

g
) dm
3 g
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液滴直径与液 滴沉降速度关系： 30 g
16
1
1
kp 0 . 03312 (10553 34158
第二节 优选管柱排水采气
四、影响气井举升能力的因素
2.油管尺寸 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。
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第一节 排水采气工艺的机理
不同储渗类型气藏地质特征
储渗类型 孔隙型 裂—孔型 裂—洞型 孔—裂型 裂缝型 气藏边界 清晰 较清晰 欠清晰 不清晰 不清晰 水体类型 多为边水 多为边水 边底水 边底水 多为边水 气水界面 整齐一致 较整齐一致 欠整齐 不整齐 不整齐、多介面 地层压力 多为常压 常压、高压 常压、高压 高压较多 高压、超高压 储量计算方法 容积法 容积法、动态法 动态法为主 动态法 动态法
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第四节 气举排水采气 一、连续气举排水采气
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第四节 气举排水采气 二、柱塞气举排水采气
柱塞气举的工作过程
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第四节 气举排水采气
柱 塞 气 举 工 艺 流 程 及 设 备
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第五节 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： （1）气井产出腐蚀性流体；
（2）地层水矿化度高；
（2）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。
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第三节 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（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，随气流从井底携带到地 面。 “泡排”的工艺特点：设备简单、施工容易、见效快、成 本低、不影响气井正常生产。
1 . 2W
1 wfp 1 2
临界流速 ： kp 0 . 03313 (10553 34158
临界流量 ：
Q kp 0 . 648 ( GZT )
1 2
Gp
)4(
Gp
wfp

)
1
ZT
Gp
wfp
ZT
1 2 ) 4 p wfp d i 2
(10553 34158
ZT
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第二节 优选管柱排水采气
实践证明：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 油管产出的工作相互协调，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。
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第二节 优选管柱排水采气 一、工艺原理
井口有足够 的压能
气 水
气流流速必须达 到连续排液的临 界流速
关键：优选气井合理管柱
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第二节 优选管柱排水采气
四、影响气井举升能力的因素
4.临界流量 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。 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。
⒋洗涤效应 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，疏通孔道，改善气井的生产
能力。
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第三节 泡沫排水采气 二、工艺流程
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；套管 生产的气井，则由油管注入。对于棒 状助采剂，经井口投药筒投入。 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， 达到消泡和抑制泡沫再生，便于气水 分离。
di
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第二节 优选管柱排水采气
三、优选管柱诺模图
当油管直径一定时，在双对数坐标系中，井底流压和 临界流量、临界流速都成直线关系。
根据上述公式，编程计算，求得不同井深和井底流压 下的临界流速和临界流量与一定实际产量相对应的对比流 速和对比流量。然后在双对数坐标纸上绘制诺模图。 自学：图3-2