氣錨在澀北氣田螺桿幫浦排水採氣應用條件分析

2022-10-11 08:30:02 字數 1785 閱讀 6493

(以澀2-5井為例)

鑑於目前澀北氣田澀2-5井螺桿幫浦排水採氣據井口觀察,有大量天然氣隨地層水從井口排除。甲方建議通過井下管柱加氣錨的方法來有效解決出水口出氣的問題,我方針對澀2-5井目前生產實際情況,結合氣錨工作原理,進行了深入分析,具體分析如下。

高效氣錨主要由外管、內管和螺旋片組成。

氣錨長度較長,增加了氣液分離時間,能保證氣液的有效分離;

氣錨有足夠大的環形空間,氣錨分離能力較強;

氣錨採用重力分離+離心式雙重分離,氣液分離較徹底;

氣錨結構簡單,成本較低。

氣液混合物由進液孔進入錨筒時,液流方向為水平方向,在氣液密度差的作用下,氣泡(游離氣)產生向上的垂直分速度,液體產生向下的垂直分速度,再加上氣液混合物在進入高效氣錨孔眼時產生撞擊和擾動,使部分溶解氣從液體中分離出來,實現氣液的初步分離,分離出的氣體浮到錨筒頂部,經排氣孔排到油套環形空間。經過初步分離後的氣液混合物被液流帶至進液孔以下,在錨筒內的環形空間進行分離,在該階段是兩種分離過程的合成(圖1-1)。

①.氣液混合物經高效氣錨進液孔向下流動時,一部分氣體(游離氣)從液體中分離出來,並向上運動,隨著小氣泡集結成大氣泡,由於氣液密度差和液體向下流動,部分大氣泡滑脫並上浮到錨筒環形空間頂部,經排氣孔進入油套環形空間。

②.混合液經重力分離後,大氣泡和小部分小氣泡被分離上浮,但大部分小氣泡仍被攜帶而下,液體在倒螺旋流機構內部螺旋向下流動,在離心力作用下,氣泡因密度小,沿著倒螺旋體內側上行,浮到錨筒環形空間頂部時,經排氣孔排到油套環形空間,而液體因密度大,就沿著倒螺旋機構外側下行。

圖1-1 高效氣錨工作原理示意圖

從天然氣在水中的溶解度圖版(圖2-1)分析來看,天然氣在水中的溶解度非常低,天然氣在水中主要是以游離氣形勢存在,通過重力分異就可以把絕大部分天然氣從液體中分離出來。

圖2-1 天然氣在水中的溶解度圖版

圖3-1 澀2-5井螺桿幫浦目前生產管柱示意圖

從澀2-5井目前生產管柱(圖3-1)分析來看,氣層底界為1140.1m,喇叭口位置為1169.23m,氣層產出的氣液混合物在油套環形空間的最小下行距離為29.

13m,遠遠比氣錨本體長度長,有足夠的距離和分離時間滿足氣液充分分離。因此對於喇叭口位置在產層以下的螺桿幫浦排水採氣井,完全沒有在井下生產管柱中加氣錨的施工必要。

該井2023年3月復產以後,3月17日9:30測液面410m,油壓1.05mpa, 3月18日15:

30測液面485m,油壓1.26mpa,3月19日15:30測液面495m,油壓1.

39mpa,期間日產水(折算)穩定在6.0m3/d左右。隨著螺桿幫浦排水生產進行,儘管液面緩慢下降,油壓緩慢上公升,但油套環空液柱仍然較高,套壓也始終未達到進站壓力條件,天然氣無法進站,導致環空混合液在往喇叭口下行過程中,游離天然氣不易聚集成大氣泡有效上浮,而是隨著混合液下行將部分小氣泡帶入喇叭口,從而導致出水口有少量天然氣排除。

該井2023年10月期間的首次試採情況也能很好說明問題。該階段喇叭口位置距氣層底界垂直距離僅6.5m(圖4-1),但在試採過程中未發現出水口大量出氣現象。

分析主要是因為該階段日產水(折算)9.6~12.0m3/d之間,環空液面下降較快,環空液柱高度低,環空混合液在往喇叭口下行過程中,游離天然氣易聚集成大氣泡有效上浮,在油套環空有效完成氣液分離,後期隨著套管壓力上公升,天然氣開始進站,形成油套環空有效的洩壓通道,油套環空有效地保持了氣液分離效果,故該井在2023年10月14日~2023年10月27日試採期間,始終未出現出水口大量出氣現象。

圖4-1 澀2-5井螺桿幫浦生產管柱示意圖

從上述分析來看,對於澀北氣田螺桿幫浦排水採氣,在喇叭口下入深度低於產氣層底界的情況下,其油套環形空間就能起到類似氣錨的氣液分離效果,完全沒有必要再單獨加裝氣錨來完成氣液分離。