CN114427431A - 一种低压低产气井携液临界流量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压低产气井携液临界流量控制方法，所述控制方法采取单次泡排排出少量液体、多次排出井筒积液的技术措施将低压、低产气井井筒内的积液排出。本发明针对于产水的低压、低产气井的生产特征，采用相反于常规泡沫排水工艺的技术措施，使井筒内形成的泡沫含水率较少、泡沫密度较小、泡沫表面张力较低，从而较大幅度的有效降低低压、低产气井泡排的连续携液临界流量，使低压、低产气井在较低的地层压力和较低的产气量井况下，就能够有效地将井筒内的积液连续排出，增强低压、低产气井的排水采气效果，使低压、低产气井持续稳定地生产，提高气田采收率和开发效益。
Description
技术领域
本发明涉及排水采气技术，具体是一种低压低产气井在排水采气过程中的携液临界流量控制方法。
背景技术
在气井的开采过程中，随着气井的地层压力不断降低，气井会不同程度地产出地层水或凝析水。在气井的开采中，把刚好能够将气井内的产出水携带出井筒的产气量称之为携液临界流量。
当气井的产气量大于携液临界流量时，气井能够依靠自身的产气量将产出水连续的顺利携带出井筒，气井依靠其自身的能量能够保持稳定生产。
随着持续开采深入，气井的地层压力逐渐降低致使气井的产气量也逐渐降低。当气井的产气量逐渐降低至小于携液临界流量时，气井的自身产气量不足以将产出水连续的携带出井筒，则需要外部人工介入进行排水采气处理；若不采取排水采气处理，气井内的产出水因沉积而增加气井回压，进而致使气井因生产压差减小而导致气井产气量降低，井筒内积液将进一步增加，严重时导致气井被淹停产。
因而，排水采气是产水气井的产气量无法正常携液时而实现正常排水的关键、必要技术措施。排水采气有多种工艺，这其中就包括了工艺简单、操作方便、成本低、适用范围广的泡沫排水工艺，其在气井开采中得到了最为广泛的应用。
泡沫排水工艺是利用气井中的气流搅动作用，使添加的泡沫剂与井筒中的产出水接触反应而生成泡沫，含水泡沫可大幅降低井筒内的积液密度、表面张力，从而在一定程度上降低气井的携液临界流量，使得气井在当前产气量不变的情况下，利用产气量大于加入起泡剂并生成泡沫的携液临界流量而将井筒内的积液顺利排出井筒，满足气井的顺利排液和稳定生产的技术要求。
长期以来，泡沫排水工艺采取单次泡排排出液体尽可能多、施工次数少的技术措施将井筒内的积液泡排出。然而，此种技术措施虽然在一定程度上降低了气井的携液临界流量，但其形成的泡沫含水量多、泡沫密度大、泡沫表面张力高，从而增加了混气液密度，这就要求气井仍应具有较高的地层压力及产气量。当此种技术措施应用于地层压力和产气量较低的低压、低产气井时，排水采气效果甚微、甚至无效。
综上所述，现有的泡沫排水工艺不适应于产水的低压、低产气井持续生产。
发明内容
本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够使泡沫排水工艺有效适应于产水的低压、低产气井持续生产的低压低产气井携液临界流量控制方法。
本发明的技术目的通过下述技术方案实现：一种低压低产气井携液临界流量控制方法，所述控制方法采取单次泡排排出少量液体、多次排出井筒积液的技术措施将低压、低产气井井筒内的积液排出。
所述泡排的连续携液临界流量由如下模型确定：
式中，qc为气井泡排的连续携液临界流量，104m3/d；
P为井深某处的天然气压力，MPa；
A为气流通过油管的截面积，m2；
Z为压力P时的天然气偏差系数，无因次；
T为井深某处气流温度，K；
νc为泡排的连续携液临界流速，m/s。
进一步地，所述泡排的连续携液临界流速由如下模型确定：
式中，νc为泡排的连续携液临界流速，m/s；
C为与连续携液液滴模型有关的常数；
ρwf为气井水泡沫密度，kg/m3；
ρg为天然气密度，kg/m3；
σgw为天然气与气井水之间的表面张力，10-3N/m。
本发明的有益技术效果是：
1.本发明针对于产水的低压、低产气井的生产特征，采用相反于常规泡沫排水工艺的技术措施，使井筒内形成的泡沫含水率较少、泡沫密度较小、泡沫表面张力较低，从而较大幅度地有效降低低压、低产气井泡排的连续携液临界流量，使低压、低产气井在较低的地层压力和较低的产气量井况下，就能够有效地将井筒内的积液连续排出，增强低压、低产气井的排水采气效果，使低压、低产气井持续稳定地生产，提高气田采收率和开发效益；
2.本发明对低压、低产气井泡排的连续携液临界流量的控制技术措施，通过对泡排的连续携液临界流速调整控制而有效地降低泡排的连续携液临界流量，在低压、低产气井保持当前产气量的情况下，只要使气井的产气量大于加入起泡剂生成泡沫后的携液临界流量就能够有效地顺利排液；
3.本发明对低压、低产气井泡排的连续携液临界流速的控制技术措施，通过对泡沫密度和气液间界面张力的调整控制而有效地降低泡排的连续携液临界流速，基于气流在井筒中从井底上升过程中流速越来越大的动能机理，只要使在井底的气流速度大于泡排的连续携液临界流速，就能满足井底积液顺利排出井筒。
附图说明
图1为川西某典型气井在应用本发明前、后的采气曲线对比结果。
具体实施方式
本发明涉及排水采气技术，具体是一种低压低产气井在排水采气过程中的携液临界流量控制方法，下面对本发明的主体技术内容进行详细说明。
本发明的控制方法采取单次泡排排出少量积液、多次排出井筒积液的技术措施将低压、低产气井井筒内的积液排出。
具体的，本发明的技术措施遵循如下两个相关联的模型实现。
泡排的连续携液临界流速由如下模型确定：
式中，νc为泡排的连续携液临界流速，m/s；
C为与连续携液液滴模型有关的常数；其中，若连续携液液滴模型为Turner模型时C取值1.166；若连续携液液滴模型为Limin模型时C取值0.442；若连续携液液滴模型为Coleman模型时C取值0.972；
ρwf为气井水泡沫密度，kg/m3；
ρg为天然气密度，kg/m3；
σgw为天然气与气井水之间的表面张力，10-3N/m。
泡排的连续携液临界流量由如下模型确定：
式中，qc为气井泡排的连续携液临界流量，104m3/d；
P为井深某处的天然气压力，MPa；
A为气流通过油管的截面积，m2；
Z为压力P时的天然气偏差系数，无因次；
T为井深某处气流温度，K；
νc为泡排的连续携液临界流速，m/s。
通过上述两个模型可知，只要降低泡沫密度ρwf、气液间界面张力σgw，就能够有效降低低压、低产气井泡排的连续携液临界流速νc，从而有效降低低压、低产气井泡排的连续携液临界流量。在低压、低产气井保持当前产气量的情况下，只要气井的当前产气量大于加入起泡剂并生成泡沫后的携液临界流量，气井就能够实现顺利的排液，即通过单次泡排排出少量积液、多次排出井筒积液的技术措施就能够实现低压、低产气井内的积液排出。
本发明在川西某气田的多口气井中进行了现场试验，这些气井的井口压力小于2MPa、日产气量小于0.3×104m3/d，属于典型的低压、低产气井。
在试验前，根据该气田的气井生产特征，按照本发明的技术措施选出适合的泡排剂，通常应优选出比一般起泡剂能够降低泡沫密度、降低泡沫含水率、降低泡沫表面张力的泡排剂，该优选出的泡排剂可在井口压力为1.8MPa的井况下能够使气井的泡排携液临界流量下降0.1×104m3/d。
按照本发明的技术措施，采用优选出的泡排剂在该气田的多口气井中进行施工。泡排施工后，这些气井出水反应时间明显缩短，油套压差减小，出水量增加，气井有效生产期延长；该气田的低压、低产井措施有效率由常规泡排的84.6％提升至90.7％。这其中，某一典型气井应用本发明前、后的采气曲线对比结果如图1所示。
以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
Claims (3)
1.一种低压低产气井携液临界流量控制方法，其特征在于，所述控制方法采取单次泡排排出少量液体、多次排出井筒积液的技术措施将低压、低产气井井筒内的积液排出。
2.根据权利要求1所述低压低产气井携液临界流量控制方法，其特征在于，所述泡排的连续携液临界流量由如下模型确定：
式中，qc为气井泡排的连续携液临界流量，104m3/d；
P为井深某处的天然气压力，MPa；
A为气流通过油管的截面积，m2；
Z为压力P时的天然气偏差系数，无因次；
T为井深某处气流温度，K；
νc为泡排的连续携液临界流速，m/s。
3.根据权利要求2所述低压低产气井携液临界流量控制方法，其特征在于，所述泡排的连续携液临界流速由如下模型确定：
式中，νc为泡排的连续携液临界流速，m/s；
C为与连续携液液滴模型有关的常数；
ρwf为气井水泡沫密度，kg/m3；
ρg为天然气密度，kg/m3；
σgw为天然气与气井水之间的表面张力，10-3N/m。
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