1、第四部分气井开采工艺,一、气井工作制度 气井工作制度:是指采气时气井的压力和产量所遵循的关系。气井所选择的工作制度应保证在开采过程中能从气井得到最大的允许产量，并使天然气在整个采气流程中的压力损失分配合理。,采气过程,气层-井底-井筒-井口-针阀-采气管线-集气站-配气总站气层压力-井底流压-井口压力-(调节产量)-输气压力-进站压力-加热-节流-分离-脱水-外输.,产气方程,指数式:Q=C(Pr2-Pwf2)n 二项式:Pr2-Pwf2=AQ+BQ2,1气井工作制度的种类,1)定产量制度。即气井产量保持不变。 适应于地层岩石胶结紧密的无水气井的早期生产，是气井稳产阶段最常用的制度。 气井生产
2、早期，地层压力高，井口剩余压力大，采用气井允许的合理产量生产，具有产量高，采气成本低的优点。 生产特征:产量不变,地层压力,井底流压,井口压力随时间不断降低. 地层压力下降后，可以采取增大井口针形阀开度，降低井底压力的方法,继续维持气井原有的产量，直到井口剩余压力很小，生产压差增大会使井底受到破坏时，定产量工作制度结束，转入其他工作制度生产。,2)定生产压差制度天然气从地层内部流到井底，是因为地层压力比井底压力大，亦即存在压差的缘故。对一口气井来说，压差越大，产量越大。定压差制度就是在一定时间内保持压差不变。有水气藏上采气，宜选用定压差生产制度 这个能保持气井采气时不出地层水的压差称为临界压差
3、(极限压差)，临界压差下的产量称为临界产量(极限产量)。,3)定井底(井口)压力制度地层压力一定时，井底压力高，产量小；井底压力低，产量大。定井底压力制度就是在一定时间内保持井底压力不变。气井生产一定时间后，井口压力逐渐下降并接近输气管压力，此时气井应及时改为定井口压力工作制度，以维持气井继续生产。定井口压力制度是定井底压力制度的变形。对产凝析油的气井，随着不断开采，井底压力会逐渐下降，如果井底压力降到低于凝析压力时，井底或地层中就会出现凝析油。井底积液增加了气体流动的阻力，而地层中已凝析的油又采不出来，直接影响天然气和凝析油的采出(采收率降低)。定井底(井口)压力制度一般应用在气藏附近没有低
4、压管网，天然气需要继续输送到高压管网的低压气井或者需要维持井底压力高于凝析压力的凝析气井。,4)定井壁压力梯度制度井壁压力梯度是指天然气从地层内流到井底时，在紧靠井壁附近岩石单位长度上的压力降。定井壁压力梯度制度就是在一定时间内保持这个压力降不变。地层疏松的气井(如砂层)宜选择定井底流速或定井壁压力梯度采气，,5)定井底渗滤速度制度井底渗滤速度指天然气从地层流到井底过程中，通过井底的流动速度。定井底渗滤速度制度就是在一定时间内保持渗滤速度不变。适用于地层疏松，容易垮塌和出砂的砂岩层的气井。 将井底渗滤速度控制在井底不坍塌、少出或不出砂的范围内，这样气井产量虽然受到限制，但可以避免井底坍塌、出砂
5、、堵塞井底，影响气井正常生产，甚至造成气井过早停产。为了观察出砂，试井时要装捕砂器或分离器，每测试点后，检查有无砂子产出。同时也可仔细倾听气流在管中流动时有无砂子撞击管壁的声音。一旦测试到在某个产量地层出砂，就可根据该产量下的井底压力计算出允许的井底渗滤速度，用以指导气井生产。,2确定气井工作制度应考虑的因素,气井工作制度受多种因素制约，主要有地质因素、采气工艺因素、井身因素等。(1) 地质因素地层岩石胶结程度 岩石胶结不紧，地层疏松，在气流流速过高时砂粒脱落，容易堵塞气流通道，严重时可导致地层垮塌，出砂堵塞井底，使产量降低，甚至堵死气层而停产。另外，高速流动的砂子容易磨损油管、闸门和管线。所
6、以地层疏松的气井(如砂层)宜选择定井底流速或定井壁压力梯度采气，在地层不出砂，井底不被破坏的条件下生产。地层水的活跃程度 在地层水活跃的气臧上采气，如果控制不当，容易引起底水锥进或者边水舌进，影响正常采气. 所以在有水气藏上采气，宜选用定压差生产制度，控制气井不产地层水。随着气体不断采出，气水界面上升，临界压差和临界产量也越来越小，控制无水采气就越困难。无水产量太小时就应放大气井压差转入带水采气。,(2) 采气工艺因素,天然气在油管中的流速 气井生产时必须保证天然气在油管中有足够的流速，以带出井底积液，防止液体在井筒中聚积。 气体水合物的形成 气体水合物的生成对采气极为不利。为防止水合物生成，
7、可根据天然气的组分确定出水合物形成的最高温度，并控制气井在高于水合物形成温度的条件下生产。 凝析压力 凝析油在地层内凝析后便无法采出。为此要防止凝析油在地层内凝析。因而生产时的井底压力要高于最高凝析压力。,(3) 井身技术因素,套管压力的控制 生产时的最低套压，不能低于套管被挤毁时允许的压力，以防套管被挤坏，这对高压深井尤为重要。油管直径对产量的限制 由于油管的品种少，常常不能按产量选择直径合适的油管。油管压力的控制:防止井内压力过高，憋坏井口装置,使环形空间喷浆、窜气等。,(4) 其他因素,用户用气负荷变化，气藏采气速度的大小，输气管线的压力高低等都是影响气井工作制度的因素。因而制定气井工作
8、制度时，应对影响气井工作制度的诸因素进行综合分析后确定。气井工作制度确定后，还应在生产中检验该制度是否合理，必要时对原制度进行修正或改变，使气井生产更趋合理。,二.气井的开采工艺,1.无水气藏(纯气井)的开采 无水气藏是指没有边底水或者边底水不活跃的气藏. 无水气井指在产气过程中不产地层水的气井。气驱气藏或弹性水驱很弱的气藏上的气井是无水气井。 无水气井常用的工作制度是:定产量制度，定渗滤速度制度和定井口压力制度。 开采方式:自喷(能量消耗式开采),定产量制度关键是:气井合理产量的确定 气井产量不合理的危害对气藏而言，不均匀开发必定造成压降不均匀，形成压降漏斗，在压降快的地区造成边水舌进或底水
9、锥进，缩短气藏的无水采气期，影响气井的寿命，使部分气藏产能大幅度降低。 采气量过低，时间、设备利用率不高。 采气量过大引起井底压差过大，发生井壁坍塌，出砂，边底水存在引起舌进或锥进。 气井合理产量确定的原则 采气速度要合理；气井不受破坏；井底不被水淹；平稳供气的原则,2.有水气藏的开采,有水气藏是指有边底水且边底水活跃的气藏. 气水同产井是指气井在生产过程中，有地层水产出，而且水对气井的生产有明显干扰的气井。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而引起水锥后才产地层水。气水同产井的开采比较复杂，不但要选择合理的工作制度，还要根据井的产水情况采
10、用多种方法排水采气。,地层水的分类,边水 底水 夹层水 自由水 间隙水,气井出水因素,.井底距原始气水界面的高度 生产压差 气层渗透率及气层孔缝结构 边底水体的能量与活跃程度.,出水类型,水锥型出水 断裂型出水 水窜型出水 阵发型出水,出水阶段,预兆阶段:氯根明显上升,产水量 产气量 井口压力无明显变化. 显示阶段:水量开始上升,产气量 井口压力波动. 出水阶段 :出水量增多, 产气量井口压力大幅度下降.,开采方式一般是,控水采气(无水期:少氯根,产气量 井口压力稳定); 带水采气(见水期:氯根含量明显上升,水量上升,产气量基本不变波动,井口压力波动或下降); 排水水采气(出水期:出水量增多,
11、 产气量井口压力大幅度下降). 堵水采气(底水锥进,夹层水窜进) 常用的采气方法如图：,控制临界流量采气,无水临界流量就是地层水刚好侵入气井井底时的产量，相应的生产压差叫做无水临界压差。 为了不让地层水侵入井底，保持无水采气，实际生产气量要控制在无水临界流量以下(比临界流量稍低)。,控制临界流量采气优点: 1)可以保持无水采气.无水采气是有水气藏的最佳采气方式，具有稳产期长，产量较高，单井累积产量大的优点。 2)气流在井筒保持单相流动，压力损失比气水两相流动时小,在相同产量下,井口剩余压力大，自喷输气时间长，延迟上压缩机采气时间。 3)不需建设地层水的处理设施。 4)采气成本低，经济效益高。所
12、以对于有地层水显示或地层水产量不大的气井，首先考虑提高井底压力,降低压差,使气井保持无水采气。,带水采气依靠天然气本身的能量将水带出气井,是排水采气中最经济的排水方式。(1)带水采气的条件1)气井有一定的产量，使油管鞋处的气流速度达到带水要求的最低速度。2)气井有一定的压力，气水混合物从井底流到井口后，有一定剩余压力,即井口压力要大于输气压力，以保证气体的输出。油管鞋处带水气流速度可通过计算得到。气井带水不好时，可以换用小直径油管,以恢复连续正常带水采气。,(2)带水采气井的管理,首先,带水采气井要控制合理压差进行采气, 压差控制过小过大都不行,压差过小,井底回压大、产气量小，达不到带水采气的
13、最低流量而使井底积液；压差过大，产水量增加， 产气量却不一定相应增加，有时随着压差增大，产量还要减少。所以对带水气井，要选择合理的压差，使气井在该压差下采气时达到三稳定，即压力、产气量和气水比相对稳定。其次，带水采气井生产稳定时不要随便改变产量，否则容易形成积液，影响正常采气。,带水采气井的操作必须注意以下几点：,1)操作要少、稳、慢,避免过多过猛地激动气井。 2)一般不宜关井，要连续生产。因为关井后井简积液不易压回地层，同时关井初期的井底压差仍然存在，地层水继续流人井底形成死水区，堵塞地层孔隙或裂缝。开井时远处的气流很难突破这种水堵，结果易导致气井水淹.3)关井前宜进行降压放喷，尽量排除井筒
14、积液.,4)关井后井口必须严密不漏。井口如果漏气，相当于小产量生产，地层水又带不出来， 时间长了液柱升高，容易压死气层。5)关井后压力必须恢复到较高时才能开井。开井有困难时，应先放喷排液，待积液喷净或产水稳定时，再逐渐提高井口压力，转人生产管线输气。 6)生产中如果出现油压下降，产水量减少，流量计差压指针波动频率下降，波动幅度加大等现象，说明带水不好，井筒液柱上升，生产恶化。这时应降低井口压力，增大压差强化带水。如果无效，应采取放喷措施排水，待积液排出，井口压力回升，气水比较稳定后再转入正常生产。,排水采气工艺,排水采气具备的地质要素: 气藏具有封闭型弱弹性水压驱动特征. 产水气藏的水体有限,
15、弹性能量有限,排水采气试可行的. 地层水分布受裂缝系统控制,多为裂缝系统内部封闭的局部水. 产水气井井底积液.,各种排水采气工艺的评价,优化管柱排水采气:适用于有一定自喷能力的小产水量气井.最大排水量100m3/d,目前最大井深2500m;可用于含硫气井;设计简单,管理方便经济投入较低. 泡沫排水采气:适用于弱喷及间喷产水井的排水;最大排水量120m3/d,目前最大井深3500m;可用于低含硫气井;设计简单,管理方便,经济成本较低. 气举排水采气:适用于水淹井的复产、大产水量气井助喷及气藏强排水;最大排水量400m3/d,目前最大举升高度3500m;可用于中、低含硫气井;装置设计、安装较简单,
16、管理方便,经济投入较低.,各种排水采气工艺的评价,活塞气举排水采气：适用于有一定自喷能力的小产水量间喷自喷气井的排水.最大排水量50m3/d,目前最大举升高度2800m;设计、安装简单,管理方便，耐硫化氢腐蚀性能好，可用于含硫气井; 经济投入较低.对斜井或弯曲井受限。 游梁式抽油机排水采气：适用于水淹井的复产、间喷井及低压气井的排水;最大排水量m3/d,目前最大泵深2000m; 设计、安装较简单,管理方便,经济投入较低；对高含硫或结垢严重的气井受限。,各种排水采气工艺的评价,电潜泵排水采气：适用于水淹井的复产、或气藏强排水;最大排水量500m3/d,目前最大泵深2700m;设计、安装及维修简单
17、,参数可调性好；经济投入较高。对高含硫的气井受限。 射流泵排水采气：适用于水淹井的复产;最大排水量300m3/d,目前最大泵深2800m;设计复杂、安装管理较方便；经济投入较高；对出砂的产水气井适宜。,游梁式抽油机排水采气,主要优点：能连续生产；可以用天然气做燃料；工艺简单、成本低、操作方便、易于管理。 与采油的区别： 气井产出腐蚀性流体，造成腐蚀，增加机械事故，使检泵作业频繁。 高矿化度地层水（75000-83000mg/l），使驴头负荷增加。 高气液比，影响泵的充满程度，降低了泵效，且易气锁。 排液产气方式：油管排水，油套环空采气。 井口压力和输压较高，要求井口能承受较高的压力。 排液量大
18、，动液面深，1000-2000m.,游梁式抽油机排水采气工艺原理,工艺原理： 地面抽油机，通过带动井中抽油杆上下往复运动，从而带动井下的深井泵工作，抽出井内液体。 适用范围： 水淹井和间喷井； 日排水10-100m3 泵挂小于1500m； 产层深度1000-2900 m ； 压力:目前地层压力2.4-26Mpa,套管压力1.5-20Mpa; 温度小于100; 腐蚀介质:矿化度10000-90000mg/l，二氧化碳115g/m3,硫化氢小于26g/m3,(防硫管串),工艺流程设备,油管内排水流程:混合物产层-井下分离器-水-深井泵-油管-油管头-三通-油管出口管线-地面排液池. 油套管内采气流
19、程:产层-井下分离器-气-油套管环空-大四通-高压输气出口管线-地面气水分离器. 设备: 抽油机 地面气水分离器 可调试防喷盒 光杆密封器 抽油杆 万向旋转接头 油管 有杆深井泵 井下分离器 发电机,计算机诊断系统等.,录取气井资料,录取气井资料是采气井站的主要工作之一。采气第一性资料，是气井和气田动态分析的基础，它直接关系到气井的生产寿命和总采气量，也间接影响气藏的采收率和经济效益。,采气资料的录取内容,(1)生产气井 井口针阀开度(圈数)或油嘴直径填写在当天的记录卡片 ； 套管压力 油管压力 输气压力井口气温度每小时记录一次，当气井压力波动大时，应半小时记录次。 流量计静压；流量计差压；孔
20、板直径计算气量的气流温度 天然气压缩因子填写在当天的记录卡片上 ； 气产量 水产量 油产量：每班记录一次； 氯根含量：每天滴定氯根一次。,以上资料填写在气井原始记录表中，并绘成采气曲线，随时分析和掌握井的动态。原始记录表和流量记录卡片应作为气井的永久性资料，装钉成册，妥善保管。气井开井、关井，要记录气井开关井的原因、时间，开关井前后的油压，套压，以及压力升降数据，并填入原始记录中。,（2）观察井,观察井是用来检测气藏压力、气水界面变化的。通过其可以研究井间连通关系及了解气藏动态。1）观察气井。每班记录油、套压一次，如果井底积液，每月应下压力计实测气层中部压力。 2）观察水井。每月实测液面和压力
21、一次。,采气资料的录取要求,基本要求是齐全、准确、字迹整洁。齐全是指按规定内容、按时录取，不漏取，不误取；准确就是不超过允许误差，能反映真实情况。1）压力 按时记录，不提前，不推后。 看压力表时，眼睛、指针、示值三点成一直线. 按规定周期检定压力表。 按气井压力选择合适的压力表，压力表精度 要在1.5级以上.,采气资料的录取要求,2)气产量 按规定周期检定流量计，校对零位。 流量计静、差压指针最好在卡片的5090格范围内运行 读卡片误差要求不超过0.5格。 按规定的计算顺序和有效位数计算产量。 若使用求积仪，应每周检查一次示值误差.,采气资料的录取要求 3)水产量 量水池几何尺寸要规则、标尺应
22、明确。 放水操作平稳，不冲水， 放水次数适应产水量大小 4)氯根含量 按操作规程滴定。 分析精度误差要求: 氯根含量0-1000mgL，误差35mgL以下； 1000一10000mgL误差90mg/L以下； 10000-50000mgL，误差180mgL以下。,录取气井资料操作,步骤： 录取套管压力 录取油管压力 录取输气压力 录取井口气流温度、大气温度 检查计量管内径、孔板内径、仪表静压差规范 录取流量计静压 录取流量计差压 录取计量气流温度 输入相关参数计算天然气量 录取油产量 录取水产量 滴定水的氯离子含量。,取水样操作规程,1风险削减11操作人员必须缓慢打开取样口闸门；12操作人员取水
23、样时不能正对取样口。2操作步骤21将取样瓶及瓶塞用清水冲洗干净(至少冲洗三次)；22取样前将取样瓶及瓶塞用所取水样冲洗(至少冲洗三次)；23将分离器取样闸门打开排液一段时间；24取水样(取样量一般不少于1升)；25将取样瓶加盖密封；26取样后的取样瓶需附有标签，注明取样井号、地点、日期，以及取样人姓名。,绘制采气曲线,操作步骤： 绘制井口套压曲线 绘制井口油压曲线 绘制日产气量及累计产气量曲线 绘制日产水量及累计产水量曲线 绘制日产油量及累计产油量曲线 绘制氯离子含量曲线 绘制工艺措施曲线 绘制其它（天然气温度、输压、生产时间等）曲线。,绘制采气曲线,技术要求： 一个月的采气曲线，用标准纸，时间坐标统一定为每天1cm。 井口油压套压不管是生产还是关井都需要。 工艺措施曲线内容包括气举压力、气举注入量、气举返出量泡沫注入量等。 图名必须有气田、井号、年、月等。 生产数据为纵坐标，时间为横坐标。 各数据一贯标明计量单位，曲线应标明内容、取好比例。 曲线比例适中，分布均匀，避免交叉，准确清洁。 根据各井的具体情况确定曲线的条数与内容。 各数据点在图上的误差不得超过0。5 参考颜色：套压-绿色，油压-红色；产气量-兰色；出水量-黄色；生产时间-橙色。,
