1、采气工程各章节重、难点概括绪论教学重点和难点：天然气的组成、天然气的主要物理参数、气体状态方程及压缩系数、天然气的粘度、天然气的热力学性质。第一章 天然气的性质 教学重点和难点：天然气的组成、天然气的主要物理参数、气体状态方程及压缩系数、天然气的粘度、天然气的热力学性质。第二章 天然气分离、处理与计量教学重点和难点：天然气分离主要讲授有关分离器的相关知识：气液（固）分离原理，分离器计算，分离器的结构。第三章 天然气中的水化物教学重点和难点：天然气中的含水量、烃类气体的水化物、水化物的形成和防止水化物形成的方法。第四章气井生产系统教学重点和难点：多相垂管流、气井节点分析。第五章 产水气井的排水采
2、气工艺教学重点和难点：排水采气工艺的机理和基本评价、各种排水采气工艺。（第六章 天然气集输）教学重点和难点：天然气集输工艺流程、集输管线以及集输管网、天然气增压。第七章 采气工程方案设计教学重点和难点：采气工程方案设计的前期工作、采气工程方案设计的基本任务和主体工艺的分析论证。绪论采气工程：采气工程是指在天然气开采工程中有关的完井作业、试井及生产测井工艺技术、增产措施、天然气生产、井下作业与修井、地面集输与处理等工艺技术和采气工程方案设计的总称。是天然气开采工程中一个占有主导地位之一的系统工程，对天然气气田的高效益、高采收率开发具有举足轻重的作用。一、采气工程的主要任务：（1）针对气藏的地质特
3、征和储层特点，编制满足气田开发要求的采气工程方案，对气藏实施高效率、高采收率的开发。（2）研究、发展适合 气藏特点的采气工程工艺技术，并配套形成生产能力。（3）对气井进行生产系统节点分析，优化采气工艺方式，提高气井的采气速度。（4）推广、应用各种新技术、新装备、解决气田开发的工程问题。（5）研究、制定、完善采气工程方面的有关标准、规程、规范，使采气工程技术、施工操作有章可循，实现标准化、规范化作业，确保优质、安全生产。二、采气工程师的主要任务：1、采气工程师必须至少具备有两个方面的知识：一是具备气藏工程的基本知识；二是必须全面具备采气工程技术知识。2、采气工程师主要肩负着三项重要任务：一是在具
4、体气藏的条件下，根据气藏工程总体部署方案的要求，解决好钻什么样的井、采取什么样最有效的气层保护方法、完井方法、套管程序和开采的方式，以确保把气藏的储量最大限度地控制和动用起来；二是从气井投入开采到枯竭的整个阶段，要以最经济、最有效的方式，在井筒建立合理的采气生产压差，以获得较长的无水采气期和带水生产自喷期、较高的采气速度和气田开采的最高采收率，这是采气工程技术的核心；三是要以最低的消耗完成产出天然气的采集输和气水分离、净化回收，为用户提供气质合格的商品天然气。第一章、天然气的性质天然气是气态烃和一些杂质的混合物，天然气中常见到的烃类组分是：甲烷（CH 4） 、乙烷（C 2H6） 、丙烷（C 3
5、H8） 、丁烷（C 4H10） 、戊烷（C 5H12） 、少量的己烷（C 6H14） 、庚烷（C 7H16） 、辛烷（C 8H18）以及一些更重的气体。天然气中的杂质有二氧化碳（CO 2） 、硫化氢（H 2S） 、氮（N 2） 、水蒸汽（H 2O）及重烃。一、天然气的物理性质：在天然气处理中最有用的物理性质是：分子量、沸点、凝固点、密度、临界温度、临界压力、蒸发热及比热。天然气的压缩性、天然气的粘度、天然气地层体积系数和膨胀系数、天然气的水蒸汽含量第二章 分离、处理与计量一、天然气的现场处理：是把井中产出的流体分离成可销售的气体和液态烃，除掉不需要的组分，采用最低的总成本，最大限度地回收气体和
6、液体。气相中分离液体是把井流物通过油-气两相或油-气-水三相分离器来完成的。二、天然气现场处理包括四个基本内容：1) 从原油、凝析油，水中分离出气体和固体杂质；2) 从气体中回收可凝析的烃蒸汽；3) 从气体中除去水蒸汽，因为在定的条件下它易形成水化物；4) 从气体中除去其它有害组分，如硫化氢、二氧化碳。三、分离器必须要具备以下功能：1) 从气流中分离几乎全部的液态烃，达到初步相态分离；2) 从气体中排除大部分的雾状液，对初步分离进行精分离；3) 从液态烃中排除夹带的气体，进一步精分离；4) 确保分离器中分离出的气体和液体不再相混。四、分离器的内部结构及特点对分离效率高的气-液分离器，无论其组合
7、形式或外壳形状如何，它们内部的主要部件是相同的。其主要特点是：1) 离心式入口装置，使气、液初步分离；2) 有足够长或足够高的沉降空间，使气流中的小液滴能沉降下来，同时应使沉降下来的液体段塞有足够的缓冲空间；3) 靠近气体出口处装有捕雾器或除雾器，以捕集由于重力小而不能沉降下来的小雾滴；4) 装有液面控制装置、卸油阀、气体回压阀、安全阀、压力表、玻璃液位计、天然气调节仪表和管线组成的完整的控制系统。五、分离器类型：主要有四种类型或基本结构的分离器：立式、单管卧式、双管卧式和球形分离器立式分离器1、立式分离器常用于具有较大液流段塞的中、低油气比井。立式分离器占地面积小，这是一个显著的特点，立式分
8、离器的液面和气体出口之间距离较大，很少有液体再蒸发进入气相。然而，在立式分离器中，天然气向上流，与液滴向下流正好相反，在气体处理量一定时，所需直径比卧式分离器要大。再有橇装组合的立式分离器的预制和运输费用都比较高。2、单管卧式分离器：卧式分离器可能是最便宜的分离器。它有较大的气-液分离界面，有一个又大又长、带有隔板的气体分离段，适于处理流速很高的气流。这类分离器容易进行橇装和维修，井场需要连接的管线少，在给定的气体处理量下，所需分离器的直径较小，容易将几个这种分离器组装成占地较少的多级分离器组。气、液分离时，气体呈水平流动，同时，液滴不断沉降。气体沿隔板表面流动，使液滴形成液膜并落到分离器的液
9、体段内。隔板布置长度只需要超过设计的气体速度下液体的沉降行程。液面控制的装置比立式分离器要求更高，而且缓冲空间也受到一些限制。卧式分离器几乎总是用于高油气比井、泡状气流井、或用于液-液分离。3、双管卧式分离器或双筒分离器:除具有普通卧式分离器的所有优点外，还具有很大的液体处理能力，进入的游离液体直接从上面筒体流到下面筒体。上面筒体中填满隔板，气流以较高流速直接穿过。4、球形分离器:价格低，结构紧凑（图 2-4）然而，它的缓冲空间和液体沉降段都很有限。这类分离器液位控制器的安装和操作要求是很严格的。三相或油-气-水分离，可以用任何一种分离器，仅仅在于安装一种专门的内部隔板以构成一个排水支管或采用
10、虹吸管装置、或采用界面液位控制器。但在球形分离器内部安装部件进行三相分离是困难的，因为它可利用的内部空间很有限。六、影响分离的因素分离器的操作压力、温度和流体组份，对气、液相的分离和操作有直接影响。提高操作压力或降低操作温度，将增加分离器的排液量。然而，各种改变都有一个最佳点，超过最佳点，进一步改变压力和温度都不会增加液体的回收量。七、多级分离多级分离是在较低压力下，通过两次或多次连续平衡闪蒸，将烃类气、液的混合物分离为气体和液体的过程。多级分离的目的是逐步或逐级缓慢降低来自井口的流体压力，以得到稳定的储罐液体。分离最大液量的理想方法，是使气井产出流体的压力从高压连续稳定地降至储罐压力，使天然
11、气发生差异分离，从而回收最大液量。八、 低温分离低温分离装置是另一种类型的气-液分离设备，主要由高压分离器、减压节流阀和各种热交换装置组成。如前所述，降低分离器操作温度可以增加液体产量。当使用减压节流阀，降低高压凝析气流的压力时，流体温度同时下降，这被称为焦耳-汤姆逊效应或节流效应，它是一个不可逆的绝热过程，对高压气井气和凝析气的处理，低温分离是至今最有效的方法，该法是从气井产出的流体中分离出水和液烃，低温分离器从气体中回收的液量比常温分离器多，而且脱水后天然气一般都能达到管输标准。九、长输管道输气要脱除天然气中水蒸汽的主要原因是：1水和天然气能形成冰块状的固体水化物，堵塞设备。2含液态水的天
12、然气具有腐蚀性，尤其是当天然气中含有 CO2 和 H2S 时更为严重。3天然气中的水蒸汽在管线中凝析，可能形成段塞流。4水蒸汽增加了天然气的体积，降低了它的热值，导致输送能力下降。十、天然气脱水方法主要有四种：直接冷却、压缩以后冷却、吸收和吸附。典型固体吸附脱水流程在固体干燥剂层脱水器中再生气体温度与干燥层温度曲线十一、固体干燥剂吸附水蒸汽吸附是指物质在其表面吸住气体或液体的能力，所有固体表面或大或小地存在这种性质。当气体温度较高时，此法比甘醇脱水法适用；因为干燥剂具有很强的脱水能力，可用于要求脱水率很高的地方。固体干燥剂脱水有几个优点：第一，在很宽的操作条件范围内都可以获得较低的露点；第二，
13、基本上可产纯千气；第三，某些吸附剂可耐比较高的接触温度；第四，对负载的突然变化，特别是起动时有较大的适应性；第五，装置在停产后可以较快地再投入运行。据报导在某些情况下硅胶吸附剂的吸附温度可高达125F。最后，除脱水作用外，还适用于某些液态烃的回收。操作上存在的问题：吸附剂随着使用的老化随着使用时间的增加，每次再生后吸附水蒸汽量将不断下降，需要更换。干燥剂层中聚集了像压缩机汽缸油那样的污物，会加速降低吸附能力。再有，一个塔接近用完时，另一个塔必须再生、冷却，并准备好投人运行。在使用两个以上的塔时，操作就比较复杂。如果按周期运行，由于干燥剂的脱水能力逐渐降低，每次允许使用的脱水寿命将逐渐缩短。十三
14、、液体干燥剂吸收水蒸汽在吸收脱水中，天然气是与液体干燥剂直接接触实现脱水。甘醇已被证明是目前所用的最有效的液体干燥剂。已经成功地用于天然气脱水的甘醇有四种：乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇。甘醇脱水器有几个优点：一次设备成本较低，并且流过吸收塔的压降小，可节省动力；能连续运行，比间歇运行的好；容易达到扩建要求；塔的重新充填不会有问题。最后，在某些固体吸附剂易受污染的情况下，它可以随意使用。操作上存在的问题有：（1）外来的悬浮物，如尘土、水垢和氧化铁，可能污染甘醇液。 （2）在吸收塔前安装一个高效分离器，排除进入气中的液体（如水、轻烃或润滑油） 。 （3）溶液起泡会带出甘醇液，加入少量消泡剂通常可
15、以排除这种影响。 （4）泵的盘根压盖允许有些漏失，因为盘根太紧，可能对泵杆产生磨损。 （5）高浓度的甘醇在低温下将变稠，难于泵送。在设备停运时，甘醇管线会完全凝固。在气候寒冷时通过加热器循环一部份加热溶液，能防止凝固，这种作法也能防止冷却水塔的冻结。十四、分离常温分离单井集气站原理流程图之一1 为从井场装置来的采气管线；2 为天然气进站截断阀；3 为天然气加热炉；4为分离器压力调控节流阀；5 为气油水三相分离器；6 为天然气孔板计量装置；7 为天然气出战截断阀；8 为集气管线；9 为液态烃（或者水）液位控制自动放液阀；10 为液态烃（或者水）的流量计；11 为液态烃（或者水）的出战截断阀；12
16、 为放液烃管线；13 为水液位控制自动放液阀；14 为水流量计；15 为水出站截断阀门；16 为放水管线。十五、天然气水合物1、水合物的机理和特性在一定的温度和压力条件下，天然气中某些气体组分能和液态水形成水合物。天然气水合物是白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪，密度为0.880.90g/cm3。天然气水合物是一种笼形晶格包络物，即水分子籍氢键结合成笼形晶格，而气体分子则在范德华力作用下，被包围在晶格的笼形孔室中。2、水合物的形成条件3、天然气水合物形成的必要条件是：（1）气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；（2）有足够高的压力和足够低的温度。表 23 气体生成水合物的临界温度名
17、 称 CH4 C2H6 C3H8 ic4H10 nC4H10 CO2 H2S形成水合物的临界温度， 21.5 14.5 5.5 2.5 1.0 10.0 29.0十六、给定压力降所引起的温度降图版十七、水合物的防止 由于水合物是一晶状固体物质，天然气中一旦形成水合物，极易在阀门、分离器入口、管线弯头及三通等处形成堵塞，严重时影响天然气的收集和输送，因此必须采取措施防止其生成。通常在天然气集输系统采取加热法或抵制剂法防止水合物形成。1. 加热法提高天然气节流前的温度，或敷设平行于采气管线的热水伴随管线， 使气体流动温度保持在天然气的水露点以上，是防止水合物生成的有效方法 。矿场常用的加热设备有套
18、管加热器和水套加热炉。2. 注抑制剂法可以用于防止天然气水合物生成的抑制剂分为有机抵制剂和无机抑制剂两类。有机抑制剂有甲醇和甘醇类化合物，无机抑制剂有氯化钠、氯化钙及氯化镁等。十八、流量测定方法测定气体和液体流量，可使用各种计量技术，包括孔板式流量计、容积式流量计、涡轮流量计、文丘里流量计、喷嘴流量计、临界液（气）流校准仪、弯管流量计（即动压测定管）和可变截面流量计（即转子流量计） 。测定方法的选择应考虑以下几个因素：精确度；测定装置的使用寿命；量程和耐温度范围；维修条件；电源的可获得性（在需要电源时） ；测量介质是液体还是气体；操作费；一次投资成本费；部件补充的可能性；其它有关条件是否接受；
19、计量的目的；自身安全保护系统的可靠性。1、容积式流量计容积式流量计，实质上是一种比体积计量更先进的形式，它带有一个或更多的活动室或活动隔板，当气体通过仪表时，它们交替的被充满或放空，在隔板周期运动的过程中，带动记录器记录一定时间内室中排出气体的总量。图 2-13 容积式流量计的汽缸图 2-14 双作用往复活塞表示和往复活塞工作原理 的隔板式容积流量计排出的气体在汽缸中所占的空间容积，等于活塞在汽缸中的位移。活塞位移位置的容积是可知的，将计数器与活塞杆连接，以记录每次冲程压缩的容积是较简单的工作。因为排出气体的体积流量等于总的冲程位移之和，计数器将指出测量的气体体积。2、涡轮流量计涡轮流量计是用
20、气体流动作为动力以推动叶片型的转子旋转，采用适当的减速传动装置，将转子的旋转换算成气体体积24 孔板流量计迄今为止，在燃料气工业中，使用最多的压差式流量计是孔板流量计。这种流量计是由一个带有高精度圆孔的薄平板组成，它安装在直管段中的一对法兰盘或者其它夹持孔板的装置中心位置上。在孔板的上游和下游都有测压孔连接，以测出压降或压差。板流量计的优点是精确、坚固耐用、简单、易安装和保养、量程大、成本低孔板流量计的基本部件就是一个孔板。这种类型的孔板流量计，是由一个大约为 0.5cm 厚的不锈钢组成（主要的） ，钢板带有一个中心孔，并安装在流动管线中。在管子中放入一个孔板，当气体流过孔板时即产生压差，这个
21、压差以及管线中的绝对压力在专用的测压孔处被连续记录下来，然后再换算成流量。3、常用的有两种测压方式：法兰式和管线式1）涉及到的一次部件测量管线；孔板的固定装置；孔板；测压孔；导向器2）二次部件叫做差压测量仪，它是测量压力的装置。测量仪通过管线与一次部件的上游和下游测压孔连接，它一方面指示或记录孔板两侧的压差；另一方面也指示或记录孔板两侧的压力之一。4、在两相流体中进行测量应采取一定措施。流量计尽可能保持高的压力和温度；流量计前面使用游离水分离器；使用立式流量计，有时可改善压差与体积的关系；用大型分离器定期测试的资料来确定系数或流量计系数；把导管连接到带有装在孔板配件上方（自动排液器的波纹管式流
22、量计的底部） 。第三章 天然气压缩增压一、通常使用的压缩机站有五种：矿场或者集气站压缩机站；中转或干线增压站；循环注气压缩机站储气库压缩机站，是压缩干线气注入储气库井；配气站的压缩机站二、气田天然气增压方法一般有两种：1机械增压法机械增压法所使用的设备是天然气压缩机。压缩机在原动机的驱动下运转，将天然气引入压缩机，在压缩机转子或活塞的运转过程中，通过一定的机械能转换和热力变换过程，使天然气的压能增加，从而达到增压目的。气体压缩机的种类很多，如往复式、离心式、螺杆式等等。本章仅对气田天然气增压常用的往复式压缩机的有关问题进行论述。2高、低压气压能传递增压法高、低压气压能传递增压法所使用的设备是喷
23、射器（亦称增压喉） ，用高压天然气通过喷射器以很高的速度喷出，并把在喷射器喷嘴前的低压气带走。即根据高压气引射低压气的原理，使低压气达到升压的目的。它的特点是不需外加能源，结构简单，喷嘴可更换调节，操作使用方便，但效率低，且需高、低压气层同时存在并同时开采，才能使用。虽然在国内外油气田均有应用，但不普遍。三、压缩机的类型原始的压缩机由一个带有膨胀和压缩部件的皮革袋构成。这类压缩机的残存者是风箱。目前用于气体工业的压缩机归纳为三种不同的类型：引射式压缩机，回转式压缩机和往复式压缩机。1、引射式压缩机:在使用引射式压缩机时，动力和吸入气压力变化不很大。例如，在同时具有高压气和低压气的两层完井气井上
24、，管线压力为二者的中间值。2 、回转式压缩机:回转式压缩机分为两种等级：回转式风机和离心式压缩机。3 、往复式压缩机:往复式压缩机每个汽缸装置都有活塞、汽缸、汽缸头、吸入和排出阀，以及将旋转运动转变为往复运动所需的部件（连杆、十字头、曲柄销、活塞杆）组成三、压缩机的结构形式及特点用于气田天然气增压的活塞式压缩机主要结构型式有卧式、立式、角度式和对称平衡型四种。1卧式压缩机:气缸均布置在曲轴同一侧，气缸中心线与地面平行，分单列和两列。其优点是装卸、操作、检修比较方便，对厂房高度要求低，辅机设备及管路的安装布置方便，机身、曲轴结构简单；气缸串联多，填料数目少，可避免高压增料泄漏；转速低，易损件磨损
25、少，技术要求低，使用寿命长。缺点：由于在同一列中的串联多，且各列之间难以相互平衡，故机器具有很大的不平衡惯性力；压缩机的重量和尺寸大，占地面积大，往复运动零部件重量很大，装卸维修困难，垂直度、同心度、平行度不易保证；活塞轩、活塞环、缸套、填料磨损较快，基础投资费用大。2立式压缩机：各列气缸中心线均与地面垂直。其优点是活塞和气缸镜面磨损小且均匀，活塞环使用寿命长；占地面积小；多列结构惯性力平衡好，动力性能好；机身形状简单，轻巧，比重量小；最适宜迷宫密封和无油润滑结构。缺点：对厂房的要求较高，同时装卸、操作、维修、管道布置困难；横向振动大、管系防振效果差。3角度式压缩机：各列气缸中心线之间相互成一
26、定的夹角，但不等于 180。按不同的气缸中心线夹角，又分为 L 型、V 型、W 型、扇形等。除 L 型外，其余各型均为小型机组。角度式压缩机的结构如图所示。角度式压缩机的结构型式其优点是：动力性能好，重量和体积相对较小；结构紧凑，布局合理，曲轴主轴承可采用滚动轴承，机械性能好。除以上优点外，L 型压缩机还有独特的优点：两列往复运动质量相等时，运转较平衡；两列 90夹角，立式列为大直径缸，水平列为小直径气缸，大缸磨损较上，机身受力较好；中间冷却器和级间管道直接安装在机器上，结构更合理。缺点：角度式压缩机机身受力较复杂，不宜做成大型机器，管道架空安装，维修不便，L 型立式列具有立式压缩机的特点。4
27、对称平衡型压缩机对称平衡型压缩机的气缸布置在曲轴两侧，两相对列的曲柄错角为 180。四列以上的对称平衡型压缩机，据驱动机设置的位置可分为M 型，H 型等型式，如图所示。其优点：、阶惯性力完全平衡，惯性力矩小，甚至为零，机器运转平稳，振动极小；每两个相对列的曲柄错角为 180，两侧活塞力全抵消，主轴承受力良好，主轴瓦的使用寿命长；机器转速高，重量和体积都很小，造价低，基础重量轻、体积小；安装检修方便，对流程变化的适应性强；对驱动机械的性能要求不高。缺点：运动部位和填料数量较多，维修工作量大；易损件的使用寿命低；两列的对称平衡型压缩机的总切向力均匀性差。对称平衡型压缩机结构型式M 型的特点：安装使
28、用方便，便于改型，机组紧凑，占地面积小；但检修的技术要求高，安装、操作检测的空间较小，曲轴支承轴多，检测不方便。H 型的特点：机器的列间距大，操作、检测方便，机身和曲轴尺寸小，支承合理，易于变型；但案卷装精度难于保证，且只能是四列以上的偶数列，比M 型压缩机占地面积稍大。四、增压开采方案主要研究内容1、气井压力与可采储量的研究（1）气井井口压力分布研究（2）气井废弃压力的研究（3）气井可采储量计算2气藏增压开采生产形势预测研究（1）增压开采时机预测（2）对气藏增压开采产能进行预测研究3气藏增压开采方案研究增压站场选址研究 增压开采规模及机组优选增压开采地面集输系统配置研究研究分析气井生产系统的
29、目的就是按照开发方案的要求，充分而有效地运用人力、物力、财力，通过计划、组织，指导和分析处理气井各不同生产阶段系统出现的技术问题，合理选择采气工艺的方式，使气井在合理产量下保持较长时期相对稳产，使气藏获得较高的最终采收率和良好的经济效益。第四章 气井生产系统一、气井评价：1、储层评价的主要任务：是认识储层岩性、储层各向非均质程度、主要孔隙结构和孔隙结构类型、孔洞和裂缝发育程度、储层是否含泥质和胶结程度、是否易垮塌、出砂、孔隙度和渗透率在各向变化情况、油气水饱和度、油气水控制因素和分布情况等等2、井身及井口装置质量评价：井身评价要了解井下是否有落物，井底是否有泥浆伤害、残酸或压井液排净没有、固井
30、试压情况、套管有否窜槽、油套管下入深度合不合适、油套管是否破裂、变形或堵塞等。3、气井产能和气藏储量评价4、 驱动类型评价主要内容：（1）气藏各井产量大小；（2）气井生产流动压差变化；（3）气藏各井开采不均衡性在折算地层压力等值图上的反映，了解气藏各部分渗透性变化情况；（4）气井关井压力恢复情况；（5）气井生产时地层水活跃程度。5 油气水性质评价（1）井是否产油、产油量大小、油组分，是否具有凝析气藏的特征；（2）天然气组分、硫化物（硫化氢和有机硫） 、二氧化碳的含量等；（3）井是否产地层水、水型、水量大小、水中有无可利用的元素、水中硫化物、砷、钡、汞及其他环境污染物的含量。6 、地面工程环境评
31、价（1）气井附近地面管网、场站现状；（2）周围用户情况、用气性质、压力、气量、气质等要求；（3）邻井情况、本井与邻井是否同层、同层是否连通、本井可不可以作为邻近低压气井增压或气水井气举排水采气的气源井；（4）本井附近供电、供水、通讯情况；（5）地面有否排污系统；（6）公路交通等其他情况。二、多相垂管流1、多相垂直管流的压力梯度是三个因子之和：静水压力梯度、耗于摩阻的压力梯度以及耗于加速度的压力梯度。因而多相流的能量方程式为： dvfgdhvpmmm2sin2参数计算1）气、液和混合物的体积流量 、 、 （m 3/s）sgqlqpzTqRqqwsosgsg /)273)(1084.957.l B
32、sglmq2）气、液和混合物的表观流速 、 、 （m/s）sgvlvAqvsg/vsll/mlm/3）气、液和混合物的质量流量 、 、 （kg/s）gw1mgosswo qRqw )(03947.)(01574. gossg qR)39.14）气、液的密度 、 （kg/m 3）g1slqw/1 sggqw/3、 多相垂管流的实际应用1）多相垂管流相关式的用途（1）选择适当的油管直径；（2）预测一口井何时停喷，从而预报该用人工举升的时机；（3）设计人工举升装置；（4）确定自喷井井底压力；（5）预测最大自喷产量。压力梯度曲线使用方法举例三、气井节点分析气井节点（NODAL）分析法是运用系统工程理论
33、研究气田开发系统的气藏工程、采气工程和气田集输工程之间压力、流量关系的方法。通过分析，优化系统运行参数，合理利用气藏能量，改善气田开发效果，提高经济效益。1、解节点的选择在运用节点分析法解决具体问题时，通常集中分析系统中的某一节点，此节点一般称为解节点（Solution Node） 。通过解节点的选择，气井生产系统被划分为流入（Inflow）和流出（Outflow）两大部分。分别表明始节点到解节点和解节点到末节点所包括的部分，通过对这两部分的模拟计算求得流入和流出动态特性参数，并分析比较，便可以了解气井生产动态。2、解节点的选择要满足下列要求：（1）解节点处只有一个压力；（2）通过解节点只有一
34、个与该压力相对应的流量。解节点的选择与系统分析的最终结果无关。换言之，解节点的位置可以在生产系统内任意选择，原则上要依所要求解问题的目的而定。3、节点分析法有如下几方面的用途：（1）确定目前生产条件下气井的动态特性；（2）优选气井在一定生产状态下的最佳控制产量；（3）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；（4）确定气井停喷时的生产状态，从而分析停喷原因；（5）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的优选；（6）可以使生产管理人员很快找出提高气井产量的途径。第五章 产水气井的排水采气工艺一、排水采气的地质要素（1）气藏具有封闭性弱弹性水
35、驱特征。 （2）产水气藏的水体有限、弹性能量有限，排水采气是可行的；（3）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，故可利用自然能量和人工举升的方法排水。 （4）产水气井井底积液。四川气田历年来排水采气工艺技术的增产天然气量排水量变化图二、目前排水采气工艺主要有下述几种方法：（1）优选管柱排水采气；（2）泡沫排水采气；（3）气举排水采气；（4）活塞气举排水采气；（5）游梁抽油机排水采气；（6）电潜泵排水采气；（7）射流泵排水采气。1、上述 7 种排水采气工艺适应范围分别简述如下优选管柱排水采气：适用于有一定自喷能力的小产水量气泡沫排水采气：适用于弱喷及间喷产水
36、井的排水气举排水采气：适用于水淹井复产、大产水量气井助喷及气藏强排水活塞气举排水采气：适用于小产水量间歇自喷井的排水游梁抽油机排水采气：适用于水淹井复产、间喷井及低压水气井排水。最大排电潜泵排水采气：适用于水淹井复产或气藏强排水。射流泵排水采气：适用于水淹井复产。对出砂的产水气井适2、宜排水采气工艺方法的评价依据应为：（1）取决于气藏的地质特征；（2）取决于产水气井的生产状态；（3）取决于经济投入的考虑。气体临界流速 须为滞止速度 的 1.2 倍，于是有：kpVW2141358103. ZTGpv wffkp选择的油管直径为： 21048141)350()2.1 QpZTGd wffi 将以上
37、导出的两式（运用于实际气井，就可以确定气井连续排液的临界流动参数，正确判断气流排液能力的大小，或选择相宜的新自喷管柱，使气层和油管的工作能重新建立协调关系。三、影响气井举升能力的主要因素气井的临界流速与临界流量反映了气井的举液能力。影响气流举液能力主要有自喷管柱尺寸、井底流压、油管举升高度、临界流量与流体性质等因素。油管举升高度越大，需要的临界流速越大，油管尺寸是影响气井举升能力最重要的因素，气井连续排液的流量与管柱直径的平方成正比。获得相同的临界流速，自喷管柱直径越大，气井连续排液所需临界流量也越大；因此，小直径油管具有较大举升能力，提高井底压力会对气井的举液能力起反作用临界流量是判定气井举
38、升排液能力大小的决定因素之一。四、泡沫排水采气（简称“泡排” ）是针对产水气田开发而研究的一项助采工艺技术，具有施工容易、收效快、成本低、不影响日常生产等优点，日前受到国内外的普遍关注。它的助采作用是通过下述效应来实现的。1泡沫效应：泡沫药剂首先是一种起泡剂，它只需要在气层水中添加100200mg/L，就能使油管中气水两相垂直流动状态发生显著的变化。气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，密度几乎降低 10 倍。如果说先前气流举水至少需要 3m/s 空管气流速度的话，此时只需要 0.1m/s 气流速度就可能将井底积液以泡沫的形式带出井口。2分散效应：在气水同产井中，无论什么流态，都不同程度地有大大
39、小小的液滴分散在分流中，这种分散能力，取决于气流对气液相的搅动、冲击程度。搅动愈猛烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。3减阻效应：减阻的概念起源于“在流体中添加少量添加剂，流体可输性的增加” 。Savins 等人捕捉到这一现象的实际意义，命名为“减阻” ，并定义“减阻率”为： 式中 减阻率；%10pRR未处理流体的压力降，Pa； 经过处理的流体的压力降，pPa。4洗涤效应：泡排药剂通常也是一种洗涤剂，它对井底近区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，疏通流道，改善气井的生产能力。
40、气流速度对泡沫排水的影响图泡沫排水的主要对象是环雾流以下的气泡、段塞、过渡流态，其中尤以段塞流态助采效果最佳流态和浓度与排水量关系图五、气举排水采气气举是通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的能量举升井筒中液体，使井恢复生产能力。气举可分为连续气举和间歇气举两种方式。影响气举方式选择的因素有：井的产率、井底压力、产液指数、举升高度及注气压力等。对那些井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产；对产能及井底压力较低的井，则采用间歇气举或活塞气举。1、连续气举方式主要有如下三种1） 开式气举装置；2） 半闭式气举装置；3） 闭式气举装置2、影响气举排水采气的因素：井的产量。井底压
41、力，产液指数，举升高度，注液压力3、排水气井有如下特点：气井产出腐蚀性流体；高矿化度地层水；高气液比；排液产气方式；井口压和输压；排液量大，动液面深六、电潜泵：是用来强采水，复活各类水淹井，适用于产水量大，扬程高、单井控制剩余储量大的井1、电潜泵排水采气的适用范围： 1）气藏排水采气；2）单井排水采气；3）井场必须具备电源（高、低网路均行；4）井度温度2、电潜泵采水的影响因素：1）气体的影响 2）腐蚀性介质的影响 3）温度的影响 4）套压的影响 5）泵挂深度的影响3、如何确定一个最佳的泵挂深度至今还无确定的标准，目前主要以下面三点综合考虑后决定泵挂深度：（1）能使水淹气井复产；（2）有利于减少
42、天然气对泵的影响；（3）有利于气井复产后从套管环空带水生产。第六章 采气工程方案设计一、采气工程方案设计特点：综合性；特殊性；系统性；超前性；优化性二、采气工程方案设计的前期工作，主要有如下三个方面：导向技术研究和先导性试验；采气工程技术现状调研；重点专题研究三、采气工程方案设计的基本任务采气工程方案设计的基本任务是针对气藏的地质特征和储层性质，在对气井生产系统节点分析和室内岩芯实验的基础上，编制气藏开发的主体工艺方案，并配套形成生产能力，对气藏实施经济有效的开发。四、采气工程方案设计的主体工艺内容完井工程及开发全过程的气层保护技术；射孔设计；气井采气工艺方式与设计；增产措施设计；生产动态监测技术；气井修井和井下作业技术；井下作业配套、其他配套工艺技术；经济分析五、采气工程方案的设计程序主要是指设计的原则和依据、主体工艺法能工案的分析与设计、方案的经济分析及评价，采气工程方案设计程序模式图确定设计原则确定设计依据气藏开发方案指标及试井分析主体工艺方案论证与确定主体工艺方案设计费用计算及经济分析方案综合评价及优选结论气藏类型及特征 环境条件特殊要求财务评价 国民经济评价
