喷射引流技术在丛式井组的应用

2012-11-14胡均志田喜军

石油化工应用 2012年3期

关键词：开井喷射器气井

胡均志，田喜军，徐勇，刘鹏，李耀

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

喷射引流技术在丛式井组的应用

胡均志，田喜军，徐勇，刘鹏，李耀

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

子洲-米脂气田有三组丛式井组，由于井组中各气井压力、产量、储层物性的差异，为避免气井生产中造成的井间干扰，目前井组的生产方式为：间歇、轮换制度，严重制约了井组气井产能发挥。随着气田的不断开发，井组将逐渐增多，本文首次提出在丛式井组井口应用喷射引流技术，使井组中多口气井能够同时、连续生产，以达到提高井组开发效率的目的，为气田丛式井组提供新的、有效的开采工艺，服务气田发展。

子洲-米脂气田；丛式井组；喷射引流

子洲-米脂气田低产气井较多，小于1×104m3/d的气井占总数的30%左右，这些气井大多储层物性差，产能较低，压降速率高，不能够平稳连续生产。大部分气井产都存在不同程度的产液，由于部分气井配产无法满足最小携液流量的要求，低产气井井底极易积液，影响气井产能的发挥，严重情况下可能导致气井被压死。

另外，子洲—米脂气田目前共有三组丛式井组，由于井组中各气井压力、产量的差异，为避免井间干扰，采取“间歇、轮换”生产制度，限制的井组气井的差能发挥。

2009年在榆林气田应用4套喷射引流装置，通过现场应用，证明该项技术能够利用集气站内高压、高产气井引射间歇气井，使间歇气井连续、稳定生产，提高开井时率、累积产气量，具有较好的经济和社会效益。因此依据子洲-米脂气田的特点，首次在丛式井组井口应用喷射引流技术，创新井组采气工艺，为子洲-米脂气田丛式井组及类似气田天然气开采提供理论依据和实践经验。

1 喷射引流技术原理

喷射器的工作原理是利用高压气体引射低压气体，使低压气体压力升高而达到输送的目的。高压天然气经过喷嘴节流，流速加快，压力降低，在混合室形成低压区，低压天然气在压差作用下被吸入混合室与高速气流混合；形成具有一定速度的混合气流，扩散段内升压后外输；整个流动过程满足能量守恒定律、质量守恒定律和动量定理。

图1 天然气喷射装置的结构原理图

2 喷射引流工艺参数计算

2.1 模型建立

考虑一带拉法尔喷嘴及圆柱形混合室的气体喷射器，气体输入端分别连接工作气体（高压气）和引射气体（低压气）的输入管道，输出端连接混合气体的输出管道。压力为Pp的高压工作气体进入喷射器后，经拉法尔喷嘴压力降低，把以压力PH进入接受室的低压引射气体从接受室中吸走，在混合室中两种气体逐渐混合，压力趋于均匀。往下混合气体经过扩散管（扩压段）后，以混合压力Pc从喷射器中流出。

2.2 求解方法

在其他条件一定的情况下分别改变各参数的值，可求得不同参数条件下喷射系数u与混合压力Pc的对应关系，从而作出不同喷射器工作参数条件下的特征曲线簇Pc=f(u)。进而可以对相同其他条件下，某参数对混合压力Pc及喷射器特性曲线的影响进行分析。

对于喷射器混合腔喉部面积与一次气喷嘴喉部面积之比f3/fp*，改变其大小作出特性曲线簇Pc=f（u，f3/fp*）后，将曲线簇与可达到喷射系数计算曲线相关联、比较，可以确定出一定几何尺寸的气体喷射器的最佳工作状态参数。

3 丛式井组喷射引流技术应用

3.1 选井及参数设计

3.1.1 气井选择

（1）高压气井选择，由于井1产能较为一般，井2较井1产量高、生产平稳，能在产量1.5×104m3/d、油压12 MPa下平稳生产。因此，高压气井选择井2。

（2）低压气井选择，井1，以1.0×104m3/d生产压力下降较快，不能连续生产，可作为低压气井，试验时以0.5×104m3/d小产量生产。

3.1.2 喷射装置参数设计高压气井压力、产量直接影响喷射引流效果，以井2为引射气井，高压一次进气压力：11 MPa；进气流量1.5×104m3/d，低压流量：0.5×104m3/d。

3.2 安装流程设计

由于井口安装区域有限，设计流程须满足现场可安装、可操作要求。

3.3 装置现场调试试验

对低压气设计压力为3.0 MPa的情况进行了设计和模拟，得到了不同高压气进气压力和低压气进气压力下装置高压气流量、低压气流量和引射比的变化规律，下面介绍其计算结果。

装置的引射比是低压质量流量与高压质量流量之比，从图3中可以看出，随着高压气压力的增大，装置引射比会出现先增大后减小的趋势，引射比最大时高压气压力为10～12 MPa；但当低压气压力较高时（5.0 MPa），引射比随高压气压力的增大只出现减小的趋势。同时，随着低压气压力的增加，引射比逐渐增大，且二者近似为线性关系。设计工况下，数值模拟得到的引射比为29.6%，与设计值吻合良好。

图2 引射比随高压气压力的变化

图3 引射比随低压气压力的变化

4 效果评价

4.1 气井生产动态

在丛式井组井1、井2井口应用喷射引流技术，以井2引射井1，使两口气井能够同时、连续生产。

4.2 应用效果评价

4.2.1 提高开井时率 2009年7月14日～2009年12月17日井1开井时率为38.54%，井2开井时率为22.88%。应用喷射引流技术后，同期，井1开井时率提高到83.13%，井2开井时率提高到58.78%

4.2.2 提高累计产气量 2009年7月14日～2009年12月17日米40-13井累积产气量为72.8035×104m3，井2累积产气量为52.4937×104m3。应用喷射引流技术后，同期对比，井1累积产气量为134.2566×104m3，井2累积产气量119.5278×104m3。增产气量128.4872×104m3。