低压低产气井排水采气工艺技术分析

2024-05-21赵一心孟遥李洋李泽

石化技术 2024年3期

赵一心孟遥李洋李泽

陕西延长石油（集团）有限责任公司气田公司陕西延安 717300

低压低产气井是指井底流体压力较低、产气量相对较小的天然气井。这类气井通常由于气井底部压力不足以使天然气上升到地面，导致产气困难。排水采气工艺是一种用于低压低产气井的技术方法，旨在提高井底压力，促进天然气的上升和分离。通过选择合适的工艺和设备，例如机抽排水工艺、柱塞举升排水工艺、泡沫排水工艺、螺旋泵排水工艺和超声波排水工艺等，来改善低压低产气井的采气效果。这些工艺可以提高井底压力、增加气体上升力、减小液柱对产气的抑制等，从而提高采气效率和经济效益。

1 低压低产气井排水采气的工艺特点

1.1 井底流体压力较低

低压低产气井的井底流体压力通常较低，一般处于较低的范围内，可能小于地面大气压。在气井中，井底的气体压力相对较低，压力差较小。这种低压状态会对气井的产气量和采气效率产生影响。在低压情况下，气体的压力差较小，导致气体无法充分驱动流体的上升速度，从而影响采气的效果。因此，针对这种情况，需要采用合适的排水采气工艺，以克服低压带来的困难，并提高气井的产气量和经济效益。

1.2 产气量相对较小

低压低产气井的产气量通常相对较小，即每天产出的天然气量较少。这是由于井底的气体压力较低，导致气体的流动能力和推动力受限，难以将更多的气体从地下储层中抽采至地面。这种情况下，需要采取合适的排水采气工艺，通过调节井底压力和控制气液流动状态，使得气井产气量得以提高。常见的工艺包括气液两相排水法和气气两相排水法等，通过优化工艺参数和设备设计，可以最大限度地提高低压低产气井的产气量，提高资源利用效率。

1.3 气液两相流动复杂

低压低产气井中，气液两相的流动状态比较复杂。由于井底流体压力低，产气量小，气液两相在井筒中的分布和流动方式会受到多种因素的影响，包括气体泡沫、液滴和气液混合相等。这导致了气液两相之间存在不均匀分布，不同深度和孔隙度的地层含气饱和度和气液比例也会不同。这种复杂的气液两相流动状态给排水采气工艺带来了一定的挑战，需要采取合适的措施来优化气液分离和排出气井的过程，以保证排水采气工艺的稳定运行。常见的措施包括设置检流器或者选流器来控制气液两相的分层和流动状态，保证含气水能够优先排出，提高气井的采气效率和产能[1]。

2 排水采气的基本原理和工艺流程

2.1 排水采气的基本原理

排水采气是一种采用液柱排水的方法，其基本原理是通过在低压低产气井中注入液体，形成液柱，并利用液柱的压力差，将地下的天然气从井底推至地面。液柱可以增加井底的压力，提高气液流动的推动力，从而增加气井的产气量。在排水采气过程中，通过调节液柱的高度和密度，控制液体的流动速度和压力，以及合理选择液柱体系，实现气体和液体的分离和排出。排水采气工艺还可以通过调整液柱上升速度和液柱与气流的接触面积，提高气液分离效果和采气效率。基于液柱排水的基本原理，通过合适的工艺和装置设计，可以克服低压低产气井的困难，提高气井的产气量和经济效益。

2.2 排水采气的工艺流程

一般情况下，在低压低产气井中注入一定量的液体（通常是水），形成液柱。液柱的高度和密度需要根据井底流体压力和地层情况进行调整。液柱下降至井底，增加井底的压力。液柱的下降速度需要适当控制，以避免液体溅出井口或形成气液混合相。通过调节排水泵的速度，液柱开始上升。液柱的上升可以形成气液两相的流动，将地下的天然气推至地面。上升的气液两相进入分离器，通过重力分离或其他分离装置，将气体和液体进行有效分离。分离后的天然气从分离器中排出，进入气体收集系统，供应给管道或其他用途。分离后的液体经过处理，包括除气、过滤等工艺，以去除其中的气体和杂质，使其可以回收利用或排放[2]。

3 低压低产气井排水采气工艺

3.1 机抽排水工艺

机抽排水工艺利用机械力抽取液体，形成液柱，从而增加井底压力，推动天然气上升到地面。具体步骤包括注液、液柱下降、液柱上升、气液分离和气体排放等。通过控制液柱高度和抽水速度，可以调节排出液体和采气量。机抽排水工艺操作简单、容易控制，适用于低产气井。但是，机抽排水存在一些局限性，如对井口压力要求较高、容易产生堵塞等问题。因此，在应用机抽排水工艺时，需要根据气井实际情况和需求，综合考虑工艺优缺点，选择合适的操作方式和装置，以提高采气效率和经济效益。

3.2 柱塞举升排水工艺

柱塞举升排水工艺通过在气井中使用柱塞抽取液体，形成液柱，然后通过柱塞的举升运动将液柱送至井底。液柱的增压作用可以推动天然气上升到地面。柱塞举升排水工艺简单、易于操作，适用于低产量气井。该工艺的关键是控制柱塞的升降速度和液柱的高度，以调节排出液体和采气量。

3.3 泡沫排水工艺

泡沫排水工艺通过在气井中注入泡沫液体，利用气泡的浮力和泡沫的黏性，在井中形成较轻的液柱，从而增加井底压力，推动天然气上升到地面。泡沫排水工艺适用于低产量气井，具有较好的排水效果。使用泡沫液体可以有效降低液柱密度，减轻液柱对井底产气的抑制作用。该工艺的关键是控制注入泡沫液体的浓度和量，以达到最佳的排水效果[3]。

3.4 螺旋泵排水工艺

螺旋泵排水工艺是通过螺旋泵的旋转，将液体从井底抽出形成液柱，并推动天然气上升到地面。螺旋泵排水工艺适用于液体中含有较多的杂质和颗粒物的情况，具有较好的排水和清淤效果。该工艺的关键是选择合适的螺旋泵型号和转速，以及控制抽水速度和液柱高度。通过调节这些参数，可以达到最佳的排水效果。螺旋泵排水工艺操作简单、可靠，并且对井底产气的影响较小。

3.5 超声波排水工艺

超声波排水工艺通过在井筒中传输超声波，产生振动效应，从而改变液体的黏度和表面张力，增加液体与气体之间的接触面积，促进气体的上升和分离。超声波排水工艺具有高效排水、清除堵塞、提高采气效率的优点。该工艺的关键是选择合适的超声波频率和功率，以及控制超声波的传输和振动效果。通过调节这些参数，可以达到最佳的排水效果。超声波排水工艺操作简单、无需添加化学药剂，并且对井底产气的影响较小。但超声波排水也存在一些局限性，如传输距离受限、对井筒材料要求高等问题。因此，在应用超声波排水工艺时，需要综合考虑气井实际情况和需求，选择适合的超声波设备和参数，以提高排水采气效率和经济效益。