低产积液气井气举排水井筒流动参数优化

更新时间:2019-08-28 来源:工程论文 点击:

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摘要:苏里格气田气井具有低压、低产、产水、携液能力差等特点,由于井筒积液严重,部分气井出现压力和产量下降过快的现象,制约了气井的正常生产,因此有必要选择合适的排水采气措施来清除井筒积液。然而,排水采气井筒多相流体流动的机理较复杂,目前,排水采气措施的参数(如气举的注气量)设计多是依靠经验或利用较简单的临界携液流量等参数确定的,针对整个排水采气井筒气液流动规律的变化及能量损失的研究较少。文中通过采用数值模拟和实验模拟研究相结合的方法,对苏里格气田低产积液气井气举前后整个井筒气液流动规律进行分析,并根据注气量对井筒压降和气举效率的影响,确定适用于苏里格气田气井气举复产的最优注气参数,为选择合适的排水采气措施提供了理论指导。
  关键词:低产气井;积液;气举;井筒流动规律;流型;井筒压降

  苏里格气田是一个低压、低渗、低丰度岩性气藏,气井普遍具有低压、低产、产水、携液能力差等特点。以苏6井区为例,截至2013年3月,该区累计投产气井273口,平均单井产气0.86x104 m3/d,产水0.32 m3/d,水气比0.36 m3/104 m3。目前,多数气井已进人低压低产期,由于井筒积液严重,部分气井出现压力、产量下降过快现象,制约了气井的正常生产。气举作为苏里格气田一项主要排水采气措施,是维持气井正常生产的重要手段。掌握整个井筒不同位置气液流动规律的变化和能量损失机理,对提高气举效率及参数优化具有重要意义。
  目前,气举排水采气方面的研究,主要集中在利用较简单的临界携液流量等参数来设计注气量,或根据给定的设备条件和气井流人动态进行气举设计而针对整个井筒流动规律的变化及能量损失的研究较少,因此有必要对此进行深人分析和研究。本文利用井筒多相流动计算软件PIPESIM,建立了井筒气液两相流计算模型,采取井筒分段迭代求解算法,对气举前后的井筒流动特征参数进行了计算;重点研究了气举过程中从井底到井口整个井筒的气体流速分布、持液率分布、流型分布及沿程压力分布等规律,同时还分析了举升能量损失(包括重力损失和摩擦损失)的变化情况。
  首先根据苏里格气田气井实际的井身结构,建立以井底为人口、井口为出口的垂直井筒气液多相流计算模型。模型中气层中深3 321.40 m,油管直径6.23cm,下人深度3 298.60 m,套管直径13.97 cm,下人深度3 458.04 m;井口温度20℃,井底温度104℃1.2拟合多相流动规律计算方法目前,计算井筒多相流动规律的方法有很多如Beggs&Brill Revised, Hagedorn&Brown , Orkiswski方法等,但这些方法都有各自的适用条件,因此有必要选出适合苏里格气田气井流动的井筒多相流动的计算方法。本文根据现场提供的流压测试资料,对各井筒多相流动计算方法算出的压力分布进行拟合。
  由于注人高压气体,增加了井筒中的气体流速,使得气体的携液能力增强,井筒气液分布更加均匀,将积液排出井口,持液率随之减小。    为了验证气举井筒气液两相流动计算模型的分析结果,本文建立了井筒气液两相流实验装置,对气举时的井筒流动规律进行了模拟分析:
  该实验装置选用长度为Jrn、直径为O.U3,的垂直管道模拟垂直井筒,下端人口处分别注人一定流量的气体和液体,模拟注气量和产水量,并在管道人口和出口处安装压力表,分别汁量人口压力和出口压力。
  通过增加人口气体流量(注气量),同时观察出、人口压力及井筒流型的变化,模拟气举时的井筒气液流动,分析井筒流型变化、举升效率及井筒压降变化。随着注气量的增加,井筒流型由泡流逐步过渡为段塞流和环雾流;在举升效率方面,泡流最低,段塞流最高,环雾流状态下举升效率随注气量增加而减小;在井筒压降方面,随着注气量变大,流型从泡流变化为段塞流,井筒压降逐渐降低,继续加大注气量,流型从段塞流转变为环雾流,随着注气量增加和流型发生变化,井筒压降先减小,后来逐渐增加,即存在一个适中的注气量,能使井筒总压降达到最低。当注气量增加到一定值后,井筒压降随注气量增加而逐渐增加。最小井筒压降对应的注气量值即为最佳气举注气量。

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