氣井積液是指氣相不能提供足夠的能量使井筒中的液體連續流出井口時,氣井中將出現積液。液體的聚集將增加對氣層的回壓, 並限制井的生產能力。
基本介紹
- 中文名：氣井積液
- 外文名：gas well liquid loading
- 原因：地層壓力、氣井產能下降
- 危害：限制井的生產能力
- 排出方法：活塞氣舉、小油管等
- 判斷方法：壓力梯度法等
原因,判斷方法,直觀分析,壓力梯度分析,能量,綜合分析,排出積液方法,
原因
氣井在生產後期，由於地層壓力、氣井產能下降，井筒溫度梯度增大，因溫度下降導致天然氣中的部分成分在井筒內凝析而形成凝析液，而氣井產氣量又不足以帶出該部分凝析液時，凝析液就回落至井底，產生井筒積液。凝析液積液對氣井生產影響較地層液積液大，在純氣井出現凝析液積液的初期，地層壓力相對較高的情況下，積液達到一定程度後氣井可以靠自身能量帶出積液。
判斷方法
直觀分析
典型的積液症狀：生產油套壓差異較大、產氣量波動或降低、產水量不穩定、井口溫度降低、產液量降低等。
當氣井關井以後，如果油套壓在較長的時間內不平衡，而套管又無泄漏等現象，則表明井筒、油管鞋處有積液的可能性。開井後，如有大量液體產出，或放空提噴有液體從井內產出，表明油套不平衡是井底積液所致。
壓力梯度分析
許多氣井常規試井測試表明，油管鞋附近常常表現出壓力梯度異常現象，即其梯度超過純氣柱的梯度。純氣柱壓力梯度一般不超過0.2MPa/100m，超過我們就可初步判定井筒為氣液柱或井底有積液現象，梯度越大說明積液越嚴重。
能量
Turner , Hubbard 和Dukler 分析了兩種氣井排液的物理模型:
( 1 ) 液體膜沿著管壁運動;
（2）在高速氣流中心夾帶液滴。
這兩種模型在實際上是存在的, 而且氣流中夾帶的液體和液膜之間將會不斷交換。Turner 等人用礦場資料對這兩個模型進行了檢驗, 得出氣體連續排液所需的最低氣體流速或最小氣體流量公式:
式中：
v———油管內氣帶液滴上行所需的最低氣體流速, m/ s;
σ———氣水表面張力, N/ m;
ρw———水的密度, kg/ m3 ;
ρg———氣體密度, kg/ m3 ;
Q———油管內氣帶液滴上行所需的最小氣體流量( 標態下) , km/ d;
T ———氣體溫度, K;
p———氣體壓力, MPa;
Z———氣體壓縮因子;
D———油管內徑, m。
綜合分析
在實際生產過程中，分析判斷井筒積液一般採用各種分析方法進行綜合分析。通常首先進行直觀分析和壓力梯度分析，如：產量突然下降、井口出現液體段塞、井筒壓力梯度變化巨大、井口溫度降低、產液量降低、油套壓在較長時間不平衡等；再理論計算，通過理論臨界攜液流量和實際生產情況的對比分析等判斷井筒是否存在積液的可能性。
排出積液方法
許多氣井沒有足夠的能量使井筒內液體連續流動, 因而這些井中將出現液體的積聚。日產氣量和套管壓力的波動反應了氣井中液體積聚的特徵, 套管壓力經常會上升到能夠使油套管環形空間中積聚的液體進入油管, 然後噴出到地面。如果不能達到足夠的套管壓力, 井將被壓死, 這時必須要用抽汲等方法使它復活。液體流入的另一個徵兆是出現異常高的套管壓力, 高於油管流動壓力1.38 MPa 的套管壓力是液體過渡積聚的一個跡象。井底流動壓力測量和油管壓力曲線也可以用來確定液體積聚的趨勢。
排出氣井中積液的方法主要有以下五種: 游梁式抽油機、活塞氣舉、小油管、流量調節器和皂類注入。
1. 游梁式抽油機
用游梁式泵從氣井中排液時, 液體從油管中排出, 而氣體則從環形空間采出, 把油管下到儘量接近射孔處, 最好是下到射孔段以下。這樣不但消除了多相流損失, 而且由於環空流動區域大, 使摩擦損失減到最低程度。油層回壓在理論上可減到管線壓力加上環空氣柱的壓力。氣井可以最大的流量開採, 並且可開採到油層最終枯竭壓力。但是, 根據以往的經驗,採用這種方法將使氣井的安裝、操作、保養費用都比較高。
這種方法一般套用於:
(1 ) 產量受井筒液體積聚影響的井或在生產油管中多相流壓力損失較高的井;
(2 ) 通過消除過量的回壓而使產量遞增的收益足以補償泵的安裝及操作費用。比較適宜的井是氣液比太小, 不足以使柱塞正常舉升的井, 或保持油管天然自噴的氣流量或壓力不足的高產液量井。
游梁式泵不靠氣體速度舉升液體, 對淺井是很便宜的; 但對於深井或高壓井則變得不經濟了。而對氣體產量低、液體產量大於每天1.6 m3的井效果最好。
2. 活塞氣舉
氣井中排液的一個較好的方法是用活塞氣舉。把一個帶有閥的鋼質活塞下入油管中, 油管的底部有一個開孔, 使氣體和液體通過它進入油管。當活塞在油管底部時,油管是關閉的, 井中的全部產出物進入環形空間。此時套管壓力恢復, 並在環形空間中積聚能量, 以便推動活塞並將其上面的液體舉到地面。為了控制活塞運動的周期, 也可以在出氣管線上安裝時間脈衝器操縱的電動閥。活塞到達地面後, 利用緩衝器打開活塞上的閥, 在預先設定的時間間隔內允許井口產物流出。活塞氣舉是排除氣井中積液最成功的方法之一, 尤其是有地面控制器時更好。
3. 小油管
套用小油管的目的是減小流動截面積, 增加氣流速度, 以便把液體帶到地面。這是防止氣井中積液很成功的方法。Libson 和Hehry 的礦場經驗報告指出, 至少要有300 m/ min 的氣體速度, 才能使液體以霧狀流的方式連續排出。
4. 流量調節器
流量調節器實質上是一個帶有時間控制裝置的氣舉閥, 並按照間歇氣舉原理工作。由於氣體漏失和液體回流, 這種流量調節器不會保持穩定的產量。地面流量調節器與活塞氣舉結合要比時間調節器好, 地面流量調節器工作原則是使氣井自噴到出現低於臨界氣體速度時為止, 然後使氣井關閉。具有在短期內能恢復到高於臨界氣體流速的井是採用臨界速度控制法最好的選擇對象。
5. 皂類注入
