井下节流泡沫排水采气机理室内研究.pdf

石油天然气 学报2 0 1 2 年 9 月第 3 4 卷第 9 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y S e p 2 0 1 2 Vo 1 3 4 No 9 井下节流泡沫排水 采气机理室 内研 究 白 吼 ( 呈 叫 。 ) 文守成 ，饶喜丽 ( 长江大学石油工 程学 院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 ) 摘 要 井下节流技术可充分利用地层热 能有效 防止井筒水合 物堵塞，不仅 降低 了生产成本 ，同时也提高 了生产安全 系数 。然而 ，采用井下节流工艺的产水 气井实施 泡沫排水采气工 艺的效果普遍 差于常规 气井。 在 此，主要通过可视化 井下节流模型进行 了多组试 验 ，观察 了泡 沫通过 节流器 时的现象 ，并 对节流 井泡 沫排水规律进行 了分析 。研 究发现 ，泡 沫通过 油嘴时会产 生泡沫堆 积、桥堵 、破裂 以及适 当条件下 二次 起 泡等现 象，且节流后 油嘴上下游起泡能力、含水率 以及 携液 能力呈 一定 的变化趋 势。该研 究对 井下 节 流 泡 沫排 水 采 气工 艺 的 实施 具 有 一定 的参 考 价 值 。 关键词井下节流 ；泡沫直径；泡 沫含水率 ；泡沫排水 中图分类号TE 3 7 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 9 7 5 2 ( 2 o 1 2 )0 9 0 1 4 0 0 4 井下 节流是长庆油 田低成本 战略路线 十大关键技术之一 l 1 ，不仅降低 了井 口及 地面集输 管线 的输送 压 力，同时可有效利用地热对井筒流体加热，防止井筒及地面管线水合物形成，减轻井 口水套炉运作负 荷 。因此 ，该技术 的成 功应 用不仅 提 高了生产 安全 系数 ，同时也 极大 地降低 了生 产成本 。然 而 ，节流 器对 泡沫具有严重 的消泡作用 ，进 而导致 泡沫排水效果急剧 下降 ，甚 至无 效 。长 庆油 田苏 里格 西 区大水 量气井在装有井 下节流器条件下进行 单井泡沫排水 8 6 井 次 2 4口，仅有 5口井 泡沫排水有效 。在此 ，主要 通过室内试验对井下节流泡沫排水采气规律进行研究 ，为现场井下节流泡沫排水提供一定的理论指导。 1 井下 节流泡沫排水模拟试验 1 1试验 设备 试 验设 备 由 7个 部分 组 成 ( 图 1 ) 。 模 拟 井筒 及 安 全 装 置 ： 井筒 采用 透 明 加厚 有 机 玻 璃 材 质 制 成 ，长 2 m，内径 5 0 ram；安 全装 置采 用 不 锈 钢 钢 管 制 成 ，并 在 钢 管 合 适 位 置 设 置 条 形 观 察 口 ，便于 观察泡 沫 排水 采 气 起 泡效 果 。 测 量 装 置 及 取 样 窗 口： 主要 包含 压力 与流量 测量 装置 以及 油 嘴上 下游 取样 口。模 拟 井 底积 液高 温高 压容器 。泡 排 剂注 入装 置 。 中 间容器 ：主要 用 于储 存地 层水 。气 源 ：主要 以氮 气 为气 源 ；井 下节 流 器 ：采 用 1 5 、2 0 、3 、6 ram 共 4种 不 同孔 径 的节 流 器 。 1 2试验 方法 自制泡排剂溶 液 ，浓度为 2 5 ，采用起 泡剂 评价行 业及 国家 标准方法 进行试 验 。试验过程 中采 用氮气为气源 ，湿式流量 计计 量气体流量 ，恒温水浴进行加热。试验温度为 5 0 C。向井筒内注 图 1 模拟井下节流泡沫排水试验装置 入一定量模拟地层水后 ，通入一定气量 ，测定不同直径节流嘴时的节流嘴前后泡沫直径和含水率 ，观察泡 收稿日期 2 0 1 2 0 7 1 0 作者简介白晓弘 ( 1 9 7 5 一 ) ，勇，2 0 0 0 年江汉石油学院毕业，硕士，工程师， 现主要从事气田采气工艺技术研究工作。 通讯作者文守成 ，Te l ：0 7 1 6 8 0 6 0 4 5 7 ；E ma i l ：we n s h 0 u c h e n g 1 2 3 4 1 6 3 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4 卷第 9 期 白晓弘等 ：井下节流泡沫 排水 采气 机理 室内研究 沫在通过节 流嘴时 的变化 情况 ，同时考 察压力 、井 筒积液量 以及 节流嘴孔径 对泡沫排水效果 的影响 。 2 试验 结果分析 试验 结果 见表 1 及 图 2 6 。 表 1 不 同条件下泡沫通过节流嘴 的流动状态及排液量 0 1 2 3 4 5 6 7 油嘴直 径 m m 槲 2 0 加 1 O O 1 2 3 4 5 6 7 油嘴 直径 m m 图 2不 同 节 流 嘴 直 径 节 流 前 后 泡 沫 平 均 直 径 图 3不 同 直 径 节 流 嘴 上 下 游 泡 沫 含 水 率 变 化 规 律 4 00 0 3 00 0 血l2 0 0 0 楚 1 00 0 O O 1 2 3 4 5 6 7 油 嘴直 径 m m 图 4不 同直径节流嘴泡沫携液量 图 5 高气源压力且积液面与节流器相距较小时的起泡过程 根 据表 1 及 图 2 6可得 出以下几 点试 验结果 ： 1 )节流 后泡 沫直 径 明显 增 大 ，且 增加 幅度 随油 嘴直径 减小 而急 剧 增加( 图 2 ) 。节 流前 泡 沫直 径 为 1 7 mm ( 普遍 为 3 5 mm) ，节流后 直径 5 1 7 mm (普 遍 为 8 1 l mm) ，节 流 后 泡 沫直 径 为节 流 前 的 2 4 倍 。 分析认 为 ，节流 后压 力减小 ，是 泡沫 发生 膨胀 的 主要 因素之 一 ，且 减小 幅 度越 大 ，膨 胀 幅度越 大 ；同时，泡沫在通过油嘴时可能出现变形拉长 、液膜变薄等现象 ，由此也可导致节流后泡沫膨胀。 2 ) 由图 3可 以看 出 ，油嘴 上游泡 沫 含水率 普遍 高 于油 嘴 下游 泡 沫 含水 率 。对 于油 嘴上 游 而 言 ，随 加 m 5 O 星 B -且 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 9期 白晓弘等 ：井下节流泡沫排水采气机理室内研究 3 )节 流器下 游二 次起泡 泡 沫直径 明显 增大 ，油 嘴 直径 越小 ，泡沫 直 径 增加 的幅 度越 大 ，且 泡 沫含 水 率越 低 。 4 )气 源压力 越高 ，积 液面 与节 流器距 离越 近 以及油 嘴直 径越小 ，泡沫排 水效 果越 好 。 1 韩丹岫 ，李相方 ，侯 光东 苏里格气 田井下节流技 E 2 3余朝毅 ，李川东 ，雷振中，等 井下节流工艺技术 E 3 田冷 ，何顺利 ，舍治成 苏里格气 田井下节流技术 E 4 3李旭 日，刘建仪 ，张广东 井下节流气井泡沫排水 E 5 3 S Y T6 4 6 5 2 0 0 0 ，泡沫排水采气用起泡剂评价方法 E 6 3 陈宗淇 ，王光信 ，徐桂英 胶体与界面化学 E M3 参考文献 术E J 3天然气 工 ，2 0 0 7 ，2 7 ( 1 2 ) ：l 1 6 1 1 8 在气田开发 中的应用 J 钻采工艺 ，2 0 0 3 ，2 6( 增刊) ： 现场应用E J 3重庆科技 学院学报( 自然科学版) ，2 0 0 8 ， 采气 机理研究 J 天然气勘探与开发 ，2 0 1 1 ，3 4( 1 ) ： E S 3 北京 ：高等教育出版社 ，2 0 0 5 3 1 5 3 1 6 编辑 萧雨 ( 上接 第 1 3 9页) 3 )提高单井产量 ，减少低效井 、无效井井数。以油井为 中心井组 ，以单井效益最大化为 目标 ，从 改善单层开采效果出发，调整注采关系 ，提高高效井在总开井数中的比例 。 4 结 语 利用 主成分 回归 法建 立 的水 驱油 田操 作成本 回归模 型 ，消除 了影 响操作 成本 诸 多因素 间 的多重共 线 性及变量 自身的一阶正序列相关性 ，具有 良好的统计性质。 与 已有操 作成本 预测 模型相 比 ，式 ( 6 ) 在总 结水 驱 开发 方式 特 点 的 基础 上 建 立 ，具有 较 强 的针 对 性 。同时 ，模 型本身定 量 显示 了各 指标 对 水 驱 开 发 油 田操 作 成 本 的 影 响 程度 。由 于综 合 考 虑 了开 发 阶 段、宏观环境等特点 ，且各影响因素数据容易获得 ，更适宜于对整个油田或油区的总体操作成本水平 的 长期 趋势 预测 。不足 之处 在于 ，式 ( 6 ) 是建 立在 历史 数 据 回归 基础 上 的 ，当油 田开 发 方式 或 资 源 丰度 有较 大改 变时 ，不再 适用 。 参考文献 一 张光华，钟水清 ，唐洪俊 ，等 灰色预测模型在油气操作成本预测中的应用 E J 3钻采工艺 ，2 0 0 6 ，2 9 ( 5 ) ：1 2 6 1 2 8 余 祖德，宋朝霞 灰色模型在油气操作 成本预测 中的应用 E J 3石油化工技术经济 ，2 0 0 3 ，1 9( 6 ) ：5 O 5 3 王宝毅，张宝生 改进的灰色模 型在油气成本预测 中的应用 E J 3天然气工业 ，2 0 0 6，2 8( 6 ) ：1 4 9 1 5 0 孙旭光，张兆新 ，白鹤仙 ，等 灰色理论 在克拉玛依油 田操作成本预测中的应用 E J 3新疆石油地质，2 0 0 5，2 6( 6 )：7 0 4 7 0 6 周超 ，王秀芝 组合预测在油气操作成本预测 中的应用 E J 3西南石油大学学报 ( 社会科学版) ，2 0 0 9 ，2( 4 ) ：2 7 2 9 陈武 ，钟水 清，唐洪俊 ，等 油气操作成本预测 方法研究 E J 3钻采工艺 ，2 0 0 6 ，2 9( 5 ) ：7 3 7 6 李志学，芦伟 油 田生产成本项 目的聚类 特征及其动 因研究 J 国际石油经济 ，2 0 0 9 ，( 4 ) ：6 6 7 0 胡永乐，王燕灵 ，杨思玉 ，等 注水油田高含水后期开发技术方针的调整 E J 3石油学报 ，2 0 0 4 ，2 5( 5 ) ：6 5 6 9 李志学，芦伟 我国油田生产成本 的结构特征及其与国外的对 比 E J 3资源与产业 ，2 0 0 8，1 0 ( 4 ) ：4 0 4 6 邴绍献 ，李 志学 ，王兴科 国内外油田生产成本结构对 比分析 E J 3中国石油大学学报 ( 社会科学版) ，2 0 0 8 ，2 4( 5 ) ：5 9 丛淑燕 油气 田企业实施作业成本管理的简要论证 E J 3石油天然气学报 ，2 0 0 5 ，2 7( 2 ) ：2 6 7 2 6 8 王静龙 多元统计分析 M北京 ：科学 出版社 ，2 0 0 8 编辑 萧雨 6 q 弘 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m