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第四章 超声雾化排水采气工艺技术
第一节 超声雾化原理及国内外应用情况
在天然气开采过程中，人们都希望从地层进入井底的水及其它液体能够及时地被气流携带到地面，从而避免液体在井底聚积增大井底回压、降低产气量，气井积液严重时会被积液压死停产。在实际生产中，气体从井底流向井口时，随着温度和压力的变化，水和烃类从气流中凝析出来，井底或多或少总有积液。气井产量越低携液能力越差，井底积液越多，因而排液采气是低产气田开采所面临的一大生产问题。
目前，国内外所采用的排液方法主要有三大类：一是气体动力学方法，包括周期性放喷、小油管、虹吸管吹洗等；二是化学方法，包括注入泡沫活性剂等；三是机械方法，如柱塞举升、深抽泵等。超声雾化作为一种新的排水采气工艺，相对于其他技术具有以下技术优点：1、不伤害油气层；2、依靠气井自身能量连续排液；3、无需外界能量，节约地面能源；4、不受积液介质的影响；5、超声旋流雾化排液装置下入井内不压井、不动管柱作业，用软钢丝实现投送和打捞，整套装置的动作在油管内实现，安装、管理方便等。
超声雾化排水采气是将一套超声波雾化装置，利用钢丝作业下入并卡定在井内油管的设计深度，借助天然气流动能量，将大液滴打碎、雾化。超声雾化是利用超声能量使液体形成细微雾滴的过程。雾化方式是处于振动表面的薄液层在超声振动的作用下激起毛细-重力波。当振动面的振动幅度达到一定值时，液滴即从波峰上飞出成雾。在较低流速的气流带动下，雾滴更容易从井内携带出来。雾滴直径可由式（4-1）近似计算：
…………………………………………（4-1）
（4-1）式中：T——液体的表面张力系数；
ρ——液体的密度；
f——声振动频率；
α＝0.3。
由式（4-1）可见，改变频率可方便地控制液滴直径的大小。另一方面可以由杨川东的理论得到气体流速与液滴直径的关系是：
……………………………………（4-2）
（4-2）式中：——液体密度，kg/m3；
——气体密度，kg/m3；
d ——液滴直径，m；
——气体流速。
从式（4-2）可以看出，气体携液流速与液滴直径的平方根成正比，即液滴直径与携液流速平方成正比，液滴直径增大，携液流速将大幅增加；反之，只要将液滴直径变小，需要的携液流速将大幅减小。
由（4-1）、（4-2）两式可得到Vg与频率f的关系是：
………………………………（4-3）
可见，气体流速Vg与频率f的三次方成反比，即发声装置发出的超声波频率越高，则需要的携液流速越低。
超声雾化装置中，采用了“亥姆赫芝哨”来产生超声波。“亥姆赫芝哨”是一个简单的共振器，由两个腔体组成（如图4-1）。由流体流动速度差形成扰动发声，其发声的基波频率（频率越高，雾化液滴的直径越小）由腔体决定，为：

V
V

图4-1 亥姆赫芝哨示意图
式（4-4）表达了“亥姆赫芝哨”发出的超声波频率与其尺寸之间的关系。可以看出，只要尺寸V足够合适，在足够气流速度差驱动下，能够发出足够高频率的超声波，就能将液体击碎成微米级直径的液滴，此时只需要相对较低的气体流速就能够将井底积液携带出井筒，实现排水采气的目的。
………………………………………………（4-4）
（4-4）式中c——：声速；
V——：空腔体积；
R——：与腔连接管有关的系数。
为了能让“亥姆赫芝哨”在气液混合流动环境下能够发声，在流体流过“亥姆赫芝哨”之前采用了一个能够产生双旋流的分离装置将气液分离，使流过“亥姆赫芝哨”的流体为气体，且旋流分离装置也有一定破坏液体表面张力使液滴破碎的作用；最后分离后的气和分离后的液再经过一雾化喷嘴（图4-2）再次雾化，三重作用使液体充分雾化。
图4-2 雾化喷嘴示意图
资料表明,现有超声波技术应用于油气开采时主要集中在油井的解堵、稠油降粘、清蜡、除垢等领域。近几年，我国超声雾化排水采气技术逐渐发展，中原油田已经开展了应用试验,大牛地气田也进行了6口井的试验,取得了较好的排液及提高气井自喷稳产期的效果。
第二节 超声雾化装置及施工程序
一、超声雾化装置
超声雾化装置主要由雾化喷嘴、交叉分离头、锥状旋转分离器、柱状旋转分离器、密封装置、打捞头、凸轮卡定器等组成。整套结构动作是通过钢丝、加重杆剪断不同直径的剪钉，在油管内部实现凸轮卡定、密封。
图4-3 超声雾化装置结构图
装置卡定密封后气液混合物流经柱状旋转分离器，气液经初步分离后进入锥状旋转分离器加速，分离后的气体和液体经交叉分离头进入雾化喷嘴喷出，液体雾化成微小颗粒足以被气体带出地面，实现雾化排液采气，防止气井积液、延长气井稳产期。
二、超声雾化装置施工程序
1、收集气井资料，编写施工方案；
2、关井，用录井钢丝下Ф59mm通井规通井到预定井深，通井合格；
3、用录井钢丝下卡定器座封于预定井深并丢手；
4、组装超声雾化装置（安装计算好的气嘴），下入井内投放并卡在卡定器上；
5、开井恢复生产，进行超声雾化排水采气试验，进行生产优化。
第三节 超声雾化选井条件、优点及适应性分析
一、优点
超声雾化排水采气技术适用于深层、低渗气藏，有一定能量，但产气量相对较小，不足以将井内的液体完全带出地面的气井（将要积液的气井或靠激动式放喷排液维持正常生产的气井），将雾化装置下到积液位置，利用机械、气动、超声波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形成雾状流，减少滑脱损失，提高自身携液能力，提高排液效率，达到防止气井积液、延长气井稳产期的目的。
超声雾化具有以下技术优点：
1、不伤害油气层；
2、依靠气井自身能量连续排液；
3、无需外界能量，节约地面能源；
4、不受积液介质的影响；
5、超声旋流雾化排液装置下入井内不压井、不动管柱作业，用软钢丝实现投送和打捞，整套装置的动作在油管内实现，安装、管理方便等。
二、选井条件
超声雾化选井条件如下：
1、通井合格，油管内径Φ62mm；
2、井深2500—3500m；
3、日产气5000—20000m3 ；
4、日产液不大于10m3；
5、将要积液的气井；
6、靠激动式放喷排液维持正常生产的气井。
三、适应性分析
大牛地气田目前共有生产井714口，井深一般为2500-3500m，油管内径为Φ62mm的气井占生产井的80%左右，大部分气井日配产在0.5×104m3/d至2.0×104m3/d之间，日产液0.1m3至12m3不等，平均约0.5m3/d。气田中产量在1.0×104m3/d以下的气井约占总井数的55％，这部分井普遍携液能力差，井底积液较多，需要采取排水工艺措施才能维持生产。从以上情况分析可知，大牛地气田很多气井的条件适合超声雾化工艺要求。
第四节 超声雾化工艺设计方法及制度优化
一、设计方法
超声雾化工艺设计原则和设计思路：不压井、不动管柱作业，用软钢丝实现投送和打捞，整套装置的动作在油管内实现。
井下配套工艺技术：（1）支撑装置:接箍式油管卡定器；（2）投送装置:投送接头；（3）打捞装置:弹簧爪打捞筒。
超声旋流雾化器的技术参数：最大外径：Φ57mm；总长度：850mm；雾化直径：SMD78-88μm；雾化程度：≥93.6%。
二、下入深度和气嘴大小计算
1、气流持液率对装置的影响
持液率,又称真实含液率或截面含液率，它是指在水气两相流动过程中，液相的过流断面面积Al占总过流面积A的比例，即盒=Al/(Al+Ag)。
如果井内气流持液率太高，双旋流分离器将不能有效将气液分离，没有足够的气体驱动，超声雾化装置将不能发挥作用。如表4-1、图4-4为DK16井2007年3月1日，也就是试验制度1的最后一天所测得压力梯度数据，可以看出在井深1278米以下井内流体密度明显变大，超声雾化装置处流体持液率高达83％，该制度的流速无法及时把超声雾化装置位置的流体持液率保持在较低的水平，超声雾化装置无法正常发挥作用，该生产制度下积液严重。
表4-1 DK16井2007年3月1日井流压梯度测试数据表
停点深度（m）
压力（MPa）
温度（℃）
流压梯度（MPa/100m）
流温梯度（℃/100m）
0
10.002
9.998

500
10.403
24.703
0.080
2.941
1000
10.801
42.617
0.080
3.583
1500
12.075
57.156
0.255
2.908
2400
16.175
78.516
0.456
2.373
2500
16.819
81.088
0.644
2.572
2550
17.233
82.516
0.828
2.856
井深1287m处流体明显密度变大

图4-4 DK16井2007年3月1日流压线性回归曲线
经过调整后，制度3的流体流速虽然低于正常的临界携液流速近一半，但其流速就能够保持超声雾化位置的流体持液率在比较低的水平，持液率在32%左右，超声雾化装置可以有效工作，使液体雾化。可以得出的经验是，超声雾化装置在持液率30%左右运行才能发挥较好效果，过高则效果不好。表4-2、图4-5是在2007年6月5日，即在制度3末期测得的流压梯度测试数据及线性回归曲线图。

图4-5 DK16井2007年6月5日流压线性回归曲线图
表4-2 DK16井2007年6月5日流压梯度测试数据表
停点深度（m）
压力（MPa）
温度（℃）
流压梯度（MPa/100m）
流温梯度（℃/100m）
0
10.348
27.77

500
11.121
25.761
0.155
-0.402
1000
12.019
43.6
0.180
3.568
1500
13.139
57.776
0.224
2.835
2350
15.459
77.641
0.273
2.337
2450
15.735
80.132
0.276
2.491
2550
16.044
82.446
0.309
2.314
2、下入深度对装置的影响
气井在一定气产量下，井内油管内的持液率是随井深位增加而增加的。图4-6是PIPESIM软件对DK16井制度3生产制度条件下的生产状态进行模拟后，得出的井深与持液率的关系曲线。可见在2555m处持液率为30%左右，与实际相情况相符。如果把超声雾化装置下入深度上移，能够将液体有效雾化的瞬时流量可以进一步减小。
鉴于此设想2007年选D47-30井进行了超声雾化工艺的实验。利用PIPESIM软件对生产状态进行模拟分析后，设计D47-30井超声雾化装置下至井深1770m进行试验。通过D47-30和DK16数据对比发现，雾化装置下入深度减小，装置上部持液率减小，相对较小的瞬时流量就能够有效雾化装置上部的积液。但是，如果超声雾化装置下入过浅，装置以下的积液过多会造成井底回压过大，不利于长期生产。因此，装置下深应当尽量接近油管底部。雾化装置安装后开始运行初期，可能会遇到持液率过高导致雾化效果不佳的情况，可采取短时间提产帮助排除积液降低持液率2～3次；若持液率此后仍然升高导致雾化效果不佳，那么只有上提装置到持液率为30％左右（根据流压测试数据）处运行。
图4-6 DK16井在制度3条件下井深与持液率的关系曲线
3、流速和气嘴大小的影响
从公式4-2、4-3可知，携液流速和液滴直径的平方根成正比，和频率的三次方成反比，频率和液滴直径成反比，即频率越大，液滴直径越小，所需携液流速越小。
从“亥姆赫芝哨”原理和图4-2可知，经过气嘴流速和频率成正比，即流速越大，频率越大。雾化气嘴越小，流速越大，则频率越大。
综上所述，当经过气嘴流速产生的频率足够大时，携液流速就会等于或小于经过气嘴流速，气体就能够顺利的带出积液。
经过气嘴流速、携液流速受到雾化气嘴大小、配产瞬时流量的影响。从实际生产考虑，气嘴不宜小，否则不能够保证气井产量，而且易被井内杂质堵塞。气嘴实际大小尺寸应当比计算值稍微大一些，至少应当保证随着压力的降低，在未来一年内仍然能够保证满足配产需要。
气嘴大小使用下列公式计算：
（5）
式中： qsc——标况下通过气嘴体积流量，m3/d；
p1——气嘴入口处压力，MPa；
Z1——气嘴上游状态下气体压缩系数；
T1——气嘴入口处温度，K；
γg——天然气相对密度；
K——天然气绝热系数；
p2——气嘴出口处压力，MPa。
三、生产制度优化
超声雾化装置借助天然气流动能量，将大液滴打碎、雾化。生产时气体流速过低，雾化装置不能使液滴充分雾化，装置上部积液将越来越多，进而导致装置液压，失去作用。目前还没有发现国内专门论述超声雾生产制度优化的理论。在实际生产中，我们的思路是这样：要想超声雾化装置发挥好的效果，就要保证流过装置的流体有足够的流速；提高流速可以从两方面入手，一是提高气井生产时的瞬时流量，如果气井的产量较低，可采用间歇开井生产的方式，减少生产时间，以提高瞬时流量；二是在满足配产的前提下，尽量减小气嘴尺寸。
气嘴一经计算确定并安装到井下，一般无法改变，除非不能满足配产要求，才会去打捞并重新配置气嘴。在日常生产优化过程，以临界携液流量作为气井瞬时流量的上限（一般气井的流量都达不到），按一定比例逐步减小气井瞬时流量，通过分析各流量下装置的排液效果来确定最佳流量。
DK16井根据李闽公式计算各自的临界携液流量，通过多个生产制度对比，发现采用3/5临界流量作为生产时的瞬时流量，超声雾化装置运行效果最佳。若通过调整气井的瞬时流量达不到3/5临界流量，则尽量使瞬时流量靠近3/5临界流量。
第五节 超声雾化现场应用
一、应用情况及效果分析
“十一五”期间，大牛地气田逐步对超声雾化工艺进行逐步的推广，截止2010年8月底，大牛地气田共有6口井进行超声雾化排水采气试验，分别为DK16、D47-30、D1-1-156、D1-1-122、D35-26和D66-76井。“十一五”前期主要是该工艺的前期试验阶段，探索超声雾化工艺在大牛地气田的可行性，并且确定了超声雾化工艺相关参数以及生产制度的制定，主要在DK16、D47-30井进行试验；“十一五”后期对超声雾化工艺的对边界生产条件进行探索，主要在D1-1-156、D1-1-122、D35-26和D66-76井开展工作。表4-3是现有的6口超声雾化气井基础参数表。
表4-3 超声雾化气井井参数表

DK16
D47-30
D1-1-156
D1-1-122
D35-26
D66-76
投产日期
2004.11.05
2006.11.8
2007.8.20
2006.1.9
2006.11.14
2010.1.2
生产层位
盒3
太2
盒3+山2
盒3+山1+太2
山2+太2
盒3+山1+太2
油管尺寸(mm)
Ø73
Ø73
Ø73
Ø73
Ø73
Ø73
油管下深(m)
2664.27
2428.5
2628
2628.38
2472.7
2566.27
射孔井段(m)
2675.0-2677.0 2690.0-2696.0
2441.5-2444.5
2661.5-2664.5 2802.5-2806
2648.0-2655.0 2669.0-2672.0 2819.0-2824.0 2852.0-2860.0 2877.0-2879.0 2883.5-2886.5
2498.5-2501.5 2572-2579
2585.5-2590.0 2748.0-2750.5 2755.0-2758.0 2811.0-2825.0
无阻流量(104m3/d)
1.25
4.52
4.631
2.7817
3.729
2.5556
安装雾化装置日期
2006.8.1
2007.12.1
2010.7.20
2010.5.7
2010.7.19
2010.7.18
雾化气嘴(mm)
2.8
2.8
3.5
4
3.5
3.5
雾化装置下深(m)
2552
1770
1938
2110
2136
2200
1、DK16井应用效果分析
（1）DK16井超声雾化前生产情况
DK16井于2004年11月5日投产，生产层位盒3，无阻流量1.25×104m3/d，配产0.5×104m3/d，投产时油压21.1MPa，套压21.4MPa。DK16井自投产至2005年底采用乙二醇防堵，效果很差，采气管线水合物堵塞频繁，生产时率只有65％左右。
2005年底，该井进行了注醇改造，采用甲醇防堵，堵塞问题得到解决，生产时率提高至90%以上。DK16井生产基本正常，但携液能力较差，需要频繁进行提产带液才能维持正常生产。
2006年4月开始对该井进行泡排作业，先后使用XH-2-6、UT-11C型泡排剂进行助排。泡排措施在减小油套压差方面取得了一定的效果，仍需要结合提产带液才能维持该井的正常生产，泡排没有取得明显的效果。相关数据和生产情况见表4-4和图4-7。

表4-4 DK16井2006年1-7月生产情况表
时间阶段
日均产气量
（m3/d）
日均产液量
（m3/d）
平均油套压差
（MPa）
日均套压降
(MPa/d)
生产时率
(%)
提产带液
排水工艺
措施
1-3月
6162
0.76
3.6
0.0121
100
44次
提产携液
4-5月
(XH-2-6型)
6248
0.52
2.47
0.0295
99.76
20次
注泡排剂11次
共计86L
6-7月
(UT-11C型)
5821
0.40
1.75
-0.0043
99.08
24次
注泡排剂16次
共计102L
套压
油压
注乙二醇防堵
泡排时
泡排前
图4-7 DK16井超声雾化前生产曲线图
从以上分析中看到，使用超声雾化前气井自身携液能力差，井筒积液多，虽然采取了泡沫排水采气工艺，但泡沫排水效果也不太好，气井生产状况仍然较差。
（2）DK16井超声雾化生产情况
对DK16井进行超声雾化试验适应性分析后，认为该井符合选井条件，于是从2006年8月开始采用超声雾化工艺进行排水采气试验，配产从原来的0.6×104m3/d提高到 0.65×104m3/d。自2007年初，按照李闽公式计算出的临界携液流量的不同百分比，有计划的试验了5种不同的生产制度，生产期间每月进行一次流压测试，通过观察油管内气液分布情况，判断气井是否积液，结合具体生产数据以判断该种制度是否合适DK16井。具体生产制度调整和数据见表4-5和4-6。

表4-5 DK16井生产制度调整表
生产制度
配产(m3/d)
生产时间（h/d）
瞬时流量（m3/h）
备注
制度1
6500
24
270
按临界流量的1/3生产
制度2
6500
16.5
396
按临界流量的1/2生产
制度3
6500
14.5
448
按临界流量的3/5生产
制度4
6500
12.5
520
按临界流量的2/3生产
制度5
6500
8.5
765
基本按临界流量生产
表4-6 DK16井各生产制度生产数据表
制度
产气量(m3/d)
产液量(m3/d)
气液比(m3/m3)
油套压差(MPa)
平均压差(MPa)
日均套压降(MPa/d)
流压测试情况
上部压力梯度
下部压力梯度
制度1
6707
0.70
9581
0.3-8.1
4.4
0.0192
0.123
0.424
制度2
6586
0.64
10291
0.6-5.9
3.2
0.0035

制度3
6519
0.59
11049
0.9-3.8
2.2
-0.0103

0.177
制度4
6557
0.68
9643
1.9-3.9
2.4
0

0.230
制度5
6490
0.43
15093
0-1.4
0.59
0.0435

0.208
从表4-6不同生产数据对比可以发现，生产制度3是对DK16井试验的雾化制度中最为合理的生产方式。生产制度1瞬时流量和日配产偏低，导致油套压差较大，从流压测试情况可知，油管内积液严重，雾化器上部积液形成的回压达到了7MPa，说明DK16井采用超声雾化工艺后瞬时流量下限为270m3/h左右。从2008年2月开始，DK16井一直按照制度3进行生产。

图4-8 DK16井超声雾化生产曲线图
表4-7 DK16井2007年1月15日流压测试数据（制度1）
深度（m）
压力（MPa）
温度(℃)
压力梯度(MPa/100m)
温度梯度（℃/100m）
0
10.547
10.104

500
11.041
25.287
0.099
3.037
1000
11.778
43.164
0.147
3.575
1400
12.838
55.642
0.265
3.120
1600
13.566
60.957
0.364
2.658
1800
14.425
65.979
0.430
2.511
2000
15.405
70.458
0.490
2.240
2200
16.274
75.348
0.435
2.445
2400
17.017
81.099
0.371
2.876
2500
17.407
83.574
0.390
2.475
2685.5
18.194
89.008

（3）DK16井超声雾化工艺前后效果分析
为了充分认识超声雾化工艺的应用效果，对DK16井注甲醇到使用超声雾化工艺前的生产数据（262天）和超声雾化工艺制度3连续生产数据（368天）进行对比分析，见表4-8。
表4-8 DK16超声雾化前后数据对比表
制度
日均产气(m3/d)
日均产液(m3/d)
日均注醇(L/d)
气液比(m3/m3)
生产时率(%)
平均油套压差(MPa)
日均套压降(MPa/d)
提产带液次数
雾化前
6087
0.59
242
10317
99.52
2.76
0.0090
88
雾化后
6496
0.78
129
8328
99.84
1.21
0.0032
0
从表4-8中数据看，DK16井应用超声雾化后各项生产指标全面优于应用之前：
①日均产气量增加7％，压力下降减慢64％，说明气井应用超声雾化工艺后，在产量保持基本稳定的前提下，压力下降速度大大减缓，延长了气井的稳产期。
②日均产水量增加32％，油套压差减小56％，消除了提产带液现象，说明应用超声雾化工艺后气井携液能力明显增强。
③日均注醇量减少47％。气井采用超声雾化工艺后，减少了液态水量；气流经过节流降压，降低了水合物生成温度，从而可降低气井注醇量。说明超声雾化工艺有助于减少注醇量。
（4）2种生产制度采出程度比较
对DK16井假设两种生产制度，一种是不采用超声雾化工艺，以雾化前日均产气和套压降进行计算；另一种是以雾化后日均产气和套压降进行计算。当2种制度生产至气井压力降至目前大牛地气田管网压力4.5MPa为止，分别计算气井的稳产天数、采气量和采出程度。已知DK16井控制储量为0.36×108m3。具体数据见表4-9。
从表4-9可知，当DK16井套压降至4.5MPa时，不用超声雾化工艺的采出程度仅为采用超声雾化工艺的35.85%，可见超声雾化工艺可以起到提高采收率的作用。图4-9分别显示了DK16井是否采用超声雾化工艺生产稳产期的情况，从图中可以清晰的看到采用超声雾化工艺时气井压力下降慢，能够延长气井的稳产期。
表4-9 DK16井是否进行超声雾化生产数据对比表

套压(MPa)
日均套压降(MPa/d)
天数
日均产气(m3)
仍能采气(m3)
自投产采气合计(m3)
采出程度(%)
非超声雾化
15
(2006-7-31)
0.009
1211
6087
7372033
8659389
24.05
超声雾化
11
(2010-5-31)
0.0032
2031
6596
13398125
24147416
67.08
超声雾化回归线
非超声雾化回归线

图4-9 DK16井套压回归线图
(5)与条件相似气井生产情况比较
从大牛地气田中选择和DK16井控制储量、生产层位、平均日产、储层物性相似的气井，按照DK16井雾化前生产时间（633天）和采用雾化后到2010年6月30日为止生产时间（18852小时）分别进行实际的生产数据对比，具体数据见表4-10、4-11、4-12。通过比较可知，DK16井比1-37、1-83井压力下降速度慢，阶段采出程度显示得到提高。由于DK16井压力比其它两口井都高，其最终采收率将会以较大幅度大于1-83井，而接近1-37井。
表4-10 气井储层物性对比表
井号
层位
产层厚度(m)
孔隙度(％)
渗透率(10-3μm2)
含气饱和度(％)
无阻流量(104m3/d)
投产日期
DK16
盒3
11
6.25
0.09
40.8
1.25
2004-11-5
1-83
盒3
9
5.0
0.16
74.1
1.85
2005-8-1
1-37
盒3
11.5
8.92
1.3
60
6.69
2005-9-9
表4-11 超声雾化前气井生产数据对比表
井号
控制储量(108m3)
投产时压力(MPa)
生产天数(d)
生产后压力(MPa)
平均日产(m3/d)
总采气量
(m3)
日均套压降(MPa/d)
采出程度
(%)
油压
套压
油压
套压
DK16
0.36
21.1
21.4
633
13.5
15.4
4764
3015575
0.0095
8.38
1-83
0.33
19.5
19.8
633
11.4
14.9
4874
3085156
0.0077
9.35
1-37
0.34
21.1
21.3
633
15.6
17.4
8618
5455279
0.0062
16.04

表4-12 超声雾化后气井生产数据对比表
井号
控制储量(108m3)
2006年8月1日压力(MPa)
生产天数(d)
2010年6月30日压力(MPa)
平均日产(m3/d)
总采气量
(m3)
日均套压降
(MPa/d)
采出程度
(%)
油压
套压
油压
套压
DK16
0.36
13.5
15.4
1429
10.5
12.8
5544
7922462
0.0018
22.01
1-83
0.33
14.3
16.1
1429
6.4
7.7
4954
7079864
0.0059
21.45
1-37
0.34
17.4
17.9
1429
6.9
7.3
8083
11550742
0.0074
33.97

图4-10 雾化前3口井套压曲线图

图4-11 雾化后3口井套压曲线图
2、D47-30井超声雾化应用情况
D47-30井于2006年11月8日投产，生产层位太2，无阻流量4.52×104m3/d。投产时油压16.3MPa，套压17.2MPa，配产0.7×104m3/d。
D47-30井投产后生产较为稳定，由于自身携液能力不佳，平均每隔6～8天需要连续做泡排4次，每次消耗泡排剂10L，用来排出井底积液维持生产，泡排后该井油压能够缓慢回升。

图4-12 D47-30井超声雾化前生产曲线图
雾化阶段4
雾化阶段3
雾化阶段2
雾化阶段1
根据DK16井超声雾化的成功应用经验，于2007年12月1日对D47-30井进行超声雾化实验。D47-30井超声雾化实验共经过5个阶段，生产数据见表4-13和图4-13。
雾化阶段5
停供关井

雾化阶段5
雾化阶段3
雾化阶段2
雾化阶段1
图4-13 D47-30井超声雾化生产曲线图

表4-13 D47-30超声雾化前后生产数据对比表
阶段
配产(104m3/d)
生产时间(h/d)
瞬时流量(m3/h)
平均油套压差(MPa)
日均套压降(MPa/d)
日均产气(m3/d)
日均产液(m3/d)
备注
超声雾化阶段1
6000
15
400
2.92
0.0044
6189
0.34
约临界流量的53%
超声雾化阶段2
6000
24
250
3.78
0.0079
5555
0.34
约临界流量的33%
超声雾化阶段3
5000
15
333
2.26
0.005
5332
0.29
约临界流量的44%
超声雾化阶段4
5000
12
416
2.54
0.0033
5175
0.19
约临界流量的55%
超声雾化阶段5
5000
8
625
2.28
0.0049
5228
0.15
约临界流量的83%
D47-30采用超声雾化后生产稳定，无需泡排工艺帮助排水，杜绝了降压带液，减少了对储层的伤害。通过5个不同生产阶段的探索，发现当瞬时流量降至250m3/h时，D47-30井油套压差增大，生产情况不稳定。当瞬时流量超过300m3/h时，D47-30能够平稳生产，超声雾化装置能起到较好的作用。
为了充分认识超声雾化工艺的应用效果，对D47-30井应用超声雾化工艺前配产为6000m3/d的生产数据（213天）和超声雾化生产阶段1生产数据（412天）进行对比分析，见表4-14。
表4-14 D47-30超声雾化前后生产数据对比表
制度
日均产气(m3/d)
日均产液(m3/d)
日均注醇(L/d)
气液比(m3/m3)
平均油套压差(MPa)
日均套压降(MPa/d)
提产带液次数
泡排次数
药剂用量(L)
雾化前
6091
0.36
78
16919
1.92
0.0052
1
32
235
雾化后
6189
0.34
148
18244
2.92
0.0044
0
0
0
从表4-14中数据看，D47-30井应用超声雾化后部分生产指标得到优化：
①日均产气量增产100m3，压力下降减慢15%，说明气井应用超声雾化工艺后，在产量基本不变的情况下，有效的减小压力下降速度，延长气井稳产期，提高气井采出程度。
②日均产液量基本不变，油套压差增大52%且处于较高的水平，但是杜绝提产带液和泡排作业，总体评价该井应用超声雾化工艺后气井携液能力略有增强。
③日均注醇量增加89%，堵塞情况未发生。注醇量随着气温的变化而变化，雾化前选择数据没有经过冬季，所以此数据对比可靠性不大。
该井超声雾化工艺试验效果不明显，分析认为仍需要进一步对生产制度进行优化。下一步工作重点是优化该井生产制度、加强流压梯度监测。
3、D1-1-122等4口井超声雾化应用情况
通过DK16和D47-30井前期的生产制度探索，发现超声雾化排水采气工艺能够适应大牛地气田的生产状况，改善气井生产状态。由于DK16和D47-30井生产制度调整中对瞬时流量的要求和气井自身生产能力的限制，2口井大部分生产制度都是采取间歇生产的形式，所取得的成果和经验还不足以推广到整个大牛地气田。
2010年5月份选取D1-1-122、7月份选取D1-1-156、D35-26和D66-76井进行超声雾化排水采气工艺试验，气井24小时连续生产，每一种生产制度下都进行流压测试，以监测井内液体分布情况。当某一种生产制度不能保证气井连续出液或者气井压降较大时进行制度调整。
表4-15 4口井超声雾化生产数据表
井号
制度周期
配产(104m3/d)
瞬时流量(m3/h)
日均套压降(MPa/d)
平均油套压差(MPa)
日均产气(m3)
日均产液(m3)
D1-1-122
5.12-6.16
1.0
417
0.02
2.68
10412
0.75
6.17-8.16
0.8
333
0.0049
2.7
8361
0.51
8.16-8.31
0.7
292
0
3.56
7305
0.19
D1-1-156
7.21-8.21
1.2
500
0.0313
3.47
12562
0.93
8.22-8.31
1.0
417
0
3.09
10472
0.76
D35-26
7.20-8.31
1.0
417
0.0116
2.55
10302
0.68
D66-76
7.19-8.31
1.4
583
0.0364
2.92
14388
0.95
为了进一步说明各井超声雾化生产情况，用各井雾化前1个月生产数据和雾化后生产数据对比，具体数据见表4-16。
表4-16 4口井超声雾化前后数据对比表
井号
采气工艺
日均套压降(MPa/d)
日均采气(m3)
日均产液(m3)
日均注醇(L)
堵塞次数
提产带液次数
降压带液次数
泡排次数
D1-1-122
雾化前
0.0333
7739
0.86
290
2
2
1
1
雾化后
0.0089
8880
0.54
181
0
0
0
0
D1-1-156
雾化前
0.02
9252
0.79
195
0
0
0
0
雾化后
0.0238
12065
0.89
96
0
0
0
0
D35-26
雾化前
0
9179
0.54
90
0
0
0
0
雾化后
0.0116
10302
0.7
92
0
0
0
0
D66-76
雾化前
0.06
12891
1.09
98
0
0
0
0
雾化后
0.0364
14388
0.95
90
0
0
0
0
表4-17 超声雾化前后流压测试情况表
井号
采气工艺
测试时间
油压
套压
上部梯度
下部梯度
D1-1-122
雾化前
2010-4-21
11.6
12.6
0.107
0.265
雾化后
2010-6-15
8.4
12.1

0.21
D1-1-156
雾化前
2009-12-9
9.7
12.8

0.249
雾化后
2010-8-23
7.8
10.9

0.17
D35-26
雾化前
2010-7-9
6.9
9.3

0.204
雾化后
2010-8-10
7.8
9

0.132
D66-76
雾化前
2010-3-18
12
18.1

0.337
雾化后