專利名稱：一種用于油氣井排液采氣的組合式球塞氣舉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣井的排液采氣方法，特別是一種組合式球塞氣舉方法。
技術(shù)背景
邊底水的氣藏、凝析氣藏在國內(nèi)外非常普遍，在開采過程中，隨著采出程度的增 加，往往伴隨著邊底水、凝析油的侵入、形成與產(chǎn)出。凝析水、凝析油、侵入的地層水，對天然 氣的開采危害很大。隨著地層能量的逐漸降低，部分液體無法被攜帶至井口，井底聚集大量 的液體，形成氣井積液。井底積液后，將增加對產(chǎn)層的回壓，使生產(chǎn)壓差降低，降低氣井的生 產(chǎn)能力。隨著氣井產(chǎn)量的降低，攜液能力進(jìn)一步變差，井底積液會在較短時(shí)間內(nèi)惡性增加， 最后導(dǎo)致氣井停噴，即俗稱“氣井水淹”。對于已經(jīng)積液的氣井而言，選擇合理的排水采氣 方法，對于氣藏的持續(xù)開發(fā)、延長氣井的開采壽命十分重要。目前常見的排水采氣方法主要 有，機(jī)抽、泡排、常規(guī)氣舉、優(yōu)選管柱、電潛泵、柱塞氣舉、球塞氣舉等。目前我國西部的一些 氣田，由于埋藏深度較深，出現(xiàn)積液后，其動液面較低，常規(guī)的排水采氣方法往往無法順利 的實(shí)現(xiàn)這類深井的排水采氣，亟需找到一種能夠擁有較高的舉升效率，同時(shí)又具備一定下 入深度和高可靠性的方法。
常規(guī)氣舉方法依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)生流體在井筒中的混合， 利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流入到井內(nèi)的原油舉升到地面。常規(guī)氣舉 的特點(diǎn)是可靠性高，然而隨著深度的增加舉升效率偏低，且舉升深度有限。球塞氣舉方法 由壓縮機(jī)組、地面注氣管線、井下注采管線3個(gè)子系統(tǒng)串聯(lián)組成的一個(gè)封閉系統(tǒng)，其中井下 注采管線采用U型雙油管柱舉升結(jié)構(gòu)，流程中雙油管柱內(nèi)徑相等，在井底用氣液混合器連 接起來，其中一根為注氣與氣舉球下落油管，另一根為球塞舉升油管。球塞氣舉的特點(diǎn)是完 全依靠地面壓縮機(jī)的能量，舉升效率高，然而下入深度有限，一旦要增加舉升深度，則需要 大功率的地面壓縮設(shè)備。目前的組合式球塞氣舉方法主要是針對排液采氣井設(shè)計(jì)的，其主 要工作原理是采用“高低搭配氣舉組合”的方法，充分利用地層能量實(shí)現(xiàn)氣井高效排液。采 用上述球塞氣舉方法的排液采氣井的系統(tǒng)效率偏低、地層能量得不到充分的利用、下入深 度有限、系統(tǒng)的可靠性不高，同時(shí)球塞氣舉對壓縮機(jī)條件要求嚴(yán)格，不易滿足工作條件，因 而機(jī)體經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性差。在解決深井排水采氣的同時(shí)，既能提高舉升效率，又能在增加下 入深度的同時(shí)，不增加地面壓縮機(jī)的啟動壓力，是目前研究的熱點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組合式球塞氣舉方法，可以實(shí)現(xiàn)排液采氣井高效、可 靠的排液采氣。本發(fā)明組合式球塞氣舉方法結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，適合大多數(shù)的排液采氣 井，底部安裝氣舉閥充分利用地層能量，具有較高的舉升效率以及良好的生產(chǎn)效果。
本發(fā)明提供了一種組合式球塞氣舉設(shè)備，它包括U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)、封 隔器4、底部油管7和底部氣舉閥裝置6，其特征在于底部氣舉閥裝置6安裝在底部油管7 上，封隔器4座封在生產(chǎn)套管5上某一部位，底部氣舉閥裝置6、底部油管7和封隔器4之間形成一個(gè)封閉的氣舉舉升系統(tǒng)，封隔器4上部由球塞舉升油管8與注氣與氣舉球下落油管 9組成U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)，底部油管7與U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)之間由氣液 混合器10相連接。
所述的封隔器4可以將生產(chǎn)油管柱分為球塞舉升油管8與注氣與氣舉球下落油管 9組成的U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)和底部油管7。
本發(fā)明提供了一種使用上述設(shè)備的用于油氣井排液采氣的組合式球塞氣舉方法， 特征在于，地層中的流體通過射孔孔眼2中流入井底3，氣體在封隔器4、井底3和生產(chǎn)套管 5之間形成高壓，壓力達(dá)到某一極限時(shí)，高壓氣體則會通過底部氣舉閥裝置6進(jìn)入底部油管 7中，高壓氣體與底部油管7中的流體混合后上升到達(dá)球塞舉升油管8，注氣管道12對氣舉 小球16進(jìn)行增壓，通過投球裝置11進(jìn)入注氣與氣舉球下落油管9，然后通過氣液混合器10 進(jìn)入球塞舉升油管8，氣舉小球16與流體流經(jīng)井口采油樹13，流至集球器14，氣舉小球16 被分離至集球器14中，流體隨輸出管線15流出，投球裝置11繼續(xù)投入小球16，整個(gè)過程周 而復(fù)始。
根據(jù)本發(fā)明的組合式球塞氣舉方法，可以充分利用地層能量，實(shí)現(xiàn)上下組合式的 氣舉排液采氣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理簡單，可靠性高，充分結(jié)合了兩種氣舉方法的優(yōu)點(diǎn)與長處， 適用于大多數(shù)的排液采氣井，該方法能夠充分利用地利用地層能量，實(shí)現(xiàn)高效、高可靠性的 舉升。


圖1是組合式球塞氣舉設(shè)備的示意圖，其中1.產(chǎn)層，2.射孔孔眼，3.井底，4.封隔器，5.生產(chǎn)套管，6.底部氣舉閥裝置，7.底部油 管，8.球塞舉升油管，9.氣舉球下落油管，10.氣液混合器，11.投球裝置，12.注氣管道， 13.井口采油樹，14.集球器，15.輸出管線，16.氣舉小球。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明如說明書附圖所示的組合式球塞氣舉設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備包括U型雙油管柱球塞 舉升結(jié)構(gòu)、封隔器4、底部油管7和底部氣舉閥裝置6。根據(jù)氣井的完井方式，底部氣舉閥裝 置6安裝在底部油管7上，封隔器4座封在生產(chǎn)套管5上某一部位，底部氣舉閥裝置6、底部 油管7和封隔器4之間形成一個(gè)封閉的氣舉舉升系統(tǒng)，封隔器4上部由球塞舉升油管8與 注氣與氣舉球下落油管9組成U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)，底部油管7與U型雙油管柱球 塞舉升結(jié)構(gòu)之間由氣液混合器10相連接。地面設(shè)備主要包括投球裝置11，注氣管道12，井 口采油樹13，集球器14和輸出管線15。地面設(shè)備與組合式球塞氣舉設(shè)備通過氣舉小球16 連接成一個(gè)整體。組合式球塞氣舉方法，其特征在于該方法集合了兩種氣舉方法，利用封 隔器將生產(chǎn)系統(tǒng)分為上、下兩部分，利用地層能量實(shí)現(xiàn)高效舉升。
本發(fā)明的工作過程為地層中的流體通過射孔孔眼2中流入井底3，氣體在封隔器 4、井底3和生產(chǎn)套管5之間形成高壓，壓力達(dá)到某一極限時(shí)，高壓氣體則會通過氣舉閥6進(jìn) 入底部油管7中，高壓氣體與油管7中的流體混合后上升到達(dá)球塞舉升油管8，注氣管道12 對氣舉小球16進(jìn)行增壓，通過投球裝置11進(jìn)入注氣與氣舉球下落油管9，然后通過氣液混4合器10進(jìn)入球塞舉升油管8，氣舉小球16與流體流經(jīng)井口采油樹13，流至集球器14，氣舉 小球16被分離至集球器14中，流體隨輸出管線15流出，投球裝置11繼續(xù)投入小球16，整 個(gè)過程周而復(fù)始。
實(shí)例1 氣井井底發(fā)生井底積液，假設(shè)液體的主要成分是水、油則液體的密度為800kg/m3，重力 加速度為10m2/s，地面壓縮機(jī)的額定工作壓力為35Mpa，阻尼力消耗的能量占輸出功率的 20%，規(guī)定額定工作壓力即為系統(tǒng)啟動所需要的最大壓力，則對于常規(guī)的球塞氣舉而言，理 論上最大的下入深度為H1=Z^X ^-=35 X IO6 X0. 8/800/10=3500 (m)應(yīng)用組合式球塞氣舉方法后，底部氣舉閥與封隔器之間形成獨(dú)立腔室，隨著腔室中的 氣體壓力的不斷增大，氣舉閥逐次打開，氣體進(jìn)入油管中，降低混合液體的密度。假設(shè)混合 后液體的密度為650kg/m3，保持其他參數(shù)不變，對于組合式球塞氣舉方法，理論上最大的下 入深度為H2=AX ^-=35 X IO6 X0. 8/650/10 ^ 4308 (m)根據(jù)實(shí)例1可知，應(yīng)用組合式球塞氣舉方法后，球塞氣舉的下入深度大幅增加。
實(shí)例2:氣井井底發(fā)生井底積液，假設(shè)液體的主要成分是水、油則液體的密度為800kg/m3，重力 加速度為10m2/s，阻尼力消耗的能量占輸出功率的20%，積液的動液面在3000m，要求球塞氣 舉的下入深度至少在3500m，對于常規(guī)的球塞氣舉而言，啟動該系統(tǒng)需要的壓力至少為 Pnl=P gh/η =800 XlOX 3500/0. 8=35 (Mpa)應(yīng)用組合式球塞氣舉方法后，氣體通過氣舉閥進(jìn)入油管中，降低混合液體的密度，假設(shè) 混合后液體的密度為650kg/m3。要求球塞氣舉的下入深度至少在3500m，對于組合式球塞 氣舉而言，啟動該系統(tǒng)需要的壓力至少為Pn2=P gh/η =650 XlOX 3500/0. 8 ^ 28. 44 (Mpa)根據(jù)實(shí)例2可知，應(yīng)用組合式球塞氣舉方法后，同樣下入深度的情況下，由于底部常規(guī) 氣舉充分地利用了環(huán)空氣體的能量，所以球塞氣舉所需的啟動壓力大幅降低，并提高了舉 升效率。
權(quán)利要求
1.一種組合式球塞氣舉設(shè)備，它包括U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)、封隔器(4)、底部油 管(7)和底部氣舉閥裝置(6)，其特征在于底部氣舉閥裝置(6)安裝在底部油管(7)上，封 隔器(4)座封在生產(chǎn)套管(5)上某一部位，底部氣舉閥裝置(6)、底部油管(7)和封隔器(4) 之間形成一個(gè)封閉的氣舉舉升系統(tǒng)，封隔器(4)上部由球塞舉升油管(8)與注氣與氣舉球 下落油管(9)組成U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)，底部油管(7)與U型雙油管柱球塞舉升結(jié) 構(gòu)之間由氣液混合器(10)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式球塞氣舉設(shè)備，其特征在于所述的封隔器(4)座封在 生產(chǎn)套管(5)上某一部位，封隔器(4)將生產(chǎn)油管柱分為球塞舉升油管(8)與注氣與氣舉球 下落油管(9)組成的U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)和底部油管(7)。
3.一種使用權(quán)利要求1或2所述設(shè)備的用于油氣井排液采氣的組合式球塞氣舉方法， 特征在于地層中的流體通過射孔孔眼(2)中流入井底(3)，氣體在封隔器(4)、井底(3)和 生產(chǎn)套管(5)之間形成高壓，壓力達(dá)到某一極限時(shí)，高壓氣體則會通過底部氣舉閥裝置(6) 進(jìn)入底部油管(7)中，高壓氣體與底部油管(7)中的流體混合后上升到達(dá)球塞舉升油管 (8)，注氣管道(12)對氣舉小球(16)進(jìn)行增壓，通過投球裝置(11)進(jìn)入注氣與氣舉球下落 油管(9)，然后通過氣液混合器(10)進(jìn)入球塞舉升油管(8)，氣舉小球(16)與流體流經(jīng)井 口采油樹(13)，流至集球器(14)，氣舉小球(16)被分離至集球器(14)中，流體隨輸出管線 (15)流出，投球裝置(11)繼續(xù)投入小球(16)，整個(gè)過程周而復(fù)始。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于油氣井排液采氣的組合式球塞氣舉方法，包括U型雙油管柱球塞舉升結(jié)構(gòu)、封隔器(4)、底部油管(7)和底部氣舉閥裝置(6)。本發(fā)明組合式球塞氣舉方法結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，適合大多數(shù)的排液采氣井，底部安裝氣舉閥充分利用地層能量，具有較高的舉升效率以及良好的生產(chǎn)效果。
文檔編號E21B43/00GK102031949SQ20101056807
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者何順利, 欒國華, 焦春燕, 申潁浩, 謝全, 顧岱鴻 申請人:中國石油大學(xué)(北京)