低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于排水采氣工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)慶氣田是典型的“三低”氣藏。隨著國(guó)內(nèi)天然氣需求的增大，開(kāi)發(fā)規(guī)模越來(lái)越大，地層壓力越來(lái)越低，井內(nèi)積液越來(lái)越嚴(yán)重，甚至到了間歇性開(kāi)關(guān)井采氣的階段，排水采氣成為制約氣井產(chǎn)能及開(kāi)采速度的最大制約因素，中石油不得不花費(fèi)大量的資金及科研力量去開(kāi)發(fā)排水采氣技術(shù)。自氣田開(kāi)采以來(lái)，排除井內(nèi)積液的問(wèn)題，就一直困擾著相關(guān)的采氣部門(mén)，至今已進(jìn)行過(guò)如下的排水采氣方法，均一直不能得以有效的解決。
[0003]1.注甲醇排水采氣，運(yùn)行成本費(fèi)用高，效果差，不能滿足排除積液的要求。
[0004]2.泡沫排水采氣，效果差，運(yùn)行成本費(fèi)用高，也不能充分排除井內(nèi)積液。
[0005]3.柱塞排水采氣因開(kāi)關(guān)井時(shí)間長(zhǎng)，也嚴(yán)重制約了氣井的產(chǎn)量，也不太適用。
[0006]4.井內(nèi)霧化排液，分別采用過(guò)旋流霧化和超音速霧化排液，均因其技術(shù)性能不過(guò)關(guān)，不能得以在氣田推廣應(yīng)用。
[0007]以上技術(shù)的共同點(diǎn)就是利用井內(nèi)氣體將積液排出井外，但當(dāng)氣井的產(chǎn)量低于5000方/天時(shí)，排液效果均不理想，甚至不起作用。
[0008]當(dāng)前氣井的積液現(xiàn)象十分嚴(yán)重，給氣井的正常生產(chǎn)帶來(lái)了十分不利的影響，雖然釆用了各種各樣的排水釆氣技術(shù)，但均不能很好地解決排液?jiǎn)栴}。其中超音速霧化器在井內(nèi)不能發(fā)揮作用的原因有兩個(gè)。
[0009]1.當(dāng)霧化器在液面上部時(shí)，因井口油管釆氣壓力高達(dá)3MPa，氣井產(chǎn)量低5000方/天，油管內(nèi)氣體流速太小，0.6米/秒，相當(dāng)于二級(jí)到三級(jí)的風(fēng)速，井內(nèi)氣體不能將液體帶入拉瓦爾霧化器，不能進(jìn)行霧化，積液仍停留在井內(nèi)。
[0010]2.當(dāng)霧化器下入液面以下時(shí)，進(jìn)入霧化器的氣液比例太小，難以實(shí)現(xiàn)霧化，即使少量霧化后的液體由于沒(méi)有氣體及時(shí)跟進(jìn)，霧化液體又回落到霧化器上部，無(wú)法再霧化。仍形成二次積液將井壓住不能增產(chǎn)。
[0011]因此，當(dāng)前的超音速霧化不具備霧化功能和霧化條件，需要重新對(duì)其進(jìn)行研究與試驗(yàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，針對(duì)超音速霧化器不能在井內(nèi)實(shí)現(xiàn)霧化的原因，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配套，提供一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)。
[0013]為此，本實(shí)用新型提供了一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其技術(shù)方案是:低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，包括套管、油管以及霧化器，其中油管位于套管內(nèi)，霧化器設(shè)于油管內(nèi)，所述霧化器的進(jìn)液口和霧化出口與油管內(nèi)壁之間的環(huán)空通過(guò)封隔器封隔，霧化器內(nèi)部設(shè)有拉瓦爾管，所述霧化出口位于拉瓦爾管上端出口處的上方，并與該出口處相通，所述拉瓦爾管上端出口處即為拉瓦爾管的超音速部位;所述進(jìn)液口通過(guò)進(jìn)液通道與拉瓦爾管上端的超音速部位連通;拉瓦爾管下端的入口部位通過(guò)進(jìn)氣通道連通開(kāi)設(shè)于油管上的油管井氣孔。
[0014]上述拉瓦爾管設(shè)于一腔室中，該腔室的上端與霧化出口連通，同時(shí)該腔室的位于拉瓦爾管超音速部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有積液入口，所述進(jìn)液通道與該積液入口連通;所述腔室的位于拉瓦爾管下端入口部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有通孔，所述進(jìn)氣通道與該通孔連通。
[0015]上述油管上設(shè)有能夠?qū)M(jìn)入霧化器進(jìn)液流量進(jìn)行控制的節(jié)流管。
[0016]上述節(jié)流管盤(pán)裝在油管中，節(jié)流管的孔徑不小于3_。
[0017]上述節(jié)流管的孔徑為3mm，其長(zhǎng)度為230m-250m。
[0018]上述節(jié)流管的入口連接有定壓閥;該定壓閥與井外的控制設(shè)備電連接。
[0019]上述定壓閥的額定壓力為3MPa，其耐溫溫度為120°C，其微開(kāi)啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。
[0020]上述進(jìn)液通道以及進(jìn)氣通道上分別連接有篩管;所述篩管的孔徑小于1.5mm;所述篩管的內(nèi)徑不小于50_ ；所述篩管的外徑小于60_ ；所述篩管的長(zhǎng)度為1-2m。
[0021]上述霧化器的下入位置位于井內(nèi)液面以上1-3米處;霧化器以下被稱為尾管的管柱的長(zhǎng)度滿足關(guān)系式:尾管長(zhǎng)度= 102X生產(chǎn)壓差，其中尾管長(zhǎng)度的單位為米，生產(chǎn)壓差的單位為MPa。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型可以有效地解決產(chǎn)氣量低于5000方/天氣井的排水采氣問(wèn)題。本實(shí)用新型將氣液分離技術(shù)，雙流體霧化技術(shù)，超音速霧化技術(shù)相結(jié)合，能有效控制氣液的霧化比，防止井內(nèi)顆粒物對(duì)霧化器的堵塞，達(dá)到良好的霧化作用，進(jìn)一步解決氣井的積液?jiǎn)栴}。
[0023]本實(shí)用新型通過(guò)用流體力學(xué)的理論，得出了氣井內(nèi)霧化的充分和必要條件，井下的霧化器只有滿足兩個(gè)條件才能正常霧化，排除井內(nèi)積液，即:霧化器的入口壓力須大于出口壓力的兩倍以上;霧化粒徑30-50umo
[0024]本實(shí)用新型將井筒作為一個(gè)良好的氣液分離器，讓套管中的氣體進(jìn)入拉瓦爾管形成超音速，讓井內(nèi)的積液通過(guò)油管進(jìn)入超音速部位，實(shí)現(xiàn)雙流體超音速霧化。本實(shí)用新型在油管上設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)的節(jié)流管來(lái)達(dá)到對(duì)進(jìn)入霧化器進(jìn)液流量的控制，并將細(xì)長(zhǎng)管盤(pán)裝在油管當(dāng)中，作為采氣管柱下入井內(nèi)。最小節(jié)流孔的直徑2 3mm，可以有效防止井內(nèi)液體中的顆粒對(duì)其形成無(wú)法解除的堵塞。本實(shí)用新型在油管上通過(guò)一個(gè)定壓閥自動(dòng)開(kāi)關(guān)，控制油、套壓差達(dá)不霧化條件時(shí)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，防止積液不霧化進(jìn)入霧化器上部形成新的積液。當(dāng)井內(nèi)油套管壓力達(dá)不到氣化要求時(shí)，可以應(yīng)用數(shù)字化采氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)井。
[0025]本實(shí)用新型可以充分地霧化井內(nèi)積液，其霧化量可以達(dá)到0.3-1方/天，產(chǎn)氣量為5000-10000方/天。油套壓差達(dá)到3-4MPa，可連續(xù)排水采氣；其適用于采氣過(guò)程中需頻繁提產(chǎn)攜液的采氣井;可以排除井內(nèi)積液對(duì)氣井產(chǎn)能的影響，提高采氣速度，進(jìn)一步降低天然氣井的低成本開(kāi)發(fā)，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
[0026]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】

[0027]圖1是本實(shí)用新型工藝原理圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型的雙流體超音速霧化原理圖。
[0029]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、油管；2、套管；3、天然氣；4、油管井氣孔；5、霧化氣液;6、霧化出口；7、上封隔器;8、積液入口；9、拉瓦爾管；10、下封隔器；11、進(jìn)液口； 12、氣井積液；13、油管內(nèi)積液;14、套管內(nèi)天然氣流；15、油管內(nèi)積液流;16、尾管；17、進(jìn)液通道;18、進(jìn)氣通道；19、腔室。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1:
[0031]本實(shí)用新型針對(duì)超音速霧化器不能在井內(nèi)實(shí)現(xiàn)霧化的原因，進(jìn)行剖析，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配套，使之成為霧化排液的專用技術(shù)。首先通過(guò)流體力學(xué)的理論，得到氣井內(nèi)霧化的充分和必要條件，井下的霧化器只有滿足兩個(gè)條件才能正常霧化，排除井內(nèi)積液，即:霧化器的入口壓力須大于出口壓力的兩倍以上;霧化粒徑30-50um。
[0032]由于氣體具有可壓縮性能，在地面一定氣體壓差下，能夠霧化的技術(shù)參數(shù)當(dāng)其置于井內(nèi)高壓環(huán)境時(shí)不適用，其遵循等熵原理。拉瓦爾管能達(dá)到超音速，拉瓦爾管要達(dá)到超音速，其進(jìn)、出口壓力比最小要達(dá)到2:1，即，套管壓力須為油管壓力的2-3倍，才能達(dá)到霧化條件。
[0033]只有當(dāng)霧化效果，即霧化后的粒徑達(dá)到30-50um后，井內(nèi)低產(chǎn)低速的氣流速度才能將微霧狀的液體排出井外，實(shí)現(xiàn)霧化排液。
[0034]本實(shí)用新型的雙流體超音速霧化工藝技術(shù)原理:將井筒作為一個(gè)良好的氣液分離器，讓套管中的氣體進(jìn)入拉瓦爾管形成超音速，讓井內(nèi)的氣井積液12，在套管內(nèi)氣壓的作用下，通過(guò)油管進(jìn)入拉瓦爾管的超音速部位，實(shí)現(xiàn)氣、液雙流體超音速霧化，如圖1所示。將氣、液分別引入拉瓦爾管入口和出口。井內(nèi)積液通過(guò)節(jié)流減壓，形成低壓，低速的油管內(nèi)液流，流入拉瓦爾管的超音速區(qū)域后，其積液中溶入的氣體因突然降壓后，會(huì)猛烈膨脹，超音速氣流將液滴撕裂成液膜，進(jìn)而變成微小的霧滴，以實(shí)現(xiàn)霧化作用。氣、液的流速差異越大，這種霧化效果會(huì)越顯著，霧化效果會(huì)越好。常用的氣液兩相流噴槍，就是采用這個(gè)原理。但常用的雙流體噴槍，由于噴槍的等直徑結(jié)構(gòu)，通過(guò)節(jié)流降壓后，產(chǎn)生的最大氣體流速為音速，即使再增加節(jié)流器前后壓差后，其出口端的氣流速度也不會(huì)形成超音速，其霧化效果受到限制，而拉瓦爾管漸縮-漸擴(kuò)的特殊結(jié)構(gòu)，使得氣體通過(guò)拉瓦爾管能形成超音速，達(dá)到最好的霧化效果。常規(guī)雙流體噴槍，由于通過(guò)霧化器的氣流和液流的通道是很小的間隙，其霧化槍頭在地面使用條件下都容易堵塞，所以更不能下入井內(nèi)。拉瓦爾管的節(jié)流器當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到5000-10000方/天，并形成超音速時(shí)，其節(jié)流器的最小孔徑可達(dá)到1.7-3_，由于拉瓦爾管的特殊結(jié)構(gòu)，不易堵塞，井內(nèi)的顆?；径寄芡ㄟ^(guò)，不用維護(hù)，適用于井下節(jié)流霧化。
[0035]參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)用新型低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，包括套管2、油管I以及霧化器，其中油管I位于套管2內(nèi)，霧化器設(shè)于油管I內(nèi)，所述霧化器的進(jìn)液口 11和霧化出口 6與油管I內(nèi)壁之間的環(huán)空通過(guò)封隔器封隔，其中進(jìn)液口 11與油管I內(nèi)壁之間的環(huán)空通過(guò)下封隔器10封隔，霧化出口 6與油管I內(nèi)壁之間的環(huán)空通過(guò)上封隔器7封隔;霧化器內(nèi)部設(shè)有拉瓦爾管9，所述霧化出口6位于拉瓦爾管9上端出口處的上方，并與該出口處相通，所述拉瓦爾管9上端出口處即為拉瓦爾管的超音速部位，經(jīng)霧化出口 6排出霧化氣液5;所述進(jìn)液口 11通過(guò)進(jìn)液通道17與拉瓦爾管9上端的超音速部位連通，將連通氣井積液12的油管內(nèi)積液13引入到拉瓦爾管9上端的超音速部位，此時(shí)油管內(nèi)積液13經(jīng)進(jìn)液通道17形成油管內(nèi)積液流15流向拉瓦爾管9上端的超音速部位。拉瓦爾管9下端的入口部位通過(guò)進(jìn)氣通道18連通開(kāi)設(shè)于油管上的油管井氣孔4，而套管中的天然氣3產(chǎn)生的套管內(nèi)天然氣流14則通過(guò)進(jìn)氣通道18流入拉瓦爾管9下端的入口，形成積液霧化的超音速氣流條件。
[0036]本實(shí)施例可以有效地利用井內(nèi)能量進(jìn)行霧化排液，解決井內(nèi)積液?jiǎn)栴}，提高采氣速度，降低米氣成本。
[0037]基于本實(shí)施例的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣工藝，包括如下步驟:
[0038](I)釆用帶壓作業(yè)起出氣井內(nèi)的采氣管柱；
[0039](2)釆用鋼絲作業(yè)探井內(nèi)液面深度，確定液面深度及液面高度并實(shí)探出井內(nèi)沉砂深度及厚度；
[0040](3)當(dāng)砂堵氣層后，采用連續(xù)油管進(jìn)行沖砂，使砂面位置符合采氣要求，防止井內(nèi)砂子將霧化器沖蝕損壞；
[0041](4)下入300-600米的尾管后，再下入霧化器，確保霧化器在液面以上1-3米；
[0042](5)將管柱下入預(yù)定深度后，安裝好井口 ；
[0043](6)此時(shí)，油套管壓力應(yīng)處于平衡狀態(tài)，通過(guò)關(guān)井，若井口壓力大于輸氣管道壓力
2.5倍時(shí)，則開(kāi)井采氣;若關(guān)井壓力達(dá)不到霧化要求的壓力比時(shí)，則借助其它氣源進(jìn)行霧化排液；
[0044](7)若套管壓力小于油管壓力2倍時(shí)，開(kāi)始計(jì)量3MPa壓力下，油管內(nèi)氣體的體積流量，若產(chǎn)氣量達(dá)到井口壓力下，油管體積的氣體量后，則關(guān)井待壓力恢復(fù)到開(kāi)井條件；
[0045](8)記錄好油套壓及產(chǎn)量；
[0046](9)通過(guò)一段時(shí)間的采氣后，若產(chǎn)量下降，通過(guò)關(guān)井方式若發(fā)現(xiàn)油、套管壓力不能平衡，則說(shuō)明霧化器上部形成了積液;則將套管內(nèi)的氣體壓力輸入到油管中來(lái)，讓油、套管氣體壓力平衡，進(jìn)而使霧化后的積液再次壓入套管內(nèi)，降低采氣油管內(nèi)液柱形成的壓力對(duì)地層的回壓，恢復(fù)部分地層能量，將井內(nèi)液體重新霧化；
[0047]( 10)對(duì)排水釆氣進(jìn)行前后對(duì)比分析，包括霧化效果，增產(chǎn)效果，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間以及前后的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比。
[0048]實(shí)施例2:
[0049]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述拉瓦爾管9設(shè)于一腔室19中，該腔室19的上端與霧化出口 6連通，同時(shí)該腔室19的位于拉瓦爾管9超音速部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有積液入口 8，所述進(jìn)液通道17與該積液入口 8連通;所述腔室19的位于拉瓦爾管9下端入口部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有通孔，所述進(jìn)氣通道18與該通孔連通。油管I內(nèi)設(shè)有對(duì)進(jìn)入霧化器進(jìn)液流量進(jìn)行控制的節(jié)流管。節(jié)流管盤(pán)裝在油管I中，節(jié)流管的孔徑不小于3mm。所述節(jié)流管的孔徑為3mm，其長(zhǎng)度為230m-250m。所述節(jié)流管的入口連接有定壓閥，該定壓閥與井外的控制設(shè)備電連接。所述定壓閥的額定壓力為3MPa，其耐溫溫度為120°C，其微開(kāi)啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。所述進(jìn)液通道17以及進(jìn)氣通道18上分別連接有篩管；篩管的孔徑小于1.5mm;篩管的內(nèi)徑不小于50mm;篩管的外徑小于60mm;篩管的長(zhǎng)度為l_2m。
[0050]本實(shí)施例利用大通徑超長(zhǎng)度節(jié)流管而不是節(jié)流器來(lái)節(jié)流降壓，使其進(jìn)入霧化器的積液流量在最大壓差下(3_4MPa)，控制在1000升/天，滿足井內(nèi)霧化排液量的要求。使進(jìn)入霧化器的積液壓力低于進(jìn)氣壓力(從套管供壓7MPa降為3.5MPa，接近油管壓力)，使進(jìn)入霧化器的液體流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體的流速，起到控制進(jìn)入霧化器氣液比的作用，確保霧化效果。進(jìn)而使積液入口徑增大，起到防堵作用，并降低了進(jìn)液流量，達(dá)到其在井內(nèi)工作的可靠性。通過(guò)計(jì)算，其節(jié)流管的孔徑增大到3mm，長(zhǎng)度約為240m，并將其盤(pán)入油管內(nèi)，作為采氣管柱下入井內(nèi)。當(dāng)不采用節(jié)流管進(jìn)行降壓而采用節(jié)流器時(shí)，其最大孔徑為0.8mm，下入井內(nèi)后很容易堵塞，采用這種結(jié)構(gòu)解決了節(jié)流器降壓易堵塞的問(wèn)題。
[0051]套管中的天然氣3的壓力作用在套管內(nèi)積液的表面上。在采氣過(guò)程中，由于油管套之間形成一個(gè)連通器，油管內(nèi)液柱高度形成的壓差應(yīng)等于套管中的氣壓。當(dāng)套管內(nèi)的液面接近于霧化器時(shí)，液體進(jìn)入霧化器的壓差也就是油管生產(chǎn)壓差。當(dāng)排液后，套管內(nèi)液面下降，當(dāng)下降的液面高度形成的壓力與套管中氣體的壓力相等時(shí)，液體的出口壓差變?yōu)榱?。此時(shí)，會(huì)帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，生產(chǎn)壓差最大達(dá)到3_4MPa時(shí)，若要控制積液進(jìn)入霧化器的流量，達(dá)到其能霧化的氣液比(167:1)，是個(gè)非常困難的事件。只有采用大通徑超長(zhǎng)度節(jié)流降壓技術(shù)，才能達(dá)到限制流量，并增大進(jìn)液通道，起到防止井內(nèi)較小顆粒堵塞霧化器的要求。
[0052]本實(shí)施例的節(jié)流管的入口連接有定壓閥，該定壓閥與井外的控制設(shè)備電連接。所述定壓閥的額定壓力為3MPa，其耐溫溫度為120°C，其微開(kāi)啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。利用定壓閥的開(kāi)關(guān)作用，當(dāng)套管壓力低于油管壓力2倍時(shí)，關(guān)閉進(jìn)液通道不讓液體進(jìn)入液化器，防止不起霧化作用。當(dāng)積液進(jìn)入霧化器后，會(huì)在霧化器上部形成二次積液。根據(jù)其霧化條件，采氣時(shí)地面油管壓力約為3MPa，套管壓力最低要達(dá)到6MPa，才能霧化，因此，井內(nèi)定壓閥的額定壓力設(shè)計(jì)為3MPa，其耐溫要達(dá)到120°C，其微開(kāi)啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。
[0053]本實(shí)施例的進(jìn)液通道17以及進(jìn)氣通道18上分別連接有篩管；篩管的孔徑小于
1.5mm;篩管的內(nèi)徑不小于50mm;篩管的外徑小于60mm;篩管的長(zhǎng)度為1-2m。利用孔徑小于
1.5mm的篩管，防大粒徑顆粒堵塞。在進(jìn)氣通道和進(jìn)液通道上分別連接一個(gè)細(xì)篩管，防止進(jìn)入大直徑的顆粒將細(xì)管或喉管堵塞，確保霧化器能在井下正常工作。而其內(nèi)徑不小于50mm，外徑小于60mm，長(zhǎng)度為l-2m，確保其最大的過(guò)液過(guò)氣量，防止雜質(zhì)堵塞。其中一個(gè)篩管連接在進(jìn)液定壓閥的入口上，另一個(gè)篩管連接在霧化器氣體的入口上(即進(jìn)氣通道的入口上)。
[0054]本實(shí)施例的霧化器的下入位置位于井內(nèi)液面以上1-3米處;霧化器以下被稱為尾管16的管柱的長(zhǎng)度滿足關(guān)系式:尾管長(zhǎng)度(米)= 102X生產(chǎn)壓差(MPa)。通過(guò)前面的論述，霧化器若要正常工作，須采用氣液兩相流體的流速差異進(jìn)行霧化，因此，只能下在井內(nèi)液面以上位置。霧化器入井前須通過(guò)探測(cè)液面的位置，將霧化器下入井內(nèi)液面位置以上1-3米即可。霧化器以下的管柱稱為尾管，其作用是將井內(nèi)積液，通過(guò)作用在液面的套管壓力輸送到霧化器中進(jìn)行霧化。因此，尾管的長(zhǎng)度取決于井內(nèi)套管壓力與油管壓力之差。若霧化器在氣液界面以上，可直接排水采氣，不需借用其它氣源排除積液進(jìn)行采氣。但其最大排液深度為油套壓差所形成的液柱高度，排液效果有限。若其在液面以下，需借助其他氣源排液后，方可排水采氣。當(dāng)霧化器下入液面后，需借用其它氣源將井內(nèi)積液排除后，才能進(jìn)行排水采氣。若霧化能力達(dá)不到氣井的產(chǎn)液能力，則井內(nèi)積液會(huì)將霧化器淹沒(méi)，起不到霧化效果。
[0055]本實(shí)用新型利用數(shù)字化采氣的開(kāi)關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)井，使套、油壓力比達(dá)到2:1的氣化條件。利用數(shù)字化采氣的控制方式，當(dāng)套管壓力與油管壓力之比小于2:1時(shí)，開(kāi)始計(jì)算油管壓力下油管體積的氣液霧化量后，再進(jìn)行關(guān)井，進(jìn)出口壓力比達(dá)到3:1時(shí)，再開(kāi)井進(jìn)行霧化排液。以防霧化后的微小液滴再次沉降在霧化器的上部，逐漸形成二次積液。
[0056]本實(shí)用新型的霧化排水采氣的技術(shù)要求:
[0057](I)地層壓力大于8MPa，在油管采氣壓力為3MPa，確保有最小的霧化條件。
[0058](2)只有當(dāng)套管壓力大于油管壓力2倍以上時(shí)，才能開(kāi)井采氣，使拉瓦爾管具有最低的氣體膨脹霧化能力。
[0059](3)當(dāng)套管壓力與油管壓力之比小于2.0時(shí)，供液定壓閥則自動(dòng)關(guān)閉，防止液體進(jìn)入拉瓦爾管不能霧化，反之，向拉瓦爾管供液。
[0060](4)進(jìn)入拉瓦爾管的天然氣量與液體量大于通常的霧化比，在井筒條件下為167:1并使積液進(jìn)霧化器的入口壓力略大于油管壓力0.2-0.4MPa。
[0061](5)霧化器下入液面以上1-3米，霧化器下所連尾管長(zhǎng)度不小于300米，不多于600米。
[0062](6)因霧化器體積大，釆用帶壓作業(yè)方式下入。
[0063](7)采用數(shù)字化數(shù)據(jù)錄取相關(guān)采氣參數(shù)。
[0064](8)井口自動(dòng)化關(guān)井時(shí)，須讓油管內(nèi)已霧化氣體排出后才能關(guān)井，防止液滴沉降在油管內(nèi)，形成二次積液。
[0065]本實(shí)用新型的工藝技術(shù)參數(shù)
[0066](I)氣層壓力大于8MPa;
[0067](2)套、油壓力比大于2.0;
[0068](3)產(chǎn)氣量5000-10000方/天；
[0069](4)產(chǎn)液量小于1000升/天；
[0070](5)霧化粒徑 30_50um;
[0071](6)井內(nèi)3MPa下的氣液霧化比大于167:1;
[0072](7)進(jìn)液定壓閥開(kāi)啟壓差為3.0MPa;
[0073](8)進(jìn)液管內(nèi)徑大于3mm，長(zhǎng)度大于240m。
[0074]基于本實(shí)用新型的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣工藝的具體實(shí)施步驟如下:
[0075](I)釆用帶壓作業(yè)起出氣井內(nèi)的采氣管柱；
[0076](2)釆用鋼絲作業(yè)探井內(nèi)液面深度，確定液面深度及液面高度并實(shí)探出井內(nèi)沉砂深度及厚度；
[0077](3)當(dāng)砂堵氣層后，采用連續(xù)油管進(jìn)行沖砂，使砂面位置符合采氣要求，防止井內(nèi)砂子將霧化器沖蝕損壞；
[0078](4)下入300-600米的尾管后，再下入霧化器，確保霧化器在液面以上1-3米；
[0079](5)將管柱下入預(yù)定深度后，安裝好井口 ；
[0080](6)此時(shí)，油套管壓力應(yīng)處于平衡狀態(tài)，通過(guò)關(guān)井，若井口壓力大于輸氣管道壓力
2.5倍時(shí)，則開(kāi)井采氣;若關(guān)井壓力達(dá)不到霧化要求的壓力比時(shí)，則借助其它氣源進(jìn)行霧化排液，積液排除后，地層恢復(fù)的能量足以滿足霧化器的能量消耗需求。
[0081](7)若套管壓力小于油管壓力2倍時(shí)，開(kāi)始計(jì)量3MPa壓力下，油管內(nèi)氣體的體積流量，若產(chǎn)氣量達(dá)到井口壓力下，油管體積的氣體量后，則關(guān)井待壓力恢復(fù)到開(kāi)井條件；
[0082](8)記錄好油套壓及產(chǎn)量；
[0083](9)通過(guò)一段時(shí)間的采氣后，若產(chǎn)量下降，通過(guò)關(guān)井方式若發(fā)現(xiàn)油、套管壓力不能平衡，則說(shuō)明霧化器上部形成了積液;則將套管內(nèi)的氣體壓力輸入到油管中來(lái)，讓油、套管氣體壓力平衡，進(jìn)而使霧化后的積液再次壓入套管內(nèi)，降低采氣油管內(nèi)液柱形成的壓力對(duì)地層的回壓，恢復(fù)部分地層能量，將井內(nèi)液體重新霧化；
[0084](10)對(duì)排水釆氣進(jìn)行前后對(duì)比分析，包括霧化效果，增產(chǎn)效果，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間以及前后的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比。
[0085]綜上，本實(shí)用新型可以有效地解決產(chǎn)氣量低于5000方/天氣井的排水采氣問(wèn)題。本實(shí)用新型將氣液分離技術(shù)，雙流體霧化技術(shù)，超音速霧化技術(shù)相結(jié)合，能有效控制氣液的霧化比，防止井內(nèi)顆粒物對(duì)霧化器的堵塞，達(dá)到良好的霧化作用，進(jìn)一步解決氣井的積液?jiǎn)栴}。
[0086]本實(shí)用新型通過(guò)用流體力學(xué)的理論，得出了氣井內(nèi)霧化的充分和必要條件，井下的霧化器只有滿足兩個(gè)條件才能正常霧化，排除井內(nèi)積液，即:霧化器的入口壓力須大于出口壓力的兩倍以上;霧化粒徑30-50umo
[0087]本實(shí)用新型將井筒作為一個(gè)良好的氣液分離器，讓套管中的氣體進(jìn)入拉瓦爾管形成超音速，讓井內(nèi)的積液通過(guò)油管進(jìn)入超音速部位，實(shí)現(xiàn)雙流體超音速霧化。本實(shí)用新型在油管上設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)的節(jié)流管來(lái)達(dá)到對(duì)進(jìn)入霧化器進(jìn)液流量的控制，并將細(xì)長(zhǎng)管盤(pán)裝在油管當(dāng)中，作為采氣管柱下入井內(nèi)。最小節(jié)流孔的直徑2 3mm，可以有效防止井內(nèi)液體中的顆粒對(duì)其形成無(wú)法解除的堵塞。本實(shí)用新型在油管上通過(guò)一個(gè)定壓閥自動(dòng)開(kāi)關(guān)，控制油、套壓差達(dá)不霧化條件時(shí)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，防止積液不霧化進(jìn)入霧化器上部形成新的積液。當(dāng)井內(nèi)油套管壓力達(dá)不到氣化要求時(shí)，可以應(yīng)用數(shù)字化采氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)井。
[0088]本實(shí)用新型可以充分地霧化井內(nèi)積液，其霧化量可以達(dá)到0.3-1方/天，產(chǎn)氣量為5000-10000方/天。油套壓差達(dá)到3-4MPa，可連續(xù)排水采氣；其適用于采氣過(guò)程中需頻繁提產(chǎn)攜液的采氣井;可以排除井內(nèi)積液對(duì)氣井產(chǎn)能的影響，提高采氣速度，進(jìn)一步降低天然氣井的低成本開(kāi)發(fā)，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)用新型適用于低壓氣井的排水采氣技術(shù)領(lǐng)域。能夠提升低壓氣井的開(kāi)發(fā)效率，具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的特點(diǎn)，在三低氣田推廣應(yīng)用前景廣闊。
[0089]本實(shí)施方式中沒(méi)有詳細(xì)敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，包括套管(2)、油管(I)以及霧化器，其中油管(I)位于套管(2)內(nèi)，霧化器設(shè)于油管(I)內(nèi)，其特征在于:所述霧化器的進(jìn)液口(11)和霧化出口(6)與油管(I)內(nèi)壁之間的環(huán)空通過(guò)封隔器封隔，霧化器內(nèi)部設(shè)有拉瓦爾管(9)，所述霧化出口(6)位于拉瓦爾管(9)上端出口處的上方，并與該出口處相通，所述拉瓦爾管(9)上端出口處即為拉瓦爾管的超音速部位;所述進(jìn)液口(11)通過(guò)進(jìn)液通道(17)與拉瓦爾管(9)上端的超音速部位連通;拉瓦爾管(9)下端的入口部位通過(guò)進(jìn)氣通道(18)連通開(kāi)設(shè)于油管上的油管井氣孔(4)。2.如權(quán)利要求1所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述拉瓦爾管(9)設(shè)于一腔室(19)中，該腔室(19)的上端與霧化出口(6)連通，同時(shí)該腔室(19)的位于拉瓦爾管(9)超音速部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有積液入口(8)，所述進(jìn)液通道(17)與該積液入口(8)連通;所述腔室(19)的位于拉瓦爾管(9)下端入口部位處的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有通孔，所述進(jìn)氣通道(18)與該通孔連通。3.如權(quán)利要求1所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述油管(I)內(nèi)設(shè)有對(duì)進(jìn)入霧化器進(jìn)液流量進(jìn)行控制的節(jié)流管。4.如權(quán)利要求3所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述節(jié)流管盤(pán)裝在油管(I)中，節(jié)流管的孔徑不小于3mm。5.如權(quán)利要求3或4所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述節(jié)流管的孔徑為3mm，其長(zhǎng)度為230m-250m。6.如權(quán)利要求3所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述節(jié)流管的入口連接有定壓閥，該定壓閥與井外的控制設(shè)備電連接。7.如權(quán)利要求6所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述定壓閥的額定壓力為3MPa，其耐溫溫度為120°C，其微開(kāi)啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。8.如權(quán)利要求1所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)液通道(17)以及進(jìn)氣通道(18)上分別連接有篩管;篩管的孔徑小于1.5mm;篩管的內(nèi)徑不小于50mm;篩管的外徑小于60mm;篩管的長(zhǎng)度為l_2m。9.如權(quán)利要求1所述的低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其特征在于:所述霧化器的下入位置位于井內(nèi)液面以上1-3米處;霧化器以下被稱為尾管(16)的管柱的長(zhǎng)度滿足關(guān)系式:尾管長(zhǎng)度= 102X生產(chǎn)壓差，其中尾管長(zhǎng)度的單位為米，生產(chǎn)壓差的單位為MPa。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于排水采氣工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其將井筒作為一個(gè)良好的氣液分離器，將套管中的氣體引入拉瓦爾管形成超音速氣流；利用套管氣壓高于油管氣壓的特點(diǎn)，將井內(nèi)積液通過(guò)油管引入到拉瓦爾管的超音速區(qū)域，形成雙流體超音速霧化技術(shù)。并通過(guò)數(shù)字化采氣的控制方法，使進(jìn)入霧化器的進(jìn)出口壓力比達(dá)到霧化條件，通過(guò)定壓閥開(kāi)關(guān)技術(shù)及大直徑超長(zhǎng)管節(jié)流降壓技術(shù)，控制了進(jìn)入霧化器的最大積液流量，達(dá)到霧化排液的氣液比要求，并解決了霧化器易堵塞的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型可以有效地利用井內(nèi)能量進(jìn)行霧化排液，解決井內(nèi)積液?jiǎn)栴}，提高采氣速度，降低采氣成本。
【IPC分類】E21B43/12
【公開(kāi)號(hào)】CN205387930
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620030578
【發(fā)明人】鄧?yán)^學(xué), 孫虎, 王祖文, 白明偉, 景志明, 劉培潤(rùn), 劉國(guó)良, 歐陽(yáng)偉平, 韓靜靜, 費(fèi)節(jié)高, 李富強(qiáng), 米虎寧, 韓蓉, 田軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司
【公開(kāi)日】2016年7月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日