油气井常见生产现象井筒举升条件分析
油气井常见生产现象井筒举升条件分析
西北油田分公司
塔河采油一厂采油四队
詹新
2009年3月2日
目录
前言 (2)
一、关于动态分析的定义 (3)
二、油气井常见生产现象井筒举升条件分析 (5)
(一)、气井携液临界气量 (5)
(二)、天然气水合物 (7)
(三)、电潜泵相对扬程 (11)
(四)、气体对抽油泵的影响 (12)
(五)、自喷井套压与井筒内流体的关系 (14)
油气井常见生产现象
井筒举升条件分析
前言
交流对象:
班组长、采油工
交流背景:
一些和井筒内举升条件有关的生产现象,部分班组长、采油工在工作过程中不太明白,经常询问,本人汇总后在此做一个的介绍,以期能增强现场人员的分析和判断能力,指导实际生产。
交流内容:
(1)简单介绍各个层次动态分析的定义;
(2)主要从井筒举升条件对油气井常见的一些生产现象进行分析和解释
一、关于动态分析的定义
广义的动态分析指的是油、气田开发动态分析 。
定义:在油、气田开发过程中,利用油、气田生产数据和各项监测方法采集到的资料,来分析、研究地下油、气、水运动规律及其发展变化,检测开发方案及有关措施的实施效果、预测油、气田开发效果,并为调整挖潜提供依据的全部工作称为油、气田开发动态分析。包括三个方面:
生产动态分析:亦叫单井动态分析,包括油气井动态分析和注水井动态分析
油气田 开发动态分析
井筒举升条件分析:油井井筒内阻力以及压力消耗等变化情况分
析
油气层动态分析:
油气层动态分析
吸水能力和产油气能力变化、地层压力及渗流阻力变油气层中油气水分布及其运
动状况
油气层物性及流体性质变化 储量动用及剩余油气分布状况
二、油气井常见生产现象井筒举升条件分析
(一)、气井携液临界气量
其他条件不变的情况下,产气量越大,携液能力越强
西南石油学院李闽通过研究成果:液滴在高速气流中运动时,液滴前后存在一压差,在这一压差作用下,液滴会从圆球形变成一椭球形,根据液滴形状为椭球形这一特点,经过推导,得到以下改进的计算公式:
从上面公式分析,影响气井携液临界产量的参数主要是A(油管内径决定),p ,T。
气井携液临界产量受油管内径大小影响如下表:
当气井产气量低于携液临界气量时,气井就可能出现积液,积液也可以在生产中以不连续形势排出,当积液不能被排除时,就会出现积液压死气井的情况
AT7吐液
日产液21.2t,日产气6860m3,含水92.7%。2009年1月27日油压11MPa↘3.5MPa,出液、气少,18:00油嘴2.5↗4mm,28日10:30油压上升至13.9MPa。通过增大工作制度提高产气量,防止了气井停喷。
(二)、天然气水合物
■天然气水化物(hydrate):是一种天然气中的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物,即是水分子与气体分子以物理结合体所形成的一种固体。
■凝析气井中水合物的形成条件:水合物形成条件与流体组分、压力、温度等因素有关,一般情况下,随着压力升高,水合物形成的临界温度也相应较高,即当井筒内压力剖面对应的温度不低于这个临界温度,井筒内不会产生水合物。
■凝析水:凝析水是形成水合物的必备因素,当天然气的温度低于或等于天然气中水汽的露点(在一定压力下,天然气为水汽饱和的温度称为该压力下的露点)时,天然气中就有水凝析出来;
■水合物的危害:在一定温度和压力条件下,天然气中的甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮气、二氧化碳、硫化氢分子与其重的游离水结合,常在气体节流处、单井至集气站管线、集气站加热炉进口处,某些气温较低的地方甚至在井下油管柱中形成冰雪状的水合物。水合物可能阻塞油管、地面管线、阀门和其它设备,油管中形成
的水合物能引起井口压力下降,降低气井产能,严重影响正常生产,水合物严重时则完全堵塞油管和地面设备,造成停产事故。
■水合物形成条件预测:根据波诺马列夫经验公式预测水合物形成温度和压力的关系如下表。lgp=-1.0055+0.541(B+T-273.1) ,p 压力,T温度,B系数
■水合物的防治方法
1、放大生产压差、提高单井日产量;
2、采用井下节流气嘴。井下节流气嘴抑制水合物的机理是:井筒中气液混合物经井下气嘴节流后,又与油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换,使温度升高,从而抑制水合物生成。
3、对井筒内产生水合物的井采用气井化学解冰剂(物理吸附的液体解冰剂)进行解堵清除。关井提高系统温度使水合物逐渐分解,结合放喷解堵。
4、对井口节流后可能出现水合物的气井,可通过多级节流和在节流前加热,提高温度的方法,防止水合物的形成。
5、加入防冻剂:一般广泛应用甲醇、乙二醇、二甘醇和氯化钙水溶液、表面活性剂等化学剂预防水合物形成。
■目前井口防冻堵问题通过多节节流加热基本防止了冻堵,较难
解决的问题主要是井筒内冻堵
■提高产液量防止井筒冻堵
井筒中气液混合物与油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换。地层温度→井口温度逐渐降低,冬天井口温度降低,流体释放热量增加,温度降低,形成冻堵,工作制度增大,流体流量增大,能量增加,温度升高,抑制了油井天然气水合物形成,防止冻堵。
AT11-1井:1月25日采油树冻堵,油嘴3↗3.5↗4mm,26日蒸汽车吹扫解冻,28日油嘴4↗4.5mm,于30日恢复正常。
■井下节流防止井筒冻堵
节流分为井口节流、井下节流两种情况。
井下节流:气嘴装在接近气藏产层附近以便充分利用地温来为流体加热,有利于保证气井井口和附近井筒的温度,同时井下节流使得井口
附近井筒压力较低,防止在井筒内形成冻堵
AT11-4使用过井下节流器,但因压差过大造成节流器胶皮失封
压力 /M P a
深度/m
井下节流井口节流
温度 /℃
井深 /m
(三)、电潜泵相对扬程
■压头:就是泵类机械的扬程,指的是把单位重量的液体抬升的距离。H=Hd-Hc+Hf+Ht
H:油井总动压头
Hd:垂相举升高度=Hv-h
Hv:垂向泵挂深度
h:泵沉没度
Hc:套压则算压头
Hf:油管摩擦损失
Ht:油压则算压头
■实际扬程H2≥需要扬程H1,油管出液
■对于油井,忽略油管摩擦损失、套压、油压产生的作用,需要的扬程,即液体需要被举升的高度H1≈Hv-h
H1:需要的实际扬程
Hv:垂相泵挂深度,h:泵沉没度,Hv-h:等于液面深度
根据的电泵性能曲线:
■电泵各频率下的实际扬程H2≈最大扬程×(目前频率/最大频率)2
■KZ1-7H:作业下2500m/80m3电泵,最大扬程:2500m,最大频率:50HZ 2008年8月9日开井,开井液面在井口,电泵45HZ、35Hz正常出液,8月10日不出液,液面1300m,频率调为40HZ 出液,8月11日又不出液,频率调为45HZ后出液一阵后又不出液,调为50HZ后出液一阵后也不出液,测试液面最低2440m
分析:频率23HZ时实际扬程:529m
频率25HZ时实际扬程:625m
频率30HZ时实际扬程:900m
频率35HZ时实际扬程:1225m
频率40HZ时实际扬程:1600m
频率45HZ时实际扬程:2025m
频率50HZ时实际扬程:2500m
■AT1-9H井5月4日13:00发现油压下降为0.6MPa,套压下降至1.5MPa,现场发现油管基本不出液、气。后将频率调至30Hz,油管不出液,频率调为35Hz,调后油压上升至2.1MPa,套压上升至2.0MPa。正常出液。
原因分析:供液能力下降,23HZ和30HZ频率相对扬程有限,不能将井筒内液柱举升出油管;
(四)、气体对抽油泵的影响
当油中含有游离气体时,对深井泵的工作效率有很大影响,气体在泵筒中占据了一部分体积,降低了原油的充满程度。同时,气体是可压缩的,在活塞上,下冲程中导致固定凡尔和游动凡尔打开关闭迟滞,使深井泵排量明显减少,油井减产。严重时,可发生“气锁”现象。使活塞上下冲程只起到压缩、膨胀气体的作用。固定凡尔和游动凡尔
完全失效,油井不出油。有时还可能发生“气蚀”现象,泵筒中的压缩气刺伤凡尔球和座引起漏失,降低泵效。
■现场使用的防气维护措施
(1)在泵的进口处装置气锚,使气体不进入泵筒内。
(2)采用缩小深井泵余隙容积的方法:换泵;采用大冲程小冲次,缩小防冲距,减小余隙容积
(3)对套压高的井,采取定期放气或定压阀放气的办法来减少气体影响。增加油套环空液面高度,增加沉没度,增加泵吸入口压力。
■气体影响在示功图上的特征
抽油时有较多的气体随油进入泵筒,上冲程开始后泵内活塞下部的压力,因气体的膨胀作用,不能很快降低,使增载变慢,吸入阀滞后打开(B′点)。泵筒的余隙越大,残存的气量越多,气体的影响越大,增载线越平缓,吸入阀打开越滞后。下冲程开始时减载较缓,如图中的CD′线,排出阀滞后打开(D′)点,以后才趋于正常。这是由于气体受压缩,使下冲程开始时排出阀下面的压力增加缓慢所致。
气锁是深井泵活塞在上下冲程中只对气体进行压缩和膨胀,固定凡尔和游动凡尔不能正常关闭打开油井不出油的现象。对此也只有恢复液面保持一定的沉没度,尽量对小防冲踞、下高效气锚,防气泵、合理控制套管气加深泵挂等措施。
(五)、自喷井套压与井筒内流体的关系
带封隔器自喷井:井筒中气液混合物与油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换。地层温度→井口温度逐渐降低,流体从地层--井筒—井口不断放热,正常情况下环空物质和气体体积和基本一定,根据克拉伯龙方程式:PV=nrT,工作制度增大,井筒流量增大,释放能量增加,环空温度升高,而n和v不变,故P升高。