陕西气井涡流排水采气技术介绍

气井涡流排水采气技术介绍陕西汇丰悦石油科技开发有限公司2012年7月5日前言随着苏里格气田开发的深入，气井压力的下降和产水量增加，气井严重积液甚至停产，排水采气工作的紧迫性日益突出。涡流工具可以达到改变井筒内介质的流动形态，提高气井携液能力的作用，从而减少井底积液，减小油管内压降，提高气井产量。通过该试验观察、验证涡流工具的排水采气效果，为苏里格气田排水采气工艺探索新的技术途径。

一、涡流排水采气技术背景及原理

二、投放施工

三涡流排水采气技术在国内外应用

四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验

汇报提纲

涡流排水采气技术在油气田的应用，是美国能源部2001年资助的研究项目，由NETL组织实施、测试、验收。

涡流排水采气技术改善气井生产状态、提高气井采收率，到目前已经用于北美、澳大利亚数千口天然气井、煤层气井的生产优化。

一、涡流排水采气技术背景及原理1、涡流排水采气技术背景

截至2000年，美国共有：

产油井：411793口

产气井：223707口。

这些井产量占美国17%的原油和7%的天然气用量。对美国能源安全只顾至关重要。拥有者均为独立的小业主，没有技术开发资金和能力。

一、涡流排水采气技术背景及原理

2001年，DOE（美国能源部）通过NETL(国家能源技术实验室），组建了SWC（低产井协会）。

SWC致力于系列研究开发项的研发，涡流排水采气技术就是其中之一。

一、涡流排水采气技术背景及原理

当气液流进入涡流工具，涡流工具使流体快速旋转，加速度使得较重的液体甩向管壁；流体沿工具向上运动，工具的结构、参数使得流体的旋转达到一个非常有效的状态；

优化设计的涡流参数，可以使涡流产生的涡旋上升环膜流态维持较长的距离。

一、涡流排水采气技术背景及原理2、涡流排水采气技术原理流体的运动原理象枪的膛线，即中心流边缘的非流边界也在运动，这导致主流体与外流体间较低的差速；由于摩擦力的减小，从而降低了剪切力和压降。

消除了流体、气流内小滴间的滑动。从而减小了气体向上运动所必需的做功量、及油管总的压力损失。一、涡流排水采气技术背景及原理一、涡流排水采气技术背景及原理拆分开的部件组装好的工具一、涡流排水采气技术背景及原理3、国内外涡流排水采气技术研究成果（1）螺旋运动形成的原理：美国人

Mingaleeva以龙卷风为例研究流体螺旋运动形成原理。一股空气质量流被位于温暖的地面区域（a-b）上水蒸气加热并饱和，因浮力的影响会以空气柱的形式做上升运动。新的空气，来自地面附近的温度相对较低的环境，沿径向轨迹往低压的空区运动，到达a-b区域，被加热并且饱和蒸气，在气流90°弯角处急剧上升。一、涡流排水采气技术背景及原理龙卷风的形态示意图一、涡流排水采气技术背景及原理但是这种将空气流由水平转向垂直运动在弯角90°处会导致远大于摩擦阻力损失的水力阻力流动，此时流体会自发转成螺旋式上升，因为螺旋式上升的形式会使局部水力阻力损失大大减少，以摩擦阻力损失为主，Mingaleeva通过计算得出，螺旋上升相比之下减少了能量的消耗。一、涡流排水采气技术背景及原理当空气流上升高度为H时，克服水力阻力所消耗的能量：其中：N是空气流运动所消耗的能量，Q是空气流动的速度，△P是水力阻力，u是局部气体的速度，下标0代表了垂直上升流，1是局部阻力，2是摩擦阻力，3是螺旋流动。

一、涡流排水采气技术背景及原理通过直接观察得到龙卷风螺旋角a≈45°~65°，典型摩擦阻力系数的值为：，（当Re=103-106），C10=0.2-10。

螺旋流动所消耗的能量从公式中不含C10，即螺旋流动中主要是摩擦阻力损失，与垂直上升流相比，少了局部阻力，能量消耗减少。一、涡流排水采气技术背景及原理（2）现场试验成果：2004年美国德州技术测试中心在水流动性测试表明，涡流井下工具能够降低井底压力。在相对短的距离上涡流表面工具能够减少流体压降30-50％。流体经过涡流工具后，确切的距离是与压力，管内径，流量和流速有关的函数。经多口井现场试验，得到：井下涡流工具平均有效作用深度2280m（7500英尺）。在2005年SWC（美国低产井协会）的测试报告中称，测试数据表明，涡流工具可以降低临界举升流速25-30%。一、涡流排水采气技术背景及原理

一、涡流排水采气技术背景及原理

二、投放施工

三涡流排水采气技术在国内外应用

四、涡流排水采气技术在苏里格气的试验

汇报提纲二、投放施工涡流排水采气工具的投放、打捞与节流器的投放施工相似。都是试井车绞车上的钢丝，通过联接在气井口上的防喷管投放到设计位置以下3-5米，然后上投钢丝，使工具上的定位卡瓜卡到油管接箍的接缝处。再上击切断投放工工具上的销钉，收回投放工具。二、投放施工一、三涡流三排水三采气三技术三背景三及原三理三二、三投放三施工三涡三流排三水采三气技三术在三国内三外应三用四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验汇三报三提三纲三、三涡流三排水三采气三技术三在国三内外三应用应用三实例三一：在新三墨西三哥州三北部三和科三罗拉三多州三南部三的圣三胡安三盆地三，BP公司三已经三在30三00英尺三煤层三气井三中安三装了三井下三涡流三排水三采气三工具三。煤三层气三井井三底有三严重三的积三液问三题（三积水三深度三超过30三0英尺三，而三储层三压力三已低三于10三0三ps三i）和三产量三已下三降到1.三00三0M三CF三/三d。安三装井三下涡三流工三具之三后，三产量三上升三至2-三2.三20三0M三CF三/三d且液三位降三低到25英尺三。而三且高三产时三间超三过4个月三。二、三涡流三排水三采气三技术三在国三内外三应用工具三安装三前工具三安装三后二、三涡流三排水三采气三技术三在国三内外三应用应用三实例三二：大庆三油田三升1-三1井试三验一、三涡流三排水三采气三技术三背景三及原三理二、三投放三施工三三三、涡三流排三水采三气技三术在三国内三外应三用四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验汇三报三提三纲四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验工具三参数三：总长三：96三0m三m外径三：56三mm材质三：31三6L不锈三钢打捞三颈：39三mm应用三实例三一：四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验工具三安装三前工具三安装三后四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验由该三井8月26日至9月6日的三生产三曲线三图中三可以三看出三：投三放工三具后28日套三压下三降0.三2M三Pa，油三压下三降0.三6M三Pa，产三气量三升至1.三2×三10三4m三3/三d，之三后油三套压三及产三量一三直稳三定至31日，三说明三工具三投放三后油三管中三的积三液逐三渐被三排出三；31日套三压由8.三6M三Pa迅速三降至4.三1M三Pa，同三时油三压由1.三6M三Pa升至3.三6M三Pa，且三瞬时三流量三出现三了55三00三m3三/h的高三峰，三说明三套管三中积三液排三出；8月31日至9月4日产三气量三在2.三8-三6.三5×三10三4m三3/三d之间三波动三；9月4日套三压上三升0.三7M三Pa至5.三7M三Pa，产三气量三最低三降至2.三0×三10三4m三3/三d，至9月6日套三压涨三至6.三31三MP三a，产三气量3.三2×三10三4m三3/三d，气三井出三现积三液现三象。四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验涡流三工具三现在三苏14三-1三1-三38井试三验，三就已三取得三的试三验数三据分三析：三苏14三-1三1-三38井投三放的三涡流三工具三实现三了一三定的三排水三采气三作用三：气三井出三水现三象明三显，三套压三由8.三73三MP三a降至4.三11三MP三a；产三量较三试验三前大三幅度三提高三，产三气量三从0.三7×三10三4m三3/三d涨至三最高6.三5×三10三4m三3/三d，目三前稳三定在3.三2×三10三4m三3/三d。应用三实例三二：四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验20三11年11月15日，三采气三三厂三在苏14三-1三-0三9投放三两级三涡流三工具三，试三验前三：油三套压1.三31三/5三.4三2M三Pa，日三产气三量0.三2×三10三4m三3，油三套压三差逐三渐加三大，三在积三液迹三象；三投放三工具三后油三套压三：1.三04三/4三.5三4M三Pa，日三产气三量0.三26三×1三04三m3，生三产正三常。四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验工具三投放三前生三产曲三线四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验工具三投放三后生三产曲三线应用三实例三三：四、三涡流三排水三采气三技术三在苏三里格三气的三试验召51井属三于长三庆油三田采三气五三厂管三辖的三一口三低产三井，最大三日产三水4.三9m三3，累三计液三气比3m3三/1三04三m3,最大三油套三压差4.三6M三Pa，反三映出三井筒三积液三特征三，无三法正三常生三产。20三11年9月1日，三采气三五厂三组织三廊房三豪凯三石油三开采三技术