采气工程期末考试复习资料与思考6

气井生产系统动态分析及管理第六章(1)气井生产系统节点分析本节讲述五个方面内容：1.慨述：气井系统、各部分能量来源及消耗特点等；2.节点分析概念：基本思路、出发点、节点位置选择等；3.气井生产系统分析的用途；4.节点分析步骤；5.用讲解例题的形式讲述节点分析计算方法和步骤。为什么要进行气井生产系统分析？（气井生产是否合理？是否最优？）生产系统分析，也称节点分析，它是研究气田开发系统中的气藏工程、采气工程和集输工程之间压力与流量关系的方法。该方法是运用系统工程理论将地层流体的渗流、举升管垂直流动和地面集输系统视为一个完整的采气生产系统，就其各个部分在生产过程中的压力消耗进行综合分析，以气藏能量及预测在生产过程中各节点压力变化的综合分析为依据，预测改变有关主要参数或工作制度后气井产量的变化，优化设计出最大发挥气藏能量利用率的油管直径、井身结构、生产管柱结构、投产方式，并为采气工艺方式及地面集输工程设计提供可靠的技术决策依据。也可用于设计和评价气井生产系统中各部件的优劣。本节重点介绍气井节点分析理论方法，结合例题详细介绍节点分析步骤。1.讨论气井系统组成及相互关系；2.研究各组成流动规律及特征；3.利用例题对节点分析进行研究。复习气井生产系统节点分析目的、意义；目的：是把气流从地层到用户的流动作为一个研究对象，对全系统的压力损耗进行综合分析。意义：基本思路：是在系统中某部位（如井底）设置解节点，将系统各部分的压力损失相互关联起来，对每一部分的压力损失进行定量评估，对影响流入和流出解节点能量的各种因素进行逐一评价和优选，从而实现全系统的优化生产，发挥井的最大潜能。基本出发点：（1）系统中任何一点的压力是唯一的；（2）在稳定的生产条件下，整个生产系统各个环节流入和流出流体的质量守恒。气井生产模型：地层渗流、完井段流动、垂直管流、水平管流、嘴流等，（能量来源、消耗、描述）普通节点、函数节点、解节点节点（Nodal）：是一位置的概念。为了进行系统分析，必须在系统内设置节点，将系统划分为若干相对独立，又相互联系的部分。普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降。图中节点①、③、⑥、⑦、⑧均属普通节点。函数节点：气体通过这类节点时，要产生与流量相关的压降。生产系统中的井底气嘴、井下安全阀和地面气嘴等部件处的节点就是函数节点。图中节点②、④、⑤均属函数节点。解节点:在运用节点分析方法解决具体问题时，通常在分析系统中选择某一节点，此节点一般称为解节点。解节点位置选择与研究内容关系：解节点的选择解节点的选择与系统分析的最终结果无关。所选解节点位置应有利于研究和分析在整个系统中不同因素对流量的影响。解节点处既反映了气井的流入能力，同时也表明了气井的流出能力。在这一点，系统内的两部分被统一起来，形成一个整体。解节点位置选择与研究内容关系：（1）解节点选在井口处有利于分析地面生产设施的影响选井底为解节点有利于分析气层供气能力和井筒举升能力选系统终端为解节点有利于分析变化对整个井网对各井生产的影响油嘴或完井段为解节点有利于分析气层供气能力和井筒举升能力流入曲线、流出曲线定义，以及协调点。（与IPR曲线区别）解节点处的压力与产量的关系必须同时满足流入和流出两条动态曲线关系。如前所述，解节点处的压力和产量都是唯一的，故只有两条曲线的交点才能满足上述条件。因此，我们把该交点称为协调点。协调点只反映气井在某一条件下的生产状态，并不是气井的最佳生产状态。六、节点分析用途：气井生产系统分析的用途1.对已开钻的新井，根据预测的流入动态曲线，选择完井方式及有关参数，确定油管尺寸，合理的生产压差；2.对已投产的生产井，能迅速找出限制气井的不合理因素，提出有针对性的改造及调整措施，使之达到合理的利用自身能力，实现稳产高产；3.优选气井在一定生产状态下的最佳控制产量；4.确定气井停喷时的生产状态，从而分析气井的停喷原因；5.确定排水采气时机，优选排水采气方式；5.对各种产量下的开采方式进行经济分析寻求最佳方案和最大经济效益；6.选用某一方法（如产量递减曲线分析方法），预测未来气井的产量随时间的变化；7.可以使生产人员很快找出提高气井产量的途径；综上所述：对于新井，使用节点系统分析方法可以优化完井参数和优选油管尺寸，这是完井工程最关注的问题。对于已经投产的油气井，使用节点分析有助于科学地管理好生产。一、气井生产系统分析步骤1.建立生产模型。针对要分析研究对象建立系统各流动过程并加以抽象，用数学模型进行描述；根据研究目标确定系统具体对象及节点位置；并输入描述该系统的属性参数以及系统始端和终端的边界压力；绘制流入曲线：从系统的始端沿流动方向至节点；改变流量：从系统的始端（平均地层压力）至节点沿流动方向，按节点下游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流入曲线；绘制流出曲线：从系统终端逆流动方向至节点；改变流量：从系统终端（如分离器、井口）至节点逆流动方向，按节点上游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流出曲线；求解该系统产量，即节点流入、流出曲线交点的流量值；6.完成确定目标的敏感参数优化分析。二、普通节点分析方法及步骤；普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降。1.取地层为解节点的节点分析（1）该井是由地层和井筒组成的气井生产系统，没有地面集输气管线，因此在计算总压力损失时不应包括地面管线部分；（2）取地层外边界为解节点。流入部分：地层外边界，压力为恒定值，等于地层压力；流出部分包括：从地层外边界到井口；节点流入压力：节点流出压力：计算流入动态曲线。这时流入节点压力不随产量变化，恒等于地层压力（4）计算流出动态曲线。流出节点压力是井口压力、井筒压力损失和地层压力损失的总和。流出动态曲线按如下方法计算：1）假设一系列产量，对每一产量完成下列计算；2）由井口压力和单相气体垂直管流计算方法，计算井底压力；3）根据井底压力和气井产能方程，计算地层压力，该压力就是流出节点压力；能解释节点、普通节点、函数节点、解节点，了解共同点和区别。节点（Nodal）：是一位置的概念。为了进行系统分析，必须在系统内设置节点，将系统划分为若干相对独立，又相互联系的部分。普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降。图中节点①、③、⑥、⑦、⑧均属普通节点。函数节点：气体通过这类节点时，要产生与流量相关的压降。生产系统中的井底气嘴、井下安全阀和地面气嘴等部件处的节点就是函数节点。图中节点②、④、⑤均属函数节点。解节点:在运用节点分析方法解决具体问题时，通常在分析系统中选择某一节点，此节点一般称为解节点。会根据所解决的问题选择节点。解节点的选择解节点的选择与系统分析的最终结果无关。所选解节点位置应有利于研究和分析在整个系统中不同因素对流量的影响。解节点处既反映了气井的流入能力，同时也表明了气井的流出能力。在这一点，系统内的两部分被统一起来，形成一个整体。能熟练掌握气井生产系统节点分析计算方法和步骤，并能根据计算数据及资料的归纳整理，提出解决问题的方法和改进措施等。气井生产系统分析步骤1.建立生产模型。针对要分析研究对象建立系统各流动过程并加以抽象，用数学模型进行描述；2.根据研究目标确定系统具体对象及节点位置，并输入描述该系统的属性参数以及系统始端和终端的边界压力；3.改变流量：从系统的始端（平均地层压力）至节点沿流动方向，按节点下游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流入曲线；4.改变流量：从系统终端（如分离器、井口）至节点逆流动方向，按节点上游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流出曲线；5.求解该系统产量，即节点流入、流出曲线交点的流量值；6.完成确定目标的敏感参数优化分析。将计算结果与实际数据比较，把井的动态问题与预测参数进行验证和调整，以改进模型的正确性，然后就可对气井生产系统进行调整或重新设计。6.会气井敏感性分析。第六章第二节气井生产工作制度小结：1.确定合理产量的原则（一）气藏保持合理采气速度原则（二）气井井身结构不受破坏原则（三）气井出水期晚，不造成早期突发性水淹（四）平稳供气、产能接替的原则（五）合理产量与市场需求协调的原则2.气井生产工艺制度及确定原则选择气井合理的工作制度原则：1．在最小地层能量损失条件下，获得最大允许采气量；2．在整个采气过程中的压力损失分配合理；3．达到能源保护和安全规范的要求。常用的气井工作制度及其适用条件：3.各生产工艺制度的生产特征定产量工作制度适用于：产层岩石胶结紧密的无水气井早期生产，是气井稳产阶段常用的制度。生产特征：1)产气量。在一定时间内，产气量一定。产量大小与产层无关，取决与配产量。2)地层压力、井底压力和井口压力随时间而缓慢下降，要保持产量一定，需增大压差，当压差达到某一极限时，该生产工艺结束。3)具有产量高、采气成本低、易于管理等优点。定井底(井口)压力制度生产特征：pwf=C，地层平均压力随t增大而减小，生产压差减小，qsc迅速降低。适应范围：一般应用在气藏附近无低压管网，天然气要继续输到脱硫厂或高压管网的气井；或需要维持井底压力高于凝析压力的气井。定井底压差制度生产特征：△p＝pr－pwf＝常数，即限制生产压差小于某一极限压差（保证气井不出水、不出砂的最大生产压差），该压差由试井资料确定。适应范围：适应于地层结构疏松的砂岩气藏，或边、底水活跃的有水气藏。是有水气藏最佳采气方式，具有稳定期长，产量高，单井采气量大，成本低等优点。4.各生产工艺制度的动态分析及预测定产量工作制度压力动态预测：平均地层压力：井底压力：3）井口压力：分析式井底压力计算公式：在定产量生产时，项和项不变，井底压力与成开方关系，下降速度比快。所以，定产量生产时，、、三个压力之间的差值越来越大，如图所示。直到降到与输气压力相近，气井转入定井口压力生产，或者在产量降低后，再进行定产量生产。定井底(井口)压力制度动态预测：定井底压差制度动态预测：按气田规定的日产气量qgp(为常数)给定不同生产时间t，确定不同时间的气井产量qg：求不同时间的地层压力pr：求不同时间的井底压力pwf：（4）求井口流压pwb：5.确定气井生产工艺制度应考虑因素1.地质因素(1)地层岩石胶结程度岩石胶结不紧、地层疏松，当气流速过高时砂粒将脱落，易堵塞气流通道，严重时可导致地层垮塌，堵塞井底，使产量降低，甚至堵死气层而停产。另外，高速流动的砂子易磨损油管、阀门和管线。宜选定井低流速或井壁压力梯度的生产制度。地层水的活跃程度：在地层水活跃的气藏上采气时，如果控制不当，容易引起底水锥进或边水舌进，结果使井底附近地层渗流条件变坏，增加了天然气流动阻力，使气井产量减少，严重可使气井水淹。所以在有水气藏上采气初、中期，气井宜选用定压差生产制度。2.影响气井工艺制度的采气工艺因素(1)天然气在井筒中的流速。防止液体在井筒中聚积。(2)水合物的形成。为防止井内气体水合物的生成，应在高于水合物形成的温度条件下生产，以保证生产稳定。(3)凝析压力。如果凝析油在地层中出现反凝析，无法采出，且增大阻力；为防止凝析油在地层中凝析出，井底流压应高于凝析油析出的露点压力。3.影响气井工作制度的井身技术因素(1)套管内压力的控制。生产时的最低套压，不能低于套管被挤毁时的允许压力，以防套管被挤坏。(2)油管直径对产量的限制。不合适的油管将影响气井的正常采气。4.影响气井工作制度的其它因素主要有：用户用气负荷的变化、气藏采气速度的影响、输气管线压力的影响等因素都可能影响气井产量和工作制度。复习了解井身结构、井口装置结构及用途；气井的井身结构：指气井地下部分的结构。主要内容包括：下入井内的套管层次、各层套管的尺寸和下深，各层套管相应的钻头尺寸以及管外水泥返高以及完井方法等。对于不同区块和不同地层压力系统的井有不同的井身结构，同时对井身质量的要求也不一样。引导钻头入井开钻和作为泥浆的出口。导管是在开钻前由人工挖成的深2米左右的圆井中下入壁厚3-5mm的钢管，外面灌上水泥制成。表层套管是下入井内的第一层套管，用来封隔地表附近不稳定的地层或水层，安装井口防喷器和支撑技术套管的重量。一般下深几十至几百米。技术套管是下入井内的第二层套管，用来封隔表套以下至钻开油气层以前的易垮塌松散地层、水层、漏层，或非钻探目的的中间油气层，以保证顺利钻到目的层。要求水泥上返到需要封隔的最上部地层之上100m左右。对高压气井，为防止气窜，上返至地面。油层套管是下入井内的最后一层套管，用来把油气层和其他层隔开，在井内建立一条可靠的油气通道。其上安装采气树，油套的质量对采气影响最大。油管是钢制空心管，长8-10米/根，由丝扣连接。油管挂（锥管挂、萝卜头）是金属制成的带有外密封圈的空心锥体，坐在大四通内，并将油、套管的环形空间密封起来。油管鞋是一个内径小于井底压力计直径的短节，防止压力计落井。目前常用过油管射孔井油管鞋是一外径100-110mm，内径62mm的喇叭口，使炮弹下出油管鞋容易。筛管由油管钻孔制成，长3-10米/根，钻孔直径10-12mm。要求钻孔孔眼的总面积大于油管的横截面积。套管头：套管下到井里，下部用水泥固定，上部的部分重量就支撑在套管头上。井里下有几层套管时，套管头能把几层套管互相隔开。油管头：支撑下入井内油管重量，封隔油套环形空间；采气和井下作业通道二、了解气藏分类及其特征：常规气藏、非常规气藏；气藏及其分类：纯气藏、低压气藏、有水气藏、含硫气藏和凝析气藏、砂岩气藏、页岩气藏和煤层气藏，前三者为常规气藏，后者为复杂气藏。按气井开采工艺分类：按照不同的地质特征和开发方式，可将气井的开采工艺分为：常规气井和非常规气井。常规气井：纯气井、低压气井、有边底水气藏的无水采气期生产井等；复杂（特殊）气井：凝析气井、含硫气井、砂岩气井、页岩气井等。三、气井合理产量概念，合理产量确定的目的；气井合理产量、最大合理产量、定产、配产；目的：保持合理产量不仅可以使气井在较低的投入下较长时期稳产，而且可以使气藏能在合理的采气速度下获得较高的采收率，从而获得最好的经济效益。换言之，气井所选择的的合理工作制度，应能保证气井在生产过程中得到最大的允许产量，使天然气在整个采气过程中的压力损失分配合理。气井合理产量：采用节点分析方法，将在一定井口流压下的气井流人动态曲线与油管动态曲线相交点所对应的产量，称之为在此条件下的气井合理产量。气井最大合理产量：把最小井口流压条件下求得的合理产能称之为气井最大合理产量。气井的定产：气井的合理产量制定，矿场称之为气井的定产。气井的配产：把根据气井压力、产量递减的情况，重新确定一个合理的日产气量，称之为配产。气井合理产量的确定原则；五大原则：气藏保持合理采气速度；（其中：合理采气速度确定五项原则；采气速度确定方法）；气井井深结构不被波坏；气井不被水淹；平稳供气，产能接替；产量与市场需求协调。气井的合理产量的确定原则（一）气藏保持合理采气速度原则（二）气井井身结构不受破坏原则（三）气井出水期晚，不造成早期突发性水淹（四）平稳供气、产能接替的原则（五）合理产量与市场需求协调的原则合理采气速度确定五项原则采气速度要合理应满足的条件是：1）气藏能保持较长时间稳产；稳产时间取决于气藏储量和产量大小、边水、底水及其活跃情况等因素。2）气藏压力均衡下降；3）气井无水采气期长，此阶段采气量高；气井无水采气期长，资金投入相对少，管理方便，采气成本低。4）气藏开采时间相对较快，采收率高。5）所需井数少，投资省，经济效益好。（气井布井与油井布井的区别）采气速度确定方法气藏经过试采确定了合理采气速度后，可按此速度允许的采气量并结合各井实际情况确定（分配）各井产量。采气速度：整个气藏年产气量（1年一般以330天计）与气藏地质储量的百分比。一般气藏采气速度在4%左右。气藏压力均衡下降可避免边底水舌进、锥进，这对有水气藏的开采十分重要。第三节常规气井的开采工艺复习气井生产工作制度及生产特征；各生产工作制度的动态分析、预测、以及结束条件；定产量工作制度适用于：产层岩石胶结紧密的无水气井早期生产，是气井稳产阶段常用的制度。生产特征：1)产气量。在一定时间内，产气量一定。产量大小与产层无关，取决与配产量。2)地层压力、井底压力和井口压力随时间而缓慢下降，要保持产量一定，需增大压差，当压差达到某一极限时，该生产工艺结束。3)具有产量高、采气成本低、易于管理等优点。压力动态预测：平均地层压力：井底压力：3）井口压力：结束条件：气井井口压力接近于输气干线压力，该工艺制度结束并转入其它生产工艺制度生产。定井底(井口)压力制度生产特征：pwf=C，地层平均压力随t增大而减小，生产压差减小，qsc迅速降低。适应范围：一般应用在气藏附近无低压管网，天然气要继续输到脱硫厂或高压管网的气井；或需要维持井底压力高于凝析压力的气井。动态预测：定井底压差制度生产特征：△p＝pr－pwf＝常数，即限制生产压差小于某一极限压差（保证气井不出水、不出砂的最大生产压差），该压差由试井资料确定。适应范围：适应于地层结构疏松的砂岩气藏，或边、底水活跃的有水气藏。是有水气藏最佳采气方式，具有稳定期长，产量高，单井采气量大，成本低等优点。动态预测：按气田规定的日产气量qgp(为常数)给定不同生产时间t，确定不同时间的气井产量qg：求不同时间的地层压力pr：求不同时间的井底压力pwf：求井口流压pwb结束条件：因气井生产压差为常数，而地层压力、井底压力、井口压力、产气量等将随时间下降，因此，当产量或井口压力不能满足生产要求，应转入其它工艺或开始带水采气。2.确定气井生产工作制度应考虑因素地质因素；工艺因素；井身结构因素；其他因素。1.地质因素(1)地层岩石胶结程度岩石胶结不紧、地层疏松，当气流速过高时砂粒将脱落，易堵塞气流通道，严重时可导致地层垮塌，堵塞井底，使产量降低，甚至堵死气层而停产。另外，高速流动的砂子易磨损油管、阀门和管线。宜选定井低流速或井壁压力梯度的生产制度。地层水的活跃程度：在地层水活跃的气藏上采气时，如果控制不当，容易引起底水锥进或边水舌进，结果使井底附近地层渗流条件变坏，增加了天然气流动阻力，使气井产量减少，严重可使气井水淹。所以在有水气藏上采气初、中期，气井宜选用定压差生产制度。2.影响气井工艺制度的采气工艺因素(1)天然气在井筒中的流速。防止液体在井筒中聚积。(2)水合物的形成。为防止井内气体水合物的生成，应在高于水合物形成的温度条件下生产，以保证生产稳定。(3)凝析压力。如果凝析油在地层中出现反凝析，无法采出，且增大阻力；为防止凝析油在地层中凝析出，井底流压应高于凝析油析出的露点压力。3.影响气井工作制度的井身技术因素(1)套管内压力的控制。生产时的最低套压，不能低于套管被挤毁时的允许压力，以防套管被挤坏。(2)油管直径对产量的限制。不合适的油管将影响气井的正常采气。4.影响气井工作制度的其它因素主要有：用户用气负荷的变化、气藏采气速度的影响、输气管线压力的影响等因素都可能影响气井产量和工作制度。3.无水气藏、气井及其开采特征无水气藏：气层中无边底水和层间水的气藏（含边底水不活跃的气井在开采初期）开采特征：(1)气井的阶段开采明显。(2)气井有合理产量(3)气井稳产期和递减期的产量、压力能够预测；(4)采气速度只影响气藏稳产期的时间长短，而不影响最终采收率4.有边水、底水气藏的开采工艺控、堵、排。治水措施(1)控水采气1）对水的控制是通过控制气带水的最小流量或控制临界压差来实现，一般通过控制井口节流阀或井口压力来实现。2）以底水锥进方式活动的未出水气井，可通过分析氯根，利用单井系统分析曲线，确定临界产量(压差)，控制在小于此临界值下生产，确保底水不锥进井底，保持无水采气期。(2)堵水对水窜型气层出水，应以堵为主，通过生产测井搞清出水层段，把出水层段封堵死。对水锥型出水气井，先控制压差，延长出水显示阶段。在气层钻开程度较大时，可封堵井底，使人工井底适当提高，把水堵在井底以下。(3)排水采气为了消除地下水活动对气井产能的影响，可以加强排水工作。小结无水气藏气井和边水底水不活跃气井的开采特征、工艺措施；无水气藏气井和边水底水不活跃气井的开采特征：(1)气井的阶段开采明显。(2)气井有合理产量(3)气井稳产期和递减期的产量、压力能够预测；(4)采气速度只影响气藏稳产期的时间长短，而不影响最终采收率无水气藏气井的开采工艺措施可以适当采用大压差采气。正确确定合理的采气速度充分利用气藏能量。有边水、底水气藏气井的开采工艺特征及治水措施；有边、底水气藏气井的开采工艺动态特征此类气藏有边、底水存在，且边底水活跃。如果措施不当，气层水会过早侵入气藏，使气井早期出水，这不仅会严重加快气井的产量递减，而且会降低气藏的采收率。（1）影响气井出水早迟的主要因素：1)井底距原始气水界面的高度：在相同条件下，井底距气水界面越近，气层水到达井底的时间越短。2)气井生产压差：随着生产压差的增大，气层水到达井底的时间越短。3)气层渗透性及气层孔缝结构：气层纵向大裂缝越发育，底水达到井底的时间越短。4)边底水水体的能量与活跃程度。（2）气井出水的三个明显阶段1)预兆阶段：气井水中氯根含量明显上升，由几十上升到几千、几万mg/l，压力、气产量、水产量无明显变化。2)显示阶段：水量开始上升，井口压力、气产量波动。3)出水阶段：气井出水增多，井口压力、产量大幅度下降。治水措施(1)控水采气1）对水的控制是通过控制气带水的最小流量或控制临界压差来实现，一般通过控制井口节流阀或井口压力来实现。2）以底水锥进方式活动的未出水气井，可通过分析氯根，利用单井系统分析曲线，确定临界产量(压差)，控制在小于此临界值下生产，确保底水不锥进井底，保持无水采气期。(2)堵水对水窜型气层出水，应以堵为主，通过生产测井搞清出水层段，把出水层段封堵死。对水锥型出水气井，先控制压差，延长出水显示阶段。在气层钻开程度较大时，可封堵井底，使人工井底适当提高，把水堵在井底以下。(3)排水采气为了消除地下水活动对气井产能的影响，可以加强排水工作。3.低压气井的采输气工艺特征。目前常用的低压天然气开采工艺技术主要有：降阻增压开采工艺技术技术特点：取消了节流降压环节（如图中节流阀12、13、14）及其高压放空、安全阀和加热炉；取消了不必要的弯头、回转流程管线，缩短了管线长度；从井口到计量全过程，通过流程设备的压力损失减少了（当气井压力降低，气量还较大，且产水时，还可以换更大直径的分离器，进一步减小阻力损失，提高分离效果）；高低压分输采气工艺技术技术特点：就低压气井开采的工艺技术而言，在降阻增压开采工艺技术的基础上有较大提高，它降低了低压气井的输压，在改造工程结束后把低压气井变成了非低压气井。比降阻增压开采工艺技术的适应范围大，工艺寿命长，节能增效效果好。该技术可以适用于所有含有高、低压气井的气田。喷射器增压采气工艺技术技术特点：一旦设计安装好后，运行时不需任何外加能源，运行成本低，节能增效效果最好；受低压气井周边高压气源压力和气量的限制，适用范围较窄。压缩机增压采气工艺技术技术关键：利用压缩机对吸入压缩机的天然气进行压缩，将机械能部分转换成天然气的压力能，从而将低压气通过输气干线输向用户或集输干线。利用压缩机进行增压开采的工艺技术，不仅可以提高低压气井天然气的输气压力，还可以进一步降低气井井口压力直至1个大气压，达到降低气井废弃压力，增大气井采气量，提高气井最终采收率的目的。压缩机增压采气工艺主要用活塞式压缩机和螺杆式压缩机增压，而干线增压输气则大都使用离心式压缩机和活塞式压缩机。负压采气工艺技术工艺特点：通过一定的工艺设备措施，将气井井口的压力由大于或等于大气压降为负压来实施采气。应用该项技术，复习一、低压气井、低压气井采输气工艺降阻、高低压分输、利用喷射器、压缩机增压、负压采气。二、气井生产管理目的意义；用途；手段；步骤三、气井生产管理内容：利用试井资料分析气井动态；利用采气曲线分析气井生产动态；利用生产资料分析生产动态。思考题：气井的工作制度有哪几种？它们各具有什么生产特征？这些工作制度分别适用于那些情况？定产量工作制度生产特征：1)产气量。在一定时间内，产气量一定。产量大小与产层无关，取决与配产量。2)地层压力、井底压力和井口压力随时间而缓慢下降，要保持产量一定，需增大压差，当压差达到某一极限时，该生产工艺结束。3)具有产量高、采气成本低、易于管理等优点。定井底(井口)压力制度生产特征：pwf=C，地层平均压力随t增大而减小，生产压差减小，qsc迅速降低。定井底压差制度生产特征：△p＝pr－pwf＝常数，即限制生产压差小于某一极限压差（保证气井不出水、不出砂的最大生产压差），该压差由试井资料确定。何谓无水气藏，无水气井有何开采特征和工艺措施？在无水气井开采中，如何充分利用气藏能量？无水气藏：气层中无边底水和层间水的气藏（含边底水不活跃的气井在开采初期）开采特征：(1)气井的阶段开采明显。(2)气井有合理产量(3)气井稳产期和递减期的产量、压力能够预测；(4)采气速度只影响气藏稳产期的时间长短，而不影响最终采收率工艺措施1、可以适当采用大压差采气。2、正确确定合理的采气速度3、充分利用气藏能量。在晚期生产中，由于气藏的能量衰竭，排液(主要是凝析液)的能量不足，如果管理措施不当，气井容易减产或停产。为使晚期生产气井能延长相对稳定时间，提高气藏最终采收率，应充分利用气藏能量，根据举升中的矛盾采取相应的措施。如：1)调整地面设备：对于不适应气藏后期开采的一些地面设备应予除去，尽量增大气流通道，减少地面阻力，增大举升压差，增加气的携液能力，延长气井的稳产期。2)周期性降压排除井底积液：采用周期性地降压生产或放喷的措施可排除井底积液，恢复气井的正常生产。常用方法：周期性降压生产、井口放喷。①周期性降压生产：气井生产一段时间后，生产压差减少，气量减小，气流不能完全把井底积液带出地面，可周期性地降低井口压力生产，达到排除井底积液目的。②井口放喷：当采用降压生产还不能将井底积液带出来时，为了延长气井生产寿命，最大限度的降低地面输压对气井的回压，可采用井口放空的办法。井口放喷时，井口回压可接近当地大气压力，使生产压差增大，带液能力增强。把井内积液放空，转入正常生产后，气井产气量可得到恢复。井口放空方法的缺点是每次放空要浪费一定量的天然气，且短期间断供气，但能使气井恢复正常生产。在有水气井的开采中，有那些开采方案和技术措施？(1)控水采气1）对水的控制是通过控制气带水的最小流量或控制临界压差来实现，一般通过控制井口节流阀或井口压力来实现。2）以底水锥进方式活动的未出水气井，可通过分析氯根，利用单井系统分析曲线，确定临界产量(压差)，控制在小于此临界值下生产，确保底水不锥进井底，保持无水采气期。(2)堵水对水窜型气层出水，应以堵为主，通过生产测井搞清出水层段，把出水层段封堵死。对水锥型出水气井，先控制压差，延长出水显示阶段。在气层钻开程度较大时，可封堵井底，使人工井底适当提高，把水堵在井底以下。(3)排水采气为了消除地下水活动对气井产能的影响，可以加强排水工作。何谓低压气井，低压气井的开采有何工艺措施？能解释基本原理和适用条件。低压气井：将靠气井自身天然气的压力能已不能将天然气输给用户使用（或不能输入天然气输配管网系统）的气井定义为低压天然气气井，简称低压气井。降阻增压开采工艺技术适用范围：只适用于原气井压力较高，到开采后期井口压力虽高于用户用气压力（或天然气输配管网系统输气压力），而采（集）气站出站压力已降到接近或等于用户用气压力这个时间段的低压气井开采。高低压分输采气工艺技术喷射器增压采气工艺技术适用条件：(1)一井多层开采。一口存在高、低压气层并同时开采的气井，设置天然气喷射器，利用高压气层的能量把低压气采出来，是一种少打井又不增设管线的有效增压措施。(2)低压气井邻近有高压气井。在多井集气的气田内，压力相差悬殊的高低压气井在同一集气站内汇集。低压气可就近利用邻近高压气，借助喷射器来增压，以输送低压气。根据高、低压气井的井数、产量，按照不同条件，可采取一口高压气井带一口或多口低压气井；也可以多口高压气井带一口或多口低压气井。(3)低压气田邻近有高压气田。在集输系统中利用邻近高压气田的高压气对低压气田气增压。(4)低压气井邻近有高、中压输气干线。输气干线压力比较高时，可通过天然气喷射器把低压气井的气增压纳入到压力较高的输配气管网中去。压缩机增压采气工艺技术适用于：煤矿瓦斯气、浅层天然气、低压天然气的自动连续负压开采。其该工艺在石油沟嘉三气藏巴九井应用试验，取得成功。后在邓井关气田等气田采用取得较好经济效益。什么是气井动态分析？为什么要对一口井进行动态分析？气井的动态分析方法有那些？气井生产动态分析。根据气井静、动态资料，生产资料等，分析气井生产参数及其变化原因，提出相应改进措施。如何利用采气曲线判断井内情况？用采气曲线判断井内情况(1)油管有水柱影响：当油管内有水柱，将使油压显著下降。产水量增加时油压下降速度相对加快。套压变化情况相对复杂一些。(2)井口附近油管断裂的采气曲线曲线特征：产量不变，油压上升，油套压相等。7.气井开井生产和关井压力恢复后，油套压大小于采气、产水有何对应关系？利用油、套压分析井筒情况第三节气井出水与排水采气工艺排水采气工艺概述优选管柱排水采气工艺第五节泡沫排水采气复习一、气井出水原因工艺制度不合理；钻井位置不合理；晚期不可避免出水。二、气井出水对生产的影响气藏：水封，降低采收率；井筒：两相流，增大所需举升能量，严重井底积水导致水淹；地面：增加处理工艺和成本三、有水气藏的一次开采工艺“三稳定”带水采气工艺：气水产量、井口压力、气水比稳定。四、有水气藏的二次开采工艺一、优选管柱排水采气作用原理；是一种助喷工艺，通过改变生产管柱尺寸，达到改变气体的举升能力和携液能力。不能给地层补充能力。二、气体的携液临界流速、携液临界流量；用途、计算公式。携液临界流量、流速与计算位置的关系三、优选管柱排水采气工艺设计计算步骤。关键：对比流量、对比流速需大于1；所选择的油管尺寸必须保证气井井口压力大于输压，否则重新选择计算。优选管柱适应性以及技术界限和选井条件。复习一、泡沫排水采气工艺原理及实质泡沫、分散、降阻及洗涤效应；二、对泡沫排水采气药剂性能要求及评价方法：四个标准：起泡能力、携液量、稳定性、硫化氢矿化水；评价方法：泡沫高度、稳定性。三、泡排施工设计：选井、药剂选择、注入时间、注入浓度、注入量、注入周期、注入方式、消泡剂及其注入量；注入方式等。四、柱塞气举工艺原理：能力来源；气井是间歇生产；柱塞气举其它排水采气工艺介绍小结：掌握气井出水原因以及对气井生产的危害；掌握有水气藏一次开采（带水采气、三稳定）原理及特点。气井出水原因(1)气井生产工艺制度不合理。气井产量过大，使边、底水突进，形成“水舌”或“水锥”，特别是裂缝发育的高渗透区，底水沿裂缝上升更容易形成“水锥”。(2)气井钻在离边水很近的区域，或有底水的气藏气井开采层段打开过深，接近气水接触面。(3)气水接触面已推近到气井井底，不可避免地要产地层水。气井产水对生产的影响(1)气藏出水后，在气藏产生分割，形成死气区，加之部分气井过早水淹，使最终采收率降低。(2)气井产水后，降低了气相渗透率，气层受到伤害，产气量迅速下降，递减期提前。(3)气井产水后，由于在产层和自喷管柱内形成气水两相流动，压力损失增大，能量损失也增大，从而导致单井产量迅速递减，气井自喷能力减弱，逐渐变为间歇井，最终因井底严重积液而水淹停产。(4)气井产水将降低天然气质量，增加脱水设备和费用，增加了天然气的开采成本。有水气藏的排水采气工艺技术一次开采的“三稳定”带水采气制度：针对有水气井不同的生产类型和特点，优选使气水两相管流举升效率最好的井口节流阀开度，在合理的工艺制度下把流入井筒的水全部带出地面，从而使气井的气、水产量，井口流压和气水比保持相对稳定的生产制度。解释排水采气，各种排水采气工艺适应性及优缺点；各种排水采气工艺方法的评价目前排水采气工艺主要有：优选管柱排水采气、泡沫排水采气、气举排水采气、活塞气举排水采气、游梁抽油机排水采气、电潜泵排水采气、螺杆泵排水采气、射流泵排水采气。上述７种排水采气工艺适应范围分别简述如下。1.优选管柱排水采气适用于有一定自喷能力的小产水量气井，最大排水量100m3/d，目前最大井深2700m；可用于含硫气井；设计简单、管理方便、经济投入较低。2.泡沫排水采气适用于弱喷及间喷产水井的排水，最大排水量120m3/d，最大井深3500m；可用于低含硫气井；设计、施工和管理简便，经济成本较低。3.气举排水采气适用于水淹井复产、大产水量井助喷及气藏强排水。最大排水量400m3/d，最大举升高度3000m；可用于中、低含硫气井；装置设计、安装较简单，易于管理，经济投入较低。4.活塞气举排水采气适用于小产水量间歇自喷井的排水，最大排水量50m3/d，最大举升高度2800m；装置设计、安装和管理简便；耐硫化氢腐蚀性较好，经济投入较低；对斜井或弯曲井受限。5.游梁抽油机排水采气适用于水淹井复产、间喷井及低压产水气井排水，最大排水量70m3/d，目前最大泵深2200m；设计、安装和管理较方便，经济成本较低；对高含硫或结垢严重的气井受限。6.电潜泵排水采气用于水淹井复产或气藏强排水，最大排水量可达500m3/d，目前最大泵深2700m；参数可调性好，设计、安装及维修方便；但经济投入较高，对高含硫气井受限。7.射流泵排水采气适用于水淹井复产，最大排水量300m3/d，目前最大泵深2800m；对出砂的产水井适宜；设计较复杂，安装、管理较方便；经济成本较高。掌握优选管柱排水采气、泡沫排水采气、柱塞气举排水采气工艺原理、作用、适应性及优缺点；优选管柱排水采气工艺作用原理：优选管柱是在气田开发中、后期，气井已不能建立“三稳定”的带水采气制度，转入间歇生产。对这样的气井及时调整管柱，改换成较小直径油管柱的一种排水采气工艺。(油管直径与气体流速之间的关系）优选管柱是一种自喷工艺，它施工简单到只需更换一次油管，而不需要人为地提供任何能量。泡沫排水采气机理：泡沫剂的助采作用是通过下述效应来实现的。（1）泡沫效应作用：泡沫药剂首先是一种起泡剂，它只需要在气层水中添加100～200mg/L，就能使油管中气水两相垂直流动状态发生显著变化，使气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，其结果使密度几乎降低10倍。如果说以前气流举水至少需要3m/s的井底气流速度，此时只需要0.1m/s的气流速度就可能将井底积液以泡沫形式带出井口。（2）分散效应在气水同产井中，无论什么流态，都不同程度地有大大小小的液滴分散在气流中，这种分散能力，取决于气流对液相的搅动、冲击程度。搅动愈猛烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。而泡沫助采剂也是一种表面活性剂，它只需在产层水中下入30～50mg/L，就可将其表面张力从30～60mN/m下降到16～30mN/m。由于液相表面张力大幅度下降，达到同一分散程度所做的功将大大减少。或者说，在同一气流冲击下，水相在气流中的分散大大提高。这就是助采药剂的分散效应。（3）减阻效应减阻剂主要是一些不溶的固体纤维、可溶的长链高分子聚合物及缔合胶体，而且主要应用于湍流领域里。然而，开采过程中，天然气流对井底及井筒里液相的剧烈冲击和搅动，所形成的正是一种湍流混合物，既有利于泡沫的生成，也符合减阻助剂的动力学条件。适用条件：井深小于3500m，井底温度小于150℃；日产液量在100m3以内；且液态烃含量小于30%；产层水总矿化度小于10g/L；硫化氢含量小于23g/m3；二氧化碳含量小于86g/m3。柱塞气举工艺原理：柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升液载分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。