一種柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法與流程
2023-04-28 22:34:16
本發明涉及一種用於油氣田採氣工藝中的柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法，屬於氣藏排水採氣領域。
背景技術：
氣井在生產過程中不同程度的產液，氣井中的液體通常是以液滴的形式分布在氣相中，氣體是連續相而液體是非連續相流動，液體以液滴的形式由氣體攜帶到地面。當氣相不能提供足夠的能力來使井筒中的液體連續流出井口時，就會在氣井井底形成積液。高壓井中液體以段塞流的形式存在，它會損耗更多的地層能量，限制氣井的生產能力；在低壓井中積液可完全壓死氣井，造成氣井水淹關井，使氣井減產。因此，及時的排出井底積液，對產水氣井採取排液採氣的方法，以達到維護氣井正常生產的目的。
柱塞氣舉是間歇氣舉的一種特殊形式，柱塞作為一種固體的密封界面，將舉升氣體和被舉升液體分開，減少氣體竄流和液體回落，提高舉升氣體的效率。申請號為201420751686.3的專利申請《一種智能控制柱塞氣舉排水採氣系統》、申請號為201620692793.2的專利申請《一種改進的多功能分體式柱塞氣舉裝置》、申請號為201620678679.4的專利申請《一種速度管柱配套柱塞氣舉排水採氣裝置》，以及申請號為201620484991.X的專利申請《一種多級柱塞氣舉採油裝置》都是在原有的柱塞氣舉工藝上進行改進，只進行柱塞氣舉工作。泡沫排水採氣是將表面活性劑注入井底，藉助於天然氣流的攪拌，與井底積液充氣接觸，產生大量較穩定的低密度含水泡沫，泡沫將井底積液攜帶至地面，從而達到排水採氣的目的。申請號為201110046730.1的專利申請《一種泡沫排水採氣井集輸管道用重複發泡裝置》和申請號為201110046870.9的專利申請《一種適應低溫環境的泡沫排水採氣注入裝置》使用液體泡排劑進行液體井下泵注。申請號為200910235224.X的專利申請《一種液淹氣井自生氣固體泡沫排液球》、申請號為201110076848.9的專利申請《一種投撈式井下發泡劑混合裝置》、申請號為200620033796.1的專利申請《一種空心固體助排劑》，以及申請號為201210047727.6的專利申請《一種用於天然氣水平氣井泡沫排水採氣的方法》使用固體泡排劑進行固體井下投擲。泡排劑相關專利申請僅對泡沫排水採氣工藝進行改進，僅進行泡沫排水採氣工作。
常規排水採氣工藝針對不同的井況採用不同的工藝，相對來說，柱塞氣舉排水採氣工藝針對積液嚴重、自身能量較低的井，泡沫排水採氣工藝針對自身能量較高的井。柱塞氣舉工藝和泡沫排水採氣工藝能達到比較好的排水採氣效果，對於井況變化複雜的井，兩項工藝可結合使用，但流程繁瑣，成本較高。本專利就是為了解決現今排水採氣技術中工藝單一的情況下，對於井況變化複雜的井進行多項排水採氣工藝繁瑣的問題，可依次自發進行柱塞氣舉排液採氣及泡沫排水採氣兩種工藝，流程簡便，成本較低。
技術實現要素：
本發明目的是：為了解決現今排水採氣技術中工藝單一，對於井況變化複雜的井進行多項排水採氣工藝繁瑣的問題，本發明依次自發進行柱塞氣舉排液採氣及泡沫排水採氣兩種工藝，提出一種柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法。
本發明所採用的技術方案是：
一種柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法，先根據採氣井的直徑製作泡排棒，泡排棒做柱塞，柱塞主體的形狀為圓柱體，其內部設置有柱塞主腔體，柱塞主體外均勻分布流體通孔，柱塞主腔體與流體通孔通過設置的流體小通道連接，柱塞主腔體與流體通孔旨在提高柱塞下行速度，柱塞主體外表面等間距分布螺旋線形的梯形槽，流體在槽內以螺旋線軌跡流動可使柱塞旋轉前進，能保持柱塞主體運動穩定，槽兩邊的突起使柱塞在上下運動過程中防止管壁內壁結鹽、蠟和垢，同時也清理管壁內側已附著的結蠟及沉垢；柱塞主體所用的材料為固體泡排劑，固體泡排劑所用原料的組分用質量百分比表示，質量以克為單位，組成及組分為：聚乙二醇12～14％，部分水解聚丙烯5～7％，咪唑啉16～36％，聚氧乙烯烷基醚12～15％，聚季銨鹽10～20％，有機磷酸酯15～20％，丙烯醛3～5％，十二烷基苯磺酸鈉10～20％，羧甲基纖維素5～10％；然後將該泡排棒沉於井底，進行柱塞氣舉排水工作，該泡排棒在井下天然氣恢復壓力的作用下以段塞方式將液體舉升出井口；隨著柱塞主體的逐漸溶解，密封性降低後，該泡排棒沉於井底起到泡排劑的作用，溶解產生大量泡沫，進行泡沫排水採氣工作；自發進行柱塞氣舉排液採氣及泡沫排水採氣兩種工藝，流程簡便，達到排水採氣的最佳效果。
上述一種柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法中，製作柱塞主體的固體泡排劑，其密度為1.10～1.30g/cm3，略大於地層水的密度；柱塞主體的硬度較強，為洛氏23～27HRC，柱塞本體的硬度主要由固體泡排劑的配方所決定，羧甲基纖維素作為粘合劑，其組分可決定柱塞主體硬度；柱塞本體工程結構參數為：外徑變化範圍為58.5～62mm，柱塞主腔體直徑為10～15mm，柱塞長度為40cm。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：(1)將柱塞氣舉排液採氣和泡沫排水採氣結合使用，步驟簡單，效益明顯，適用範圍廣；(2)柱塞由泡排劑組成，無需回收，節約成本；(3)將固體泡排劑注入至氣井，特別是直井井筒最底端，使得整個井筒內充滿泡沫流體，排水採氣效果明顯；(4)操作簡單安全，使用方便快捷，省時省力，成本低廉，對環境友好。
附圖說明
圖1是本發明所使用的做柱塞的泡排棒的結構示意圖。
圖2是圖1所示泡排棒結構的剖視圖。
圖中：1.流體通孔，2.螺旋線形的梯形槽，3.流體小通道，4.柱塞主體，5.柱塞主腔體。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發明一種柱塞氣舉與泡沫排水的一體化複合採氣方法，先根據採氣井的直徑製作泡排棒，泡排棒做柱塞，柱塞主體4的形狀為圓柱體，其內部有柱塞主腔體5，柱塞主體4外均勻分布流體通孔1，柱塞主腔體5與流體通孔1通過流體小通道3連接，柱塞主腔體5與流體通孔1旨在提高柱塞下行速度，柱塞主體4外表面等間距分布螺旋線形的梯形槽2，流體在槽內以螺旋線軌跡流動使柱塞旋轉前進，能保持柱塞主體4運動穩定，槽兩邊的突起使柱塞在上下運動過程中防止管壁內壁結鹽、蠟和垢，同時也清理管壁內側已附著的結蠟及沉垢；柱塞主體4所用的材料為固體泡排劑，固體泡排劑所用原料的組分用質量百分比表示，質量以克為單位，組成及組分為：聚乙二醇13％，部分水解聚丙烯6％，咪唑啉18％，聚氧乙烯烷基醚13％，聚季銨鹽12％，有機磷酸酯16％，丙烯醛4％，十二烷基苯磺酸鈉11％，羧甲基纖維素7％；然後將該泡排棒沉於井底，進行柱塞氣舉排水工作，該泡排棒在井下天然氣恢復壓力的作用下以段塞方式將液體舉升出井口；隨著柱塞主體4的逐漸溶解，密封性降低後，該泡排棒沉於井底起到泡排劑的作用，溶解產生大量泡沫，進行泡沫排水採氣工作；自發進行柱塞氣舉排液採氣及泡沫排水採氣兩種工藝，流程簡便，能夠達到排水採氣的最佳效果。
製作柱塞主體4的固體泡排劑，其密度為1.20g/cm3，略大於地層水的密度。柱塞本體4的硬度較強，為洛氏26HRC，柱塞本體的硬度主要由固體泡排劑的配方所決定，羧甲基纖維素作為粘合劑，其組分可決定柱塞主體硬度。柱塞主體4工程結構參數為：外徑為60mm，柱塞主腔體直徑為12mm，柱塞長度為40cm。
根據實際的生產情況、地層特徵以及井深結構可以設計泡排劑及粘合劑的用量，從而達到排水採氣的最佳效果。本發明提供的這種柱塞氣舉與泡沫排水一體化複合採氣方法，綜合柱塞氣舉排水工藝及泡沫排水採氣工藝。在柱塞氣舉排水階段，該柱塞在井下天然氣恢復壓力的作用下以段塞方式將液體舉升出井口，滑脫損失小。柱塞主腔體5及流體通孔1旨在提高柱塞的下行速度，柱塞主體4外表面等間距分布螺旋線形的梯形槽2，流體在槽內以螺旋線軌跡流動可使柱塞旋轉前進，能保持柱塞主體4運動穩定，槽兩邊的突起使柱塞在上下運動過程中防止管壁內壁結鹽、蠟和垢，同時也清理管壁內側已附著的結蠟及沉垢。一段時間後隨著柱塞主體4的逐漸溶解，密封性降低，該泡排棒沉於井底又起到泡排劑的作用，溶解產生大量泡沫，進入泡沫排水採氣階段，柱塞氣舉和泡沫排水採氣綜合使用，流程簡便，可達到排水採氣的最佳效果。本發明提供的這種作柱塞的泡排棒的密度為1.20g/cm3，略大於地層水的密度，目的在於柱塞在井筒中能沉沒在液面之下，起到柱塞作用，同時作為泡排劑使用時泡排棒在井筒中低於液面的位置運動，且保持較低的運動阻力。柱塞本體4的硬度主要由作為粘合劑的羧甲基纖維素的組分所決定，柱塞主體4硬度要求較高，為洛氏26HRC，避免強度過低引起過早溶解、提前失效。本發明流程簡便，效益明顯，可達到排水採氣的最佳效果。