低压气井双流体超音速雾化排水采气系统及其工艺的制作方法_2

文档序号:9683758阅读:来源:国知局
充分地雾化井内积液,其雾化量可以达到0.3-1方/天,产气量为5000-10000方/天。油套压差达到3-4MPa,可连续排水采气;其适用于采气过程中需频繁提产携液的采气井;可以排除井内积液对气井产能的影响,提高采气速度,进一步降低天然气井的低成本开发,具有很好的社会和经济效益。
[0027]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0028]图1是本发明工艺原理图;
图2是本发明的双流体超音速雾化原理图。
[0029]附图标记说明:1、油管;2、套管;3、天然气;4、油管井气孔;5、雾化气液;6、雾化出口;7、上封隔器;8、积液入口;9、拉瓦尔管;10、下封隔器;11、进液口; 12、气井积液;13、油管内积液;14、套管内天然气流;15、油管内积液流;16、尾管;17、进液通道;18、进气通道;19、腔室。
【具体实施方式】
[0030]实施例1:
本发明针对超音速雾化器不能在井内实现雾化的原因,进行剖析,对其进行优化配套,使之成为雾化排液的专用技术。首先通过流体力学的理论,得到气井内雾化的充分和必要条件,井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化,排除井内积液,即:雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上;雾化粒径30-50um。
[0031 ]由于气体具有可压缩性能,在地面一定气体压差下,能够雾化的技术参数当其置于井内高压环境时不适用,其遵循等熵原理。拉瓦尔管能达到超音速,拉瓦尔管要达到超音速,其进、出口压力比最小要达到2:1,即,套管压力须为油管压力的2-3倍,才能达到雾化条件。
[0032]只有当雾化效果,即雾化后的粒径达到30-50um后,井内低产低速的气流速度才能将微雾状的液体排出井外,实现雾化排液。
[0033]本发明的双流体超音速雾化工艺技术原理:将井筒作为一个良好的气液分离器,让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速,让井内的气井积液12,在套管内气压的作用下,通过油管进入拉瓦尔管的超音速部位,实现气、液双流体超音速雾化,如图1所示。将气、液分别引入拉瓦尔管入口和出口。井内积液通过节流减压,形成低压,低速的油管内液流,流入拉瓦尔管的超音速区域后,其积液中溶入的气体因突然降压后,会猛烈膨胀,超音速气流将液滴撕裂成液膜,进而变成微小的雾滴,以实现雾化作用。气、液的流速差异越大,这种雾化效果会越显著,雾化效果会越好。常用的气液两相流喷枪,就是采用这个原理。但常用的双流体喷枪,由于喷枪的等直径结构,通过节流降压后,产生的最大气体流速为音速,即使再增加节流器前后压差后,其出口端的气流速度也不会形成超音速,其雾化效果受到限制,而拉瓦尔管渐缩-渐扩的特殊结构,使得气体通过拉瓦尔管能形成超音速,达到最好的雾化效果。常规双流体喷枪,由于通过雾化器的气流和液流的通道是很小的间隙,其雾化枪头在地面使用条件下都容易堵塞,所以更不能下入井内。拉瓦尔管的节流器当产量达到5000-10000方/天,并形成超音速时,其节流器的最小孔径可达到1.7-3mm,由于拉瓦尔管的特殊结构,不易堵塞,井内的颗粒基本都能通过,不用维护,适用于井下节流雾化。
[0034]参见图1、图2,本发明低压气井双流体超音速雾化排水采气系统,包括套管2、油管1以及雾化器,其中油管1位于套管2内,雾化器设于油管1内,所述雾化器的进液口 11和雾化出口 6与油管1内壁之间的环空通过封隔器封隔,其中进液□ 11与油管1内壁之间的环空通过下封隔器10封隔,雾化出口6与油管1内壁之间的环空通过上封隔器7封隔;雾化器内部设有拉瓦尔管9,所述雾化出口 6位于拉瓦尔管9上端出口处的上方,并与该出口处相通,所述拉瓦尔管9上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位,经雾化出口 6排出雾化气液5;所述进液口 11通过进液通道17与拉瓦尔管9上端的超音速部位连通,将连通气井积液12的油管内积液13引入到拉瓦尔管9上端的超音速部位,此时油管内积液13经进液通道17形成油管内积液流15流向拉瓦尔管9上端的超音速部位。拉瓦尔管9下端的入口部位通过进气通道18连通开设于油管上的油管井气孔4,而套管中的天然气3产生的套管内天然气流14则通过进气通道18流入拉瓦尔管9下端的入口,形成积液雾化的超音速气流条件。
[0035]本实施例可以有效地利用井内能量进行雾化排液,解决井内积液问题,提高采气速度,降低米气成本。
[0036]本实施例的低压气井双流体超音速雾化排水采气工艺,包括如下步骤:
(1)釆用带压作业起出气井内的采气管柱;
(2)釆用钢丝作业探井内液面深度,确定液面深度及液面高度并实探出井内沉砂深度及厚度;
(3)当砂堵气层后,采用连续油管进行冲砂,使砂面位置符合采气要求,防止井内砂子将雾化器冲蚀损坏;
(4)下入300-600米的尾管后,再下入雾化器,确保雾化器在液面以上1-3米;
(5)将管柱下入预定深度后,安装好井口;
(6)此时,油套管压力应处于平衡状态,通过关井,若井口压力大于输气管道压力2.5倍时,则开井采气;若关井压力达不到雾化要求的压力比时,则借助其它气源进行雾化排液;
(7)若套管压力小于油管压力2倍时,开始计量3MPa压力下,油管内气体的体积流量,若产气量达到井口压力下,油管体积的气体量后,则关井待压力恢复到开井条件;
(8)记录好油套压及产量; (9)通过一段时间的采气后,若产量下降,通过关井方式若发现油、套管压力不能平衡,则说明雾化器上部形成了积液;则将套管内的气体压力输入到油管中来,让油、套管气体压力平衡,进而使雾化后的积液再次压入套管内,降低采气油管内液柱形成的压力对地层的回压,恢复部分地层能量,将井内液体重新雾化;
(10)对排水釆气进行前后对比分析,包括雾化效果,增产效果,稳产时间以及前后的经济效益对比。
[0037]实施例2:
在实施例1的基础上,所述拉瓦尔管9设于一腔室19中,该腔室19的上端与雾化出口 6连通,同时该腔室19的位于拉瓦尔管9超音速部位处的侧壁上开设有积液入口 8,所述进液通道17与该积液入口 8连通;所述腔室19的位于拉瓦尔管9下端入口部位处的侧壁上开设有通孔,所述进气通道18与该通孔连通。油管I内设有对进入雾化器进液流量进行控制的节流管。节流管盘装在油管I中,节流管的孔径不小于3mm。所述节流管的孔径为3mm,其长度为230m-250m。所述节流管的入口连接有定压阀,该定压阀与井外的控制设备电连接。所述定压阀的额定压力为3MPa,其耐温温度为120°C,其微开启程度达到等效通径3mm以上。所述进液通道17以及进气通道18上分别连接有筛管;筛管的孔径小于1.5mm;筛管的内径不小于50mm;筛管的外径小于60mm;筛管的长度为l_2m。
[0038]本实施例利用大通径超长度节流管而不是节流器来节流降压,使其进入雾化器的积液流量在最大压差下(3_4MPa),控制在1000升/天,满足井内雾化排液量的要求。使进入雾化器
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