专利名称：一种用于油气井排液采气的组合式球塞气举方法
技术领域：
本发明涉及一种油气井的排液采气方法，特别是一种组合式球塞气举方法。
技术背景
边底水的气藏、凝析气藏在国内外非常普遍，在开采过程中，随着采出程度的增 加，往往伴随着边底水、凝析油的侵入、形成与产出。凝析水、凝析油、侵入的地层水，对天然 气的开采危害很大。随着地层能量的逐渐降低，部分液体无法被携带至井口，井底聚集大量 的液体，形成气井积液。井底积液后，将增加对产层的回压，使生产压差降低，降低气井的生 产能力。随着气井产量的降低，携液能力进一步变差，井底积液会在较短时间内恶性增加， 最后导致气井停喷，即俗称“气井水淹”。对于已经积液的气井而言，选择合理的排水采气 方法，对于气藏的持续开发、延长气井的开采寿命十分重要。目前常见的排水采气方法主要 有，机抽、泡排、常规气举、优选管柱、电潜泵、柱塞气举、球塞气举等。目前我国西部的一些 气田，由于埋藏深度较深，出现积液后，其动液面较低，常规的排水采气方法往往无法顺利 的实现这类深井的排水采气，亟需找到一种能够拥有较高的举升效率，同时又具备一定下 入深度和高可靠性的方法。
常规气举方法依靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合， 利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面。常规气举 的特点是可靠性高，然而随着深度的增加举升效率偏低，且举升深度有限。球塞气举方法 由压缩机组、地面注气管线、井下注采管线3个子系统串联组成的一个封闭系统，其中井下 注采管线采用U型双油管柱举升结构，流程中双油管柱内径相等，在井底用气液混合器连 接起来，其中一根为注气与气举球下落油管，另一根为球塞举升油管。球塞气举的特点是完 全依靠地面压缩机的能量，举升效率高，然而下入深度有限，一旦要增加举升深度，则需要 大功率的地面压缩设备。目前的组合式球塞气举方法主要是针对排液采气井设计的，其主 要工作原理是采用“高低搭配气举组合”的方法，充分利用地层能量实现气井高效排液。采 用上述球塞气举方法的排液采气井的系统效率偏低、地层能量得不到充分的利用、下入深 度有限、系统的可靠性不高，同时球塞气举对压缩机条件要求严格，不易满足工作条件，因 而机体经济性、适应性差。在解决深井排水采气的同时，既能提高举升效率，又能在增加下 入深度的同时，不增加地面压缩机的启动压力，是目前研究的热点。发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式球塞气举方法，可以实现排液采气井高效、可 靠的排液采气。本发明组合式球塞气举方法结构简单，可靠性高，适合大多数的排液采气 井，底部安装气举阀充分利用地层能量，具有较高的举升效率以及良好的生产效果。
本发明提供了一种组合式球塞气举设备，它包括U型双油管柱球塞举升结构、封 隔器4、底部油管7和底部气举阀装置6，其特征在于底部气举阀装置6安装在底部油管7 上，封隔器4座封在生产套管5上某一部位，底部气举阀装置6、底部油管7和封隔器4之间形成一个封闭的气举举升系统，封隔器4上部由球塞举升油管8与注气与气举球下落油管 9组成U型双油管柱球塞举升结构，底部油管7与U型双油管柱球塞举升结构之间由气液 混合器10相连接。
所述的封隔器4可以将生产油管柱分为球塞举升油管8与注气与气举球下落油管 9组成的U型双油管柱球塞举升结构和底部油管7。
本发明提供了一种使用上述设备的用于油气井排液采气的组合式球塞气举方法， 特征在于，地层中的流体通过射孔孔眼2中流入井底3，气体在封隔器4、井底3和生产套管 5之间形成高压，压力达到某一极限时，高压气体则会通过底部气举阀装置6进入底部油管 7中，高压气体与底部油管7中的流体混合后上升到达球塞举升油管8，注气管道12对气举 小球16进行增压，通过投球装置11进入注气与气举球下落油管9，然后通过气液混合器10 进入球塞举升油管8，气举小球16与流体流经井口采油树13，流至集球器14，气举小球16 被分离至集球器14中，流体随输出管线15流出，投球装置11继续投入小球16，整个过程周 而复始。
根据本发明的组合式球塞气举方法，可以充分利用地层能量，实现上下组合式的 气举排液采气。本发明结构原理简单，可靠性高，充分结合了两种气举方法的优点与长处， 适用于大多数的排液采气井，该方法能够充分利用地利用地层能量，实现高效、高可靠性的 举升。
图1是组合式球塞气举设备的示意图，其中1.产层，2.射孔孔眼，3.井底，4.封隔器，5.生产套管，6.底部气举阀装置，7.底部油 管，8.球塞举升油管，9.气举球下落油管，10.气液混合器，11.投球装置，12.注气管道， 13.井口采油树，14.集球器，15.输出管线，16.气举小球。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行说明如说明书附图所示的组合式球塞气举设备结构示意图，该设备包括U型双油管柱球塞 举升结构、封隔器4、底部油管7和底部气举阀装置6。根据气井的完井方式，底部气举阀装 置6安装在底部油管7上，封隔器4座封在生产套管5上某一部位，底部气举阀装置6、底部 油管7和封隔器4之间形成一个封闭的气举举升系统，封隔器4上部由球塞举升油管8与 注气与气举球下落油管9组成U型双油管柱球塞举升结构，底部油管7与U型双油管柱球 塞举升结构之间由气液混合器10相连接。地面设备主要包括投球装置11，注气管道12，井 口采油树13，集球器14和输出管线15。地面设备与组合式球塞气举设备通过气举小球16 连接成一个整体。组合式球塞气举方法，其特征在于该方法集合了两种气举方法，利用封 隔器将生产系统分为上、下两部分，利用地层能量实现高效举升。
本发明的工作过程为地层中的流体通过射孔孔眼2中流入井底3，气体在封隔器 4、井底3和生产套管5之间形成高压，压力达到某一极限时，高压气体则会通过气举阀6进 入底部油管7中，高压气体与油管7中的流体混合后上升到达球塞举升油管8，注气管道12 对气举小球16进行增压，通过投球装置11进入注气与气举球下落油管9，然后通过气液混4合器10进入球塞举升油管8，气举小球16与流体流经井口采油树13，流至集球器14，气举 小球16被分离至集球器14中，流体随输出管线15流出，投球装置11继续投入小球16，整 个过程周而复始。
实例1 气井井底发生井底积液，假设液体的主要成分是水、油则液体的密度为800kg/m3，重力 加速度为10m2/s，地面压缩机的额定工作压力为35Mpa，阻尼力消耗的能量占输出功率的 20%，规定额定工作压力即为系统启动所需要的最大压力，则对于常规的球塞气举而言，理 论上最大的下入深度为H1=Z^X ^-=35 X IO6 X0. 8/800/10=3500 (m)应用组合式球塞气举方法后，底部气举阀与封隔器之间形成独立腔室，随着腔室中的 气体压力的不断增大，气举阀逐次打开，气体进入油管中，降低混合液体的密度。假设混合 后液体的密度为650kg/m3，保持其他参数不变，对于组合式球塞气举方法，理论上最大的下 入深度为H2=AX ^-=35 X IO6 X0. 8/650/10 ^ 4308 (m)根据实例1可知，应用组合式球塞气举方法后，球塞气举的下入深度大幅增加。
实例2:气井井底发生井底积液，假设液体的主要成分是水、油则液体的密度为800kg/m3，重力 加速度为10m2/s，阻尼力消耗的能量占输出功率的20%，积液的动液面在3000m，要求球塞气 举的下入深度至少在3500m，对于常规的球塞气举而言，启动该系统需要的压力至少为 Pnl=P gh/η =800 XlOX 3500/0. 8=35 (Mpa)应用组合式球塞气举方法后，气体通过气举阀进入油管中，降低混合液体的密度，假设 混合后液体的密度为650kg/m3。要求球塞气举的下入深度至少在3500m，对于组合式球塞 气举而言，启动该系统需要的压力至少为Pn2=P gh/η =650 XlOX 3500/0. 8 ^ 28. 44 (Mpa)根据实例2可知，应用组合式球塞气举方法后，同样下入深度的情况下，由于底部常规 气举充分地利用了环空气体的能量，所以球塞气举所需的启动压力大幅降低，并提高了举 升效率。
权利要求
1.一种组合式球塞气举设备，它包括U型双油管柱球塞举升结构、封隔器(4)、底部油 管(7)和底部气举阀装置(6)，其特征在于底部气举阀装置(6)安装在底部油管(7)上，封 隔器(4)座封在生产套管(5)上某一部位，底部气举阀装置(6)、底部油管(7)和封隔器(4) 之间形成一个封闭的气举举升系统，封隔器(4)上部由球塞举升油管(8)与注气与气举球 下落油管(9)组成U型双油管柱球塞举升结构，底部油管(7)与U型双油管柱球塞举升结 构之间由气液混合器(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的组合式球塞气举设备，其特征在于所述的封隔器(4)座封在 生产套管(5)上某一部位，封隔器(4)将生产油管柱分为球塞举升油管(8)与注气与气举球 下落油管(9)组成的U型双油管柱球塞举升结构和底部油管(7)。
3.一种使用权利要求1或2所述设备的用于油气井排液采气的组合式球塞气举方法， 特征在于地层中的流体通过射孔孔眼(2)中流入井底(3)，气体在封隔器(4)、井底(3)和 生产套管(5)之间形成高压，压力达到某一极限时，高压气体则会通过底部气举阀装置(6) 进入底部油管(7)中，高压气体与底部油管(7)中的流体混合后上升到达球塞举升油管 (8)，注气管道(12)对气举小球(16)进行增压，通过投球装置(11)进入注气与气举球下落 油管(9)，然后通过气液混合器(10)进入球塞举升油管(8)，气举小球(16)与流体流经井 口采油树(13)，流至集球器(14)，气举小球(16)被分离至集球器(14)中，流体随输出管线 (15)流出，投球装置(11)继续投入小球(16)，整个过程周而复始。
全文摘要
本发明提供了一种用于油气井排液采气的组合式球塞气举方法，包括U型双油管柱球塞举升结构、封隔器(4)、底部油管(7)和底部气举阀装置(6)。本发明组合式球塞气举方法结构简单，可靠性高，适合大多数的排液采气井，底部安装气举阀充分利用地层能量，具有较高的举升效率以及良好的生产效果。
文档编号E21B43/00GK102031949SQ20101056807
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者何顺利, 栾国华, 焦春燕, 申颍浩, 谢全, 顾岱鸿 申请人:中国石油大学(北京)