排水采气工艺技术

由于在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底。当气井产量高、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面，否则，井筒中将出现积液。积液的存在将增大对气层的回压，并限制其生产能力，有时甚至会将气层完全压死以致关井。排除气井井筒及井底附近地层积液过多或产水，并使气井恢复正常生产的措施，称为排水采气。排水采气工艺可分为:机械法和物理化学法。机械法即优选管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽等排水采气工艺，物理化学法即泡沫排水采气法及化学堵水等方法。这些工艺的选择取决于气藏的地质特征、产水气井的生产状态和经济投入的考虑。

1 优选管柱排水采气技术

在气水井生产中后期，随着气井产气量和排水量的显著下降，气液两相间的滑脱损失就取代摩阻损失，上升为影响提高气井最终采收率的主要矛盾。这时气井往往因举液速度太低，不能将地层水即使排出地面而水淹。优选管柱排水采气工艺就是在有水气井开采到中后期，重新调整自喷管柱，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式排水采气方法。优选管柱排水采气工艺，其理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊设备和动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排水生产，以延长气井带水自喷期的一项开采工艺技术。

该技术适用于开采中后期具有一定能量的间喷井、弱喷井，能延长气水井的自喷期，适用于井深＜3000m，产水量＜100 m3/d。对采用油管公称直径≤60mm进行小油管排水采气的工艺井，最大排水量50m3/d，油管强度制约油管下深。工艺实施后需要配合诱喷工艺使施工井恢复生产。 2 泡沫排水采气技术

泡沫排水采气技术是通过地面设备向井内注入泡沫助采剂，降低井内积液的表、界面张力，使其呈低表面张力和高表面粘度的状态，利用井内自生气体或注入外部气源（天然气或液氮）产生泡沫。由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，使液体以泡沫的方式被带出，达到排出井内积液的目的。

该工艺适用于弱喷、间喷的产水气井，井底温度≤120℃，抗凝析油的泡排剂要求凝析油量在总液量中的比例不超过30%，其最大排水能力＜100 m3/d，最大井深＜3500m。泡排的投入采出比在1：30以上，经济效益十分显著。 3 柱塞气举排水采气技术

柱塞气举是一种用于气井见水初期的排水采气工艺。它是将柱塞作为气、液之间的机械截面，依靠气井原有的气体压力，以一种循环的方式使柱塞在油管内上、下移动，从而减少液体的回落，消除了气体穿透液体段塞的可能，提高了间歇气举举升效率。柱塞的具体工作过程是：关井后柱塞在自身重力的作用下沉没到安装在生产管柱内的弹簧承接器顶部，关井期间柱塞下方的能量得以恢复，即油气聚集；开井后，在柱塞上下两段压差作用下，柱塞和其上方的液体被一同向上举升，液体举出井口后，柱塞下方的天然气得以释放，完成一个举升过程；柱塞到达井口或延时结束后，井口自动关闭，柱塞重新回落到弹簧承接器顶部，再重复上述步骤。如果井筒内结蜡、结晶盐或垢物，则在柱塞上下往复运行过程中将会得到及时清除。

该工艺设备简单，全套设备中只有一个运动件——柱塞，柱塞作为设备中唯一的易损件，可在井口自动捕捉或极易手工捕捉，容易从一口井起出转向另一口井，不需立井架，检查、维修或更换都很方便。另外，井下所有设备可用钢丝绳起出，不需起油管，作业比较简单，运行费用低。

该工艺适用于弱喷或间喷的小产水量气井，最大排水能力＜50m3/d，气液比＞700～1000m3/ m3，柱塞可下入深度（卡定器位置）＜3000m，一般应用于深度2500m左右，对斜井或弯曲井受限。

柱塞在运行的同时还可消除蜡、水化物及砂等的沉积堵塞问题，而且柱塞每循环举升液量可在很大的范围内进行调整，从而达到了稳定产量和提高举升效率的目的。

4 气举排水采气技术

气举排水采气技术是通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的能量举升井筒中的液体，使井恢复生产能力。气举可分为连续气举和间歇气举两种方式。影响气举方式选择的因素有：井的产量、井底压力、产液指数、

举升高度及注气压力等。对井底压力和产能高的井，通常采用连续气举生产；对井底压力及产能较低的井，则采用间歇气举或活塞气举。

目前现场普遍采用连续气举的方式。所谓连续气举，是将产层高压气或地面增压气连续地注入气举管内，给来自产层的井液充气，使气、液混相，以降低管柱内液柱的密度，提高举升能力。当井底压力降至足以形成生产压差时，就造成类似于自喷排水的势头，在井内液柱被卸载后，井可望达到所需的产量指标。连续气举方式主要有三种：开式气举、半闭式气举和闭式气举。

该工艺适用于水淹井的复产和大产水量井的助喷及气藏连续强排，工艺井不受井斜、井深和硫化氢限制及气液比影响，排水量大，最大排水能力可达到600m3/d，单井增产效果显著。可多次重复启动。设备配套简单，管理方便，投资少，经济效益高。目前现场最大举升高度可达到4000m。

其缺点是工艺井受注气压力对井底造成的回压影响，不能把气藏采至枯竭；需要高压气井或压缩机作高压气源；套管必须能承受注气高压；高压施工，对装置的安全可靠兴要求高。 5 机抽排水采气技术

机抽排水采气工艺是针对有一定产能，动液面较高，邻近无高压气源或采取气举法已不经济的水淹井，采用井下分离器、深井泵、抽油杆、脱节器、抽油机等配套机械设备，进行排水采气的生产工艺。目前，井口密封和大气液比井的机抽排水还需进一步深入研究。该工艺设计、安装和管理较方便，经济成本较低，不受气井采出程度影响，并能把气井采至枯竭。

该工艺适用于水淹井复产、间喷井和开发后期低压气水井的开采，由于受井斜、井深、硫化氢和气液比（泵易造成气锁）影响较大，目前最大泵挂深度3000m，最大排水能力＜100 m3/d，最大允许气液比为800 m3/ m3。由于气水井与油井性质差异较大，尚未完全解决配套问题。

以上各种工艺适合于不同的气藏开发阶段，其中适合于气藏自喷末期，气井具有自喷或间喷能力产水气井的工艺有优选管柱、泡排、柱塞气举排水采气工艺，适合于气井强排水或水淹气井复产的工艺有气举、机抽排水采气工艺。在选择排水采气工艺时，要遵循以下原则：所选气井必须具有一定的产能，具有一定的可采储量；在工艺类型的选择上，优先选择不用动管柱的排水采气工艺，然后再选择动管柱的排水采气工艺；优选出的排水采气工艺要能尽快排出气井井底积液，

恢复气井产能；所选的排水采气工艺要从长远考虑，工艺的应用期要相对较长，尽量避免气井在短期内再次水淹；排水采气工艺的选择要从经济投入出发，尽量选用投资较低，作业较简单，易于管理的排水采气工艺。

排水采气工艺选择流程：

气井生产能力弱喷≤3000m＞3000m≥800是新井否凝析油含量≥30%否优选管柱泡沫排水是柱塞气举是泡沫排水井口增压温度＜120℃凝析油含量＜30%自喷≤3000m水淹＞3000m井深井深＜800气液比＞30m3凝析油含量≥30%否气举＋泡排是连续气举产液量≤30m3机抽连续气举否

给定的一口产水气井，究竟选择何种排水采气方法，需要进行不同排水采气方式的比较。排水采气方法对井的开采条件有一定的要求，如果不注意地质、开采和环境因素的敏感性，就会降低排水采气装置的效率和寿命。因此，除了井的动态参数外，其他开采条件如产出流体性质、出砂、结垢等也是考虑的重要因素。此外，设计排水采气装置时，还需要考虑电力供给、高压气源、井场环境等。而最终考虑因素是经济投入。

排水采气的方法很多，各自存在其自身的优点与局限性。在生产中要利用其优点，避免其缺点，针对不同的气井条件采用合适的排水采气方法。组合排水采气工艺可以优势互补，扩大应用范围，是今后排水采气发展的一个方向。目前的排水采气技术具有广阔的使用空间，潜力巨大，将在含水气田排水采气生产中大有作为。但是这些工艺还远远不够，不能满足实际工作的需要，随着工艺及技术水平的提高，不断发展新的人工举升采气设备与技术，使得人工举升好、技术逐步向自动化、智能化发展。