低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)及其工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于排水采氣工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]長慶氣田是典型的“三低”氣藏。隨著國內(nèi)天然氣需求的增大，開發(fā)規(guī)模越來越大，地層壓力越來越低，井內(nèi)積液越來越嚴(yán)重，甚至到了間歇性開關(guān)井采氣的階段，排水采氣成為制約氣井產(chǎn)能及開采速度的最大制約因素，中石油不得不花費大量的資金及科研力量去開發(fā)排水采氣技術(shù)。自氣田開采以來，排除井內(nèi)積液的問題，就一直困擾著相關(guān)的采氣部門，至今已進(jìn)行過如下的排水采氣方法，均一直不能得以有效的解決。
[0003]1.注甲醇排水采氣，運行成本費用高，效果差，不能滿足排除積液的要求。
[0004]2.泡沫排水采氣，效果差，運行成本費用高，也不能充分排除井內(nèi)積液。
[0005]3.柱塞排水采氣因開關(guān)井時間長，也嚴(yán)重制約了氣井的產(chǎn)量，也不太適用。
[0006]4.井內(nèi)霧化排液，分別采用過旋流霧化和超音速霧化排液，均因其技術(shù)性能不過關(guān)，不能得以在氣田推廣應(yīng)用。
[0007]以上技術(shù)的共同點就是利用井內(nèi)氣體將積液排出井外，但當(dāng)氣井的產(chǎn)量低于5000方/天時，排液效果均不理想，甚至不起作用。
[0008]當(dāng)前氣井的積液現(xiàn)象十分嚴(yán)重，給氣井的正常生產(chǎn)帶來了十分不利的影響，雖然釆用了各種各樣的排水釆氣技術(shù)，但均不能很好地解決排液問題。其中超音速霧化器在井內(nèi)不能發(fā)揮作用的原因有兩個。
[0009]1.當(dāng)霧化器在液面上部時，因井口油管釆氣壓力高達(dá)3MPa，氣井產(chǎn)量低5000方/天，油管內(nèi)氣體流速太小，0.6米/秒，相當(dāng)于二級到三級的風(fēng)速，井內(nèi)氣體不能將液體帶入拉瓦爾霧化器，不能進(jìn)行霧化，積液仍停留在井內(nèi)。
[0010]2.當(dāng)霧化器下入液面以下時，進(jìn)入霧化器的氣液比例太小，難以實現(xiàn)霧化，即使少量霧化后的液體由于沒有氣體及時跟進(jìn)，霧化液體又回落到霧化器上部，無法再霧化。仍形成二次積液將井壓住不能增產(chǎn)。
[0011]因此，當(dāng)前的超音速霧化不具備霧化功能和霧化條件，需要重新對其進(jìn)行研究與試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，針對超音速霧化器不能在井內(nèi)實現(xiàn)霧化的原因，對其進(jìn)行優(yōu)化配套，提供一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)及其工藝。
[0013]為此，本發(fā)明提供了一種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，其技術(shù)方案是:低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣系統(tǒng)，包括套管、油管以及霧化器，其中油管位于套管內(nèi)，霧化器設(shè)于油管內(nèi)，所述霧化器的進(jìn)液口和霧化出口與油管內(nèi)壁之間的環(huán)空通過封隔器封隔，霧化器內(nèi)部設(shè)有拉瓦爾管，所述霧化出口位于拉瓦爾管上端出口處的上方，并與該出口處相通，所述拉瓦爾管上端出口處即為拉瓦爾管的超音速部位;所述進(jìn)液口通過進(jìn)液通道與拉瓦爾管上端的超音速部位連通;拉瓦爾管下端的入口部位通過進(jìn)氣通道連通開設(shè)于油管上的油管井氣孔。
[0014]上述拉瓦爾管設(shè)于一腔室中，該腔室的上端與霧化出口連通，同時該腔室的位于拉瓦爾管超音速部位處的側(cè)壁上開設(shè)有積液入口，所述進(jìn)液通道與該積液入口連通;所述腔室的位于拉瓦爾管下端入口部位處的側(cè)壁上開設(shè)有通孔，所述進(jìn)氣通道與該通孔連通。
[0015]上述油管上設(shè)有能夠?qū)M(jìn)入霧化器進(jìn)液流量進(jìn)行控制的節(jié)流管。
[0016]上述節(jié)流管盤裝在油管中，節(jié)流管的孔徑不小于3_。
[0017]上述節(jié)流管的孔徑為3mm，其長度為230m-250m。
[0018]上述節(jié)流管的入口連接有定壓閥;該定壓閥與井外的控制設(shè)備電連接。
[0019]上述定壓閥的額定壓力為3MPa，其耐溫溫度為120°C，其微開啟程度達(dá)到等效通徑3mm以上。
[0020]上述進(jìn)液通道以及進(jìn)氣通道上分別連接有篩管;所述篩管的孔徑小于1.5mm;所述篩管的內(nèi)徑不小于50_ ；所述篩管的外徑小于60_ ；所述篩管的長度為1 -2m。
[0021]上述霧化器的下入位置位于井內(nèi)液面以上1-3米處;霧化器以下被稱為尾管的管柱的長度滿足關(guān)系式:尾管長度= 102X生產(chǎn)壓差，其中尾管長度的單位為米，生產(chǎn)壓差的單位為MPa。
[0022]—種低壓氣井雙流體超音速霧化排水采氣工藝，包括如下步驟:
(1)釆用帶壓作業(yè)起出氣井內(nèi)的采氣管柱；
(2)釆用鋼絲作業(yè)探井內(nèi)液面深度，確定液面深度及液面高度并實探出井內(nèi)沉砂深度及厚度；
(3)當(dāng)砂堵氣層后，采用連續(xù)油管進(jìn)行沖砂，使砂面位置符合采氣要求，防止井內(nèi)砂子將霧化器沖蝕損壞；
(4)下入300-600米的尾管后，再下入霧化器，確保霧化器在液面以上1-3米；
(5)將管柱下入預(yù)定深度后，安裝好井口；
(6)此時，油套管壓力應(yīng)處于平衡狀態(tài)，通過關(guān)井，若井口壓力大于輸氣管道壓力2.5倍時，則開井采氣;若關(guān)井壓力達(dá)不到霧化要求的壓力比時，則借助其它氣源進(jìn)行霧化排液；
(7)若套管壓力小于油管壓力2倍時，開始計量3MPa壓力下，油管內(nèi)氣體的體積流量，若產(chǎn)氣量達(dá)到井口壓力下，油管體積的氣體量后，則關(guān)井待壓力恢復(fù)到開井條件；
(8)記錄好油套壓及產(chǎn)量；
(9)通過一段時間的采氣后，若產(chǎn)量下降，通過關(guān)井方式若發(fā)現(xiàn)油、套管壓力不能平衡，則說明霧化器上部形成了積液;則將套管內(nèi)的氣體壓力輸入到油管中來，讓油、套管氣體壓力平衡，進(jìn)而使霧化后的積液再次壓入套管內(nèi)，降低采氣油管內(nèi)液柱形成的壓力對地層的回壓，恢復(fù)部分地層能量，將井內(nèi)液體重新霧化；
(10)對排水釆氣進(jìn)行前后對比分析，包括霧化效果，增產(chǎn)效果，穩(wěn)產(chǎn)時間以及前后的經(jīng)濟(jì)效益對比。
[0023]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明可以有效地解決產(chǎn)氣量低于5000方/天氣井的排水采氣問題。本發(fā)明將氣液分離技術(shù)，雙流體霧化技術(shù)，超音速霧化技術(shù)相結(jié)合，能有效控制氣液的霧化比，防止井內(nèi)顆粒物對霧化器的堵塞，達(dá)到良好的霧化作用，進(jìn)一步解決氣井的積液問題。
[0024]本發(fā)明通過用流體力學(xué)的理論，得出了氣井內(nèi)霧化的充分和必要條件，井下的霧化器只有滿足兩個條件才能正常霧化，排除井內(nèi)積液，即:霧化器的入口壓力須大于出口壓力的兩倍以上;霧化粒徑30_50umo
[0025]本發(fā)明將井筒作為一個良好的氣液分離器，讓套管中的氣體進(jìn)入拉瓦爾管形成超音速，讓井內(nèi)的積液通過油管進(jìn)入超音速部位，實現(xiàn)雙流體超音速霧化。本發(fā)明在油管上設(shè)計細(xì)長的節(jié)流管來達(dá)到對進(jìn)入霧化器進(jìn)液流量的控制，并將細(xì)長管盤裝在油管當(dāng)中，作為采氣管柱下入井內(nèi)。最小節(jié)流孔的直徑2 3_，可以有效防止井內(nèi)液體中的顆粒對其形成無法解除的堵塞。本發(fā)明在油管上通過一個定壓閥自動開關(guān)，控制油、套壓差達(dá)不霧化條件時，實現(xiàn)關(guān)閉，防止積液不霧化進(jìn)入霧化器上部形成新的積液。當(dāng)井內(nèi)油套管壓力達(dá)不到氣化要求時，可以應(yīng)用數(shù)字化采氣技術(shù)實現(xiàn)自動開關(guān)井。
[0026]本發(fā)明可以