喷射式油井套管气携液装置研究

简要阐述了射流泵的工作原理及分类,重点分析了喷射式气携液装置应用的工作原理,根据现场情况需要提出了喷射式气携液装置的结构设计思路,并通过试验分析其特性,展望了其应用前景。

机动管线排空过程中气携液流动特性研究进展

气顶排空是机动管线排空的主要方法之一,涉及复杂的气液两相流运动及清管技术。讨论了管道清管技术的发展情况,综述了近年来气液两相流的研究进展,对起伏管道内滞留液层的运动机理及气携液流动特性进行了分析,对目前存在的问题和下一步的研究方向提出了建议。

大斜度高液气比气井连续携液气流速预测方法

南堡油田天然气井液气比高,井型以定向井、大斜度井为主,现有携液液膜模型未充分考虑倾斜角的影响,导致临界携液气流速计算不精确。基于倾斜管环状流液膜厚度分布实验数据,提出了倾斜管底部液膜厚度与垂直管环状流液膜平均厚度之间的关系式,确定了垂直管液膜平均厚度以及界面摩擦因数的经验关系式,建立了大斜度高液气比气井临界携液气流速预测新模型。实验和生产数据表明,模型准确可靠,临界携液气流速平均误差-7.67%。该模型是对现有定向井携液理论的发展和完善,有助于提高气藏大斜度井的管柱设计水平、气井配产水平以及气井投产后的积液诊断能力。

预测水平井携液临界气流速的新模型

积液是气井生产过程中最常见的问题之一,气井积液会严重影响生产.携液临界气流速是预测积液的关键参数.目前工程常用的临界携液模型大多基于垂直井筒中液滴受力分析推导所得,水平井则采用角度修正方式进行计算,未考虑液量及油管内径对携液的影响.本研究研制一套水平井可视化模拟实验装置,利用高速摄像捕捉的液膜反转点作为积液起始,开展不同角度、油管内径和液体表观流速下的携液临界气流速敏感实验.基于实验所得数据,结合WALLIS液泛经验公式和角度修正关系,建立了一个便捷的携液临界气流速模型.利用已公开发表文献中积液井数据对模型准确度进行验证.结果表明,对COLEMAN发表的44口垂直井,模型准确率为95. 45%,对VEEKEN发表的67口水平井,准确率达80. 59%,说明该模型具有较高预测精度,可为气井积液预测提供理论支撑.

单点注气液-液旋流器分离效率的实验研究

针对油田后期开发中遇到的污水处理难度大等实际问题,实验研究了气携式液液水力旋流器,由于气泡与油滴结合后形成油气复合体,从而有利于部分油滴向旋流器中心处运移,但气体对旋流器内的流场同时也会产生一定的影响。通过旋流器入口注气和锥段不同位置的单点注气实验,发现气携式液液水力旋流器的分离效率有较为明显的提高,同时,与常规的液液水力旋流器相比,对流场的稳定性要求更高,分流比和溢流口直径均较大,对操作参数的控制应更加严格。

液相物性对双入口管柱式气液分离器液膜流型的影响

管柱式气液分离器(GLCC)是一种耦合离心力与重力的分离设备,液相介质物性对其两相流型及分离性能有显著影响。分别以水、甘油溶液和T55导热油为液相介质,空气为气相介质,采用高速摄像机对直径74 mm的双入口GLCC倾斜入口管的气液流型和上部筒体的液膜流型进行了高帧率可视化研究,发现:倾斜入口管内气液流型为分层流、环状流;上部筒体内液膜流型为旋环流、过渡流、搅混流与鳞状流,进一步分析了液相介质物性对气液流型及液膜流型的影响机理。结果表明:液相黏度越大,倾斜入口管内分层流越稳定,预分离效果越佳;上方次入口内环状流侧壁液膜厚度越薄,上部筒体内搅混液膜越容易被向上携带;同时,液膜的稳定性越差,旋环流越易发展为搅混液膜甚至鳞状流,越易导致气相携液现象(LCO)发生。引入无量纲气、液相特征参数,得到了旋环流与搅混流的流型转变判别式,可间接表征不同液相介质双入口GLCC液膜流型与分离性能的关系,对确定GLCC最优工况区间具有指导意义。

湿天然气起伏管道积液动态运移分析

基于CFD模拟,刻画了湿天然气集输起伏管道中积液的形成以及运移过程,实现了对上倾管液塞流动细节的准确描述。地形起伏管路中积液运移与气速和液相含率有关,在研究工况范围内,当气体流速大于5 m/s时,上倾管段基本不会形成液塞,起伏管整体携液表现较好。低液相含量条件下,液塞仅存在于起伏弯管最低点附近,不会向上倾管段持续生长。

基于液膜经验模型的大牛地泡排直井携液流速研究

在对比液滴模型和液膜模型特点的基础上,建立大牛地气田泡排井临界携液气流速计算式。针对该式计算工作量大、参数确定困难、现场应用受限的问题,借助Wallis液膜经验模型建立了新的临界气流速经验计算式,并基于现场流压测试数据确定了大牛地气田泡排直井临界携液状态对应的无因次速度数。该式基于现场实际数据建立,计算简单、便于推广,对大牛地气田泡排直井积液诊断有重要的参考意义。

泡沫排水采气适用界限的实验研究

为明确各流型下泡沫排水工艺排液效果进而有效指导选井,设计一套可视化的空气-水-泡沫三相管流模拟实验装置,通过表面张力实验确定实验起泡剂浓度,开展不同气相表观流速和液相表观流速的泡沫举升效果实验.研究发现:在空气-水两相流动中加入起泡剂能够有效降低两相流动压降,显著抑制流动振荡;随着气相表观流速的增加,泡沫对井筒中压降和持液率的降低幅度呈先增后减;在泡沫排水有效区域内,井筒气和水搅动剧烈,促使加入的起泡剂与水充分接触产生大量泡沫,降低了井筒压降和持液率;将携液临界气流速作为泡沫排水有效区域的气相表观流速上限,该区域的气相表观流速下限为泡状流到段塞流的转换界限,确定泡沫排水效果最佳区域气相表观流速界限为段塞流到搅动流的转换界限.泡沫排水适用界限将两相流流型转换界限与泡沫实验结果紧密结合,明确了泡沫排水适用气量界限,降低排采成本,为气田泡沫排水工艺的高效应用提供依据.

产水气井油管隔热保温技术研究与应用

产水气井在高压、低温条件下容易生成水合物而堵塞井筒和采气管线,通常采用注甲醇来实现解防堵的目的,但注甲醇解防堵工艺存在甲醇有毒、含醇污水处理工艺复杂和运行成本高等诸多弊端。为此,创新采用井下隔热保温组合油管代替单一普通油管用作生产管柱来提高井口流体温度、避免井筒堵塞。研究表明:(1)研制的井下隔热保温油管,减少了地层能量沿井筒热损失,可有效提高井口流体温度,实现了防治水合物生成的目的,同时井下隔热保温油管与常规油管配合使用,可在一定程度上降低采气成本;(2)对隔热保温油管的敏感性分析表明,井下隔热保温油管下入深度越大、导热系数越小,井筒保温效果越好,且井下隔热油管下入深度对井筒温度的影响要远大于其导热系数。现场应用表明:东胜气田Y井采用井下隔热保温油管后,井筒流体升温明显,井口流体温度提高了近30℃,有效防治水合物生成,能够满足气田环保开发需求,为产水气井提供了一种环保型水合物防治新方法。

产水气井井下节流技术应用条件分析

井下节流工艺作为一项低成本清洁采气技术,广泛应用于气田开发。但是东胜气田普遍产水,且液气比相对偏高,由于对井下节流技术应用条件认识不清,造成高液气比气井采用井下节流工艺后出现积液减产、水淹停产现象,影响了产液气井的连续稳定生产。通过分析井筒携液能力影响因素,发现气井压力越高、产气量越大、产液量越低,节流器下深越大、井筒携液能力越强。重点从排液角度出发,首次建立了一种考虑气井产能、举液能力和临界携液能力的井下节流技术应用条件识别方法,新方法符合率达95.8%,有效弥补该领域的理论研究空白。并以此为基础提出东胜气田井下节流技术应用条件,即要求气井井底压力大于7 MPa、产气量大于5 000 m^3/d、产液量低于5 m^3/d或最佳液气比低于2 m^3/10~4 m^3。现场应用表明,产水气井在井下节流+增压外输条件下防堵和排液效果明显,生产时率达99.2%,实现了产水气井清洁稳定生产。

大牛地气田压裂水平井合理动态配产优化研究

大牛地气田压裂水平井现有配产方法存在定产降压期配产气量远高于临界携液气流量、定压降产期配产气量低于临界携液气流量等问题,导致气井在生产过程中出现产量和压力递减快或井筒积液、水淹,严重影响了产水气井生产效果。考虑水平井有限导流、多段压裂缝间干扰及水平段变质量流特征,建立了压裂水平井气水两相温度、压力和产能耦合预测模型,评价表明,模型预测水平井流入流出生产动态与实际较吻合。以此为基础提出压裂水平井合理动态配产,即下限值取临界携液气流量值,上限值取流入流出曲线法与无阻流量法得到的合理产气量最小值,并给出了DPS-5井合理配产范围为1.76×10~4m^3/d～2.56×10~4m^3/d,对现场生产具有一定指导意义。

起伏湿气管道临界携液气速计算模型

在地形起伏地区,由于管道内水蒸气、凝析液等析出,地形低洼处管道易形成积液,堵塞管道,降低输气效率,危及管道及设备安全。为此,结合现场实际生产数据,对上倾管道中临界携液气速进行研究,发现随表观气速的增加,上倾管道压降先减小后增加。取最小压降点为临界携液状态,其对应气体表观流速为临界携液气速。探究不同管道倾角、含水率、管径下的临界携液气速变化规律,发现临界携液气速随管道倾角增加呈对数变化趋势,随含水率、管径增加线性增加。结合液膜模型假设得到临界携液气速公式,采用现场数据进行模拟,验证了该公式具有良好的预测效果。(图8,表2,参20)