水平井泡沫排液采氣井筒流型實(shí)驗(yàn)研究

劉婷 李瑩 沈光遠(yuǎn)

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對于環(huán)境污染管理方面的管理力度不斷增強(qiáng)，提高清潔能源的使用范圍，天然氣在燃燒過程中對環(huán)境的影響較小，因此天然氣的推廣力度一直在不斷加大，而天然氣在開采過程中會受到井底積液的影響，如果井底積液無法排出，會對天然氣井的開采造成嚴(yán)重影響，為此必須使用一定的排列措施，泡沫排液采氣是目前常用的一種排液采氣技術(shù)，但是泡沫排液采氣在運(yùn)行過程中會受到井筒的影響，造成起泡困難，因此需要針對水平井的井筒進(jìn)行研究分析，從而有效提高泡沫排液采氣的工作效率。

關(guān)鍵詞：水平井;泡沫排液采氣;井筒流型

我國大部分的氣田為低壓氣田和凝析氣田，這些氣田在開采過程中容易受到井底積液的影響，導(dǎo)致氣田的開采效率降低。在實(shí)際開采過程中，如果不能夠?qū)庀嗵峁┯行У膲毫Γ矁?nèi)的液體就無法輸送至地面，導(dǎo)致井筒積液的形成，積液的存在會形成氣層回壓力的增高，在進(jìn)行開采時(shí)會消耗掉大量的地層能量，從而嚴(yán)重影響了氣井的生產(chǎn)能力。因此，為了提高天然氣井的生產(chǎn)效率，需要將井底積液進(jìn)行及時(shí)排出，通常情況下采用泡沫排液采氣工藝技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)饩畠?nèi)的積液進(jìn)行徹底排出，但是在實(shí)際運(yùn)行中可以看出，水平井井口泡沫流動規(guī)律不夠明確，相關(guān)的工藝參數(shù)較為缺乏，因此在水平段會對泡沫的流動造成直接影響，因此需要對水平井井筒泡沫流行展開深入研究，才能夠有效提高泡沫排液采氣的效果。

1氣田開采現(xiàn)狀分析

目前我國大多數(shù)的氣藏屬于封閉性的彈性水壓驅(qū)動氣藏，在實(shí)際開發(fā)過程中，都會出現(xiàn)不同程度的地層水。氣井的產(chǎn)物除了天然氣和凝析油以外，還包含著地層水，由于地層水的出現(xiàn)，會對氣田的開采造成難度。在采出程度比較低的情況下，會導(dǎo)致天然氣的產(chǎn)量逐漸遞減，甚至出現(xiàn)水淹情況的發(fā)生，從而嚴(yán)重影響了氣田的采收效率，為了能夠有效提高氣藏的采收效率需要及時(shí)解決氣田的排水問題，才能夠有效提高氣田的采收效率。

2泡沫排液采氣技術(shù)

2.1泡沫排液的機(jī)理

泡沫排液的主要原理是利用泡沫液的作用，將氣井井底的積液進(jìn)行排出，利用泡沫效應(yīng)和分散效應(yīng)，從而達(dá)到起井排液的目的。泡沫效應(yīng)是指利用起泡器注入到氣井以后，井桶中的液柱會變成泡沫柱，從而形成穩(wěn)定的充氣泡沫形狀，隨著泡沫高度的不斷增加水分逐漸減少，使泡沫水的流動性更加的平穩(wěn)，從而有效降低了氣井內(nèi)的回壓，有利于泡沫液體的排出。泡沫效應(yīng)主要發(fā)生在起泡流和段塞流等低速流的狀態(tài)下。分散效應(yīng)是指在環(huán)霧流的高速流狀態(tài)下，分散效應(yīng)能夠使流態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而有效降低臨界攜液流速，再加入起泡劑之后，表面張力會迅速降低，有利于流體的上升。

2.2起泡劑的性能及作用

起泡劑屬于表面活性劑范圍，其作用可以有效降低水的表面張力，并且起泡性能較好，可以使水和氣形成水包氣的氣水乳狀液。并且易溶解于地層水中，泡沫的攜液能力非常大，氣泡被形成以后水膜越厚，單個(gè)泡沫的含水率就會越高，泡沫的攜液能力就會增強(qiáng)。

利用起泡劑的作用，可以有效降低地層水的表面張力，表面張力會隨著表面活性劑濃度的增加而減小，當(dāng)起泡劑注入濃度較大的臨界膠束濃度時(shí)，表面活性劑在地層中形成的氣泡帶液濃度最低，并且起泡劑具有較好的生物降解作用，穩(wěn)定性較好、攜液能力高等特點(diǎn)。

3水平井井筒泡沫排液采氣流型現(xiàn)象

針對大直徑管各角度下的兩相流行主要包括：泡狀流、塞狀流，段塞流、攪動流、分層流等。將加入表面活性劑以后，會發(fā)生不同狀態(tài)的流型。

在水平段所生成的泡沫較少，與不加入表面活性劑的流行較為相似，而在傾斜或者垂直段加入表面活性劑以后，所產(chǎn)生的泡沫濃度較高。將氣體泡沫自上而下會分離成層，并且共同上升的流行稱為泡沫分層流，將泡沫塞斷、氣斷交替上升的流行稱為泡沫段塞流。

4兩相流流型對起泡的影響

當(dāng)氣流流速較低時(shí)，處于塞狀流的狀態(tài)下，加入表面活性劑無法改善流型，容易造成起泡困難。滑脫嚴(yán)重等現(xiàn)象。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是氣井中的含聚力較低，耗氣量不足，攪動能力弱，這就能充分解釋出低壓低產(chǎn)水平井泡排效果差的主要原因，當(dāng)氣體流速較高時(shí)處于段塞流時(shí)，在加入表面活性劑以后，能夠?qū)崿F(xiàn)充分起泡，由于攪動流具備較強(qiáng)的攜液能力，由此可以說明，段塞流是水平井泡沫排液的最佳流行。

5水平井泡沫排液優(yōu)化建議

5.1最佳注劑深度

管道斜角達(dá)到25°以上時(shí)，管道的起泡能力要明顯高于水平段的起泡能力，當(dāng)井底發(fā)生積液時(shí)，傾斜或者垂直端的垂直壓差又會明顯高于水平段，因此應(yīng)當(dāng)將排液的重點(diǎn)放在壓好嚴(yán)重且又能充分起泡的傾斜段或者垂直段，一般情況下在斜角為25°的管段，加入表面活性劑效果最佳。

5.2有利的氣流速和流型條件

泡沫排液選井應(yīng)當(dāng)考慮有利于起泡的氣流速和流型條件，一般情況下，當(dāng)氣流速大于等于0.35m/s，并且呈現(xiàn)出段塞流階段時(shí)效果最佳。因此在實(shí)際開采過程中，要針對不同的井型條件，選擇合適的排液工藝技術(shù)，才能夠有效提高氣田的開采效率。

5.3低壓低產(chǎn)水平井泡排工藝優(yōu)化

針對起泡能力較低的流型，可以選擇提噴帶液或者槽車氣舉的方式，使氣體流速能夠高于0.35m/s，從而有效提高泡排效果，或者可以開發(fā)生氣起泡劑或者井下攪拌裝置，從而有效增加氣井的含氣率和攪動作用，可以有效解決低壓低產(chǎn)水平井泡排效果不佳的問題。

6結(jié)束語

隨著我國自然環(huán)境污染問題的不斷加劇，對于清潔型能源的需求量一直在不斷增加，因此國家已經(jīng)大力推廣天然氣的使用，天然氣資源在開采過程中容易受到井底積液的影響，導(dǎo)致開采量降低，為了有效解決井底積液問題，采用泡沫排液采氣能夠有效提高井底積液的排出，有利于穩(wěn)定天然氣井的產(chǎn)量，當(dāng)然在選用該工藝技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合天然氣井的實(shí)際情況，才能夠有效發(fā)揮泡沫排液采氣的特點(diǎn)。

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