低壓低產氣井排水采氣工藝技術分析

趙一心 孟遙 李洋 李澤

陜西延長石油（集團）有限責任公司氣田公司 陜西 延安 717300

低壓低產氣井是指井底流體壓力較低、產氣量相對較小的天然氣井。這類氣井通常由于氣井底部壓力不足以使天然氣上升到地面，導致產氣困難。排水采氣工藝是一種用于低壓低產氣井的技術方法，旨在提高井底壓力，促進天然氣的上升和分離。通過選擇合適的工藝和設備，例如機抽排水工藝、柱塞舉升排水工藝、泡沫排水工藝、螺旋泵排水工藝和超聲波排水工藝等，來改善低壓低產氣井的采氣效果。這些工藝可以提高井底壓力、增加氣體上升力、減小液柱對產氣的抑制等，從而提高采氣效率和經濟效益。

1 低壓低產氣井排水采氣的工藝特點

1.1 井底流體壓力較低

低壓低產氣井的井底流體壓力通常較低，一般處于較低的范圍內，可能小于地面大氣壓。在氣井中，井底的氣體壓力相對較低，壓力差較小。這種低壓狀態會對氣井的產氣量和采氣效率產生影響。在低壓情況下，氣體的壓力差較小，導致氣體無法充分驅動流體的上升速度，從而影響采氣的效果。因此，針對這種情況，需要采用合適的排水采氣工藝，以克服低壓帶來的困難，并提高氣井的產氣量和經濟效益。

1.2 產氣量相對較小

低壓低產氣井的產氣量通常相對較小，即每天產出的天然氣量較少。這是由于井底的氣體壓力較低，導致氣體的流動能力和推動力受限，難以將更多的氣體從地下儲層中抽采至地面。這種情況下，需要采取合適的排水采氣工藝，通過調節井底壓力和控制氣液流動狀態，使得氣井產氣量得以提高。常見的工藝包括氣液兩相排水法和氣氣兩相排水法等，通過優化工藝參數和設備設計，可以最大限度地提高低壓低產氣井的產氣量，提高資源利用效率。

1.3 氣液兩相流動復雜

低壓低產氣井中，氣液兩相的流動狀態比較復雜。由于井底流體壓力低，產氣量小，氣液兩相在井筒中的分布和流動方式會受到多種因素的影響，包括氣體泡沫、液滴和氣液混合相等。這導致了氣液兩相之間存在不均勻分布，不同深度和孔隙度的地層含氣飽和度和氣液比例也會不同。這種復雜的氣液兩相流動狀態給排水采氣工藝帶來了一定的挑戰，需要采取合適的措施來優化氣液分離和排出氣井的過程，以保證排水采氣工藝的穩定運行。常見的措施包括設置檢流器或者選流器來控制氣液兩相的分層和流動狀態，保證含氣水能夠優先排出，提高氣井的采氣效率和產能[1]。

2 排水采氣的基本原理和工藝流程

2.1 排水采氣的基本原理

排水采氣是一種采用液柱排水的方法，其基本原理是通過在低壓低產氣井中注入液體，形成液柱，并利用液柱的壓力差，將地下的天然氣從井底推至地面。液柱可以增加井底的壓力，提高氣液流動的推動力，從而增加氣井的產氣量。在排水采氣過程中，通過調節液柱的高度和密度，控制液體的流動速度和壓力，以及合理選擇液柱體系，實現氣體和液體的分離和排出。排水采氣工藝還可以通過調整液柱上升速度和液柱與氣流的接觸面積，提高氣液分離效果和采氣效率。基于液柱排水的基本原理，通過合適的工藝和裝置設計，可以克服低壓低產氣井的困難，提高氣井的產氣量和經濟效益。

2.2 排水采氣的工藝流程

一般情況下，在低壓低產氣井中注入一定量的液體（通常是水），形成液柱。液柱的高度和密度需要根據井底流體壓力和地層情況進行調整。液柱下降至井底，增加井底的壓力。液柱的下降速度需要適當控制，以避免液體濺出井口或形成氣液混合相。通過調節排水泵的速度，液柱開始上升。液柱的上升可以形成氣液兩相的流動，將地下的天然氣推至地面。上升的氣液兩相進入分離器，通過重力分離或其他分離裝置，將氣體和液體進行有效分離。分離后的天然氣從分離器中排出，進入氣體收集系統，供應給管道或其他用途。分離后的液體經過處理，包括除氣、過濾等工藝，以去除其中的氣體和雜質，使其可以回收利用或排放[2]。

3 低壓低產氣井排水采氣工藝

3.1 機抽排水工藝

機抽排水工藝利用機械力抽取液體，形成液柱，從而增加井底壓力，推動天然氣上升到地面。具體步驟包括注液、液柱下降、液柱上升、氣液分離和氣體排放等。通過控制液柱高度和抽水速度，可以調節排出液體和采氣量。機抽排水工藝操作簡單、容易控制，適用于低產氣井。但是，機抽排水存在一些局限性，如對井口壓力要求較高、容易產生堵塞等問題。因此，在應用機抽排水工藝時，需要根據氣井實際情況和需求，綜合考慮工藝優缺點，選擇合適的操作方式和裝置，以提高采氣效率和經濟效益。

3.2 柱塞舉升排水工藝

柱塞舉升排水工藝通過在氣井中使用柱塞抽取液體，形成液柱，然后通過柱塞的舉升運動將液柱送至井底。液柱的增壓作用可以推動天然氣上升到地面。柱塞舉升排水工藝簡單、易于操作，適用于低產量氣井。該工藝的關鍵是控制柱塞的升降速度和液柱的高度，以調節排出液體和采氣量。

3.3 泡沫排水工藝

泡沫排水工藝通過在氣井中注入泡沫液體，利用氣泡的浮力和泡沫的黏性，在井中形成較輕的液柱，從而增加井底壓力，推動天然氣上升到地面。泡沫排水工藝適用于低產量氣井，具有較好的排水效果。使用泡沫液體可以有效降低液柱密度，減輕液柱對井底產氣的抑制作用。該工藝的關鍵是控制注入泡沫液體的濃度和量，以達到最佳的排水效果[3]。

3.4 螺旋泵排水工藝

螺旋泵排水工藝是通過螺旋泵的旋轉，將液體從井底抽出形成液柱，并推動天然氣上升到地面。螺旋泵排水工藝適用于液體中含有較多的雜質和顆粒物的情況，具有較好的排水和清淤效果。該工藝的關鍵是選擇合適的螺旋泵型號和轉速，以及控制抽水速度和液柱高度。通過調節這些參數，可以達到最佳的排水效果。螺旋泵排水工藝操作簡單、可靠，并且對井底產氣的影響較小。

3.5 超聲波排水工藝

超聲波排水工藝通過在井筒中傳輸超聲波，產生振動效應，從而改變液體的黏度和表面張力，增加液體與氣體之間的接觸面積，促進氣體的上升和分離。超聲波排水工藝具有高效排水、清除堵塞、提高采氣效率的優點。該工藝的關鍵是選擇合適的超聲波頻率和功率，以及控制超聲波的傳輸和振動效果。通過調節這些參數，可以達到最佳的排水效果。超聲波排水工藝操作簡單、無需添加化學藥劑，并且對井底產氣的影響較小。但超聲波排水也存在一些局限性，如傳輸距離受限、對井筒材料要求高等問題。因此，在應用超聲波排水工藝時，需要綜合考慮氣井實際情況和需求，選擇適合的超聲波設備和參數，以提高排水采氣效率和經濟效益。

4 結束語

綜上所述，低壓低產氣井是天然氣開發領域的重要問題，解決這類氣井的排水采氣難題對于提高天然氣產量和經濟效益具有重要意義。根據氣井的特點和產能需求，進行排水采氣工藝的優化和調整，可以實現成本節約和產量提升，提高天然氣企業的經濟效益，促進其可持續發展。