苏里格气田排水采气新技术

1.大型、复杂地质气田多年开采经验总结；2.理论联系实际，透彻分析采气相关研究成果和技术。 

本书介绍了苏里格气田以及国内外气田排水采气新技术，对气井井筒多相流理论基础知识进行了简单介绍，同时重点阐述了苏里格气田排水采气技术、国内其他气田排水采气技术、国外气田排水采气技术、气井排水采气数值模型与分析以及天然气田高超音速喷管雾化排水采气新技术。本书可供天然气田工程专业技术人员参考，也可作为大学石油工程、天然气输运工程等专业本科生和研究生的参考教材。

1 气井井筒多相流理论基础1

1.1 多相流动的基本概念2

1.1.1 多相流体渗流的物理特征2

1.1.2 流体的物理性质3

1.1.3 流体流动的基本概念4

1.2 流动基本方程9

1.2.1 连续性方程9

1.2.2 能量方程——伯努利方程式9

1.2.3 动量方程9

1.2.4 流体流动阻力10

1.2.5 气体状态方程13

1.3 气液两相流型及其转变13

1.3.1 水平管流型14

1.3.2 垂直管流型15

1.4 含气率截面相份额19

1.5 气液两相压力降计算20

1.5.1 单相流动压力损失20

1.5.2 多相流动压力损失22

1.6 临界流速与临界液滴直径32

1.6.1 Turner 液滴模型33

1.6.2 临界液滴直径35

2 苏里格气田排水采气技术37

2.1 低压低产气井排水采气工艺技术38

2.1.1 优选管柱排水采气技术39

2.1.2 泡沫排水采气工艺技术39

2.1.3 柱塞气举排水采气工艺技术40

2.1.4 水井复产综合工艺技术41

2.2 低产低压气井排水采气技术对策43

2.2.1 泡沫排水采气工艺技术43

2.2.2 气举排水采气工艺技术43

2.2.3 柱塞举升排水采气工艺技术43

2.2.4 优选管柱排水采气工艺技术44

2.2.5 涡轮泵排水采气工艺技术44

2.2.6 机抽排水采气工艺技术44

2.2.7 射流泵排水采气工艺技术44

2.2.8 天然气连续循环采气工艺技术45

2.2.9 电潜泵45

2.2.10 同心毛细管技术46

2.3 苏东气田排水采气技术46

2.3.1 泡沫排水采气工艺46

2.3.2 井间互联气举排水采气49

2.3.3 连续油管试验50

2.4 苏里格气田排水采气“一井一策”50

2.4.1 “一井一策”排水采气工艺51

2.4.2 “一井一策”工艺方案52

2.5 气井涡流排水采气新技术53

2.5.1 国外应用情况54

2.5.2 国内应用情况54

2.6 速度管柱排水采气技术56

2.6.1 连续管设备组成及施工56

2.6.2 连续管作业过程56

2.6.3 速度管柱排水采气施工过程57

2.6.4 速度管柱排水采气技术改进58

2.7 连续油管排水采气技术59

2.7.1 连续油管排水采气技术60

2.7.2 速度管柱优选61

2.8 柱塞气举排水采气工艺技术62

2.8.1 苏里格气田的地质概况62

2.8.2 柱塞气举工艺原理及要求62

2.8.3 工艺参数设计63

2.8.4 现场试验及效果63

2.8.5 结论64

2.9 小直径管排水采气工艺技术64

2.9.1 配套设备64

2.9.2 工艺参数优选65

2.9.3 现场试验情况66

2.9.4 结论67

2.10 橇装式小直径管排水采气67

2.10.1 工作原理及设备参数67

2.10.2 现场试验69

2.10.3 结论70

2.11 积液气井排水采气工艺优化71

2.11.1 积液气井开采工艺现状71

2.11.2 低产气井排水采气工艺优化71

2.11.3 富水区生产气井工艺优化72

2.12 优选管柱排水采气技术74

2.12.1 优选管柱排水采气技术理论74

2.12.2 现场应用效果75

2.12.3 结论76

2.13 井下节流气井泡沫排水采气机理76

2.13.1 实验研究77

2.13.2 实验结果分析77

2.14 井下节流泡沫排水采气工艺适用性77

2.14.1 苏里格西区气井产水情况78

2.14.2 苏里格西区井筒积液状况及泡沫排液效果78

2.14.3 典型气井泡沫排水效果及影响因素分析79

2.14.4 井下节流条件下泡沫排水工艺适用性分析80

2.14.5 结论及建议81

2.15 气井井筒排液影响因素分析81

2.16 气举排水采气工艺技术81

2.16.1 富水区开发技术政策及配套技术82

2.16.2 单项气举排水采气工艺82

2.16.3 复合气举排水采气工艺83

2.16.4 结论85

3 国内其他气田排水采气技术86

3.1 气井泡排排水87

3.2 多效发泡剂88

3.3 中原油田白庙气藏排水采气89

3.4 连续气举排液采气技术91

3.5 柱塞（球塞）气举技术92

3.6 深抽排水采气工艺95

3.7 井间互联井筒激动排液复产工艺96

3.8 注氮采气技术97

3.9 多级节流阀互助排液98

3.10 深层、高温、高压气井排水采气工艺99

3.10.1 气井深度排水采气工艺技术99

3.10.2 深井、高温、高矿化度排水采气技术100

3.10.3 大庆深层低渗透气井排液101

3.11 吉林油田排水采气101

3.11.1 泡沫排水采气101

3.11.2 气举排水采气101

3.11.3 优选管柱排水采气102

3.11.4 电潜泵排水采气技术102

3.11.5 机抽排水采气工艺102

3.12 川渝气田排水采气工艺技术103

3.12.1 川渝气田排水采气工艺技术现状及发展方向103

3.12.2 气井排水采气工艺原理及应用106

3.12.3 川中充西须四段气藏气井107

3.12.4 洛带气田采气管柱优选108

3.12.5 川渝气田不同类型有水气藏的开发 108

3.13 井下节流及其对携液能力的影响 109

3.14 毛细管加注泡沫排水采气新技术 111

3.15 新疆油田排水采气 112

3.16 海上气田气井排水采气技术 112

4 国外气田排水采气技术 116

4.1 成熟工艺技术的发展 117

4.2 同心毛细管技术 117

4.3 天然气连续循环采气工艺 118

4.4 涡轮排水采气工艺 119

4.5 组合排水采气工艺 120

4.6 超声波雾化技术 120

4.7 气举排水采气工艺 120

4.8 井下气液分离同井回注技术 120

4.9 井间互联井筒激动排液复产工艺技术 121

4.10 聚合物控水采气工艺技术 121

4.11 电潜泵倒置排水采气法 122

4.12 气体加速泵技术 122

4.13 国外排水采气技术发展趋势 124

5 气井排水采气数值模型与分析 125

5.1 气井连续携液模型 126

5.2 气井排液的节点分析 127

5.3 气井排水采气分析设计软件 127

5.3.1 软件技术路线 128

5.3.2 软件主要功能模块 128

5.4 排水采气综合平台软件 130

5.4.1 软件总体结构的设计思路 130

5.4.2 系统的开发流程 132

5.4.3 综合、统一的软件平台和开发环境 132

5.4.4 系统界面的设计思想 133

5.5 凝析气井的允许产量 134

5.6 临界流量对产水量的影响及计算模型 134

5.7 定向气井连续携液临界产量预测模型 136

5.8 雾化喷嘴数值研究 137

5.8.1 雾化理论分析及数学模型建立 137

5.8.2 喷嘴雾化效果数值仿真研究 137

5.8.3 仿真结果与误差分析 138

5.8.4 喷嘴雾化排水的可行性分析 138

5.9 气体加速泵排水采气举升效率研究 138

5.9.1 气体举液机理研究现状 139

5.9.2 举升效率计算模型 139

5.9.3 应用实例 140

5.9.4 结论 140

6 天然气田高超音速喷管雾化排水采气新技术 141

6.1 概述 142

6.2 高超音速喷管雾化的理论研究 142

6.2.1 临界流喷嘴 143

6.2.2 渐缩喷管与拉伐尔喷管 144

6.2.3 拉伐尔喷管的设计计算 148

6.3 超音速喷管的数值模拟 149

6.3.1 基本数学模型 149

6.3.2 雾化模型 154

6.3.3 数值模拟过程 158

6.4 数值模拟结果分析 158

6.5 喷管雾化技术的试验研究 165

6.5.1 排水采气的实验室试验 165

6.5.2 现场试验 171

6.6 研究成果 181

6.7 应用前景 181

参考文献 182

 

到2014 年年底，我国气田——苏里格气田累计产气突破1000 亿立方米，达到1000.3 亿立方米。苏里格天然气已覆盖包括北京、天津、西安等全国40 多个大中城市，惠及2.5 亿人。苏里格气田属典型的低渗、低压、低丰度气田，开发难度很大。8 年来，长庆油田通过科技和管理创新，气田规模日益扩大，气田产量逐年攀升。自2007年年底日产气量突破1000 万立方米以后，平均每年以近1000 万立方米速度递增，2013 年年底，气田年产气量突破200 亿立方米，成为我国年产气量的整装气田。截至目前，苏里格气田共建气井7989 口、集气站135 座、骨架干线28 条，建成天然气处理厂6 座，年集输处理能力具备280 亿立方米。苏里格已步入现代化大气田建设的新时期。“大油田管理，大规模建设”的时代要求，对原有的管理体制、建设标准等提出了挑战。苏里格气田推行“标准化设计、模块化建设、数字化管理”的建设模式，这也是长庆油田在油气田建设史上进行的一次创新、一场革命。苏里格气田地质条件差，大多数区块是低渗透和超低渗透气田，这给生产带来很大的困难，为此，针对这种地质条件，相关人员通过大力开展科学研究，发展和引进新工艺、新技术，在低渗透气田的生产中做出了很大的成绩。长庆油田苏里格气田和相关大专院校、科研单位一起承担了气田排水采气技术的各种科研项目，这些研究成果解决了生产中的一些难题，促进了气田生产的发展，对气田开发做出了较大贡献。本书是作者对多年来从事苏里格气田工程技术研究的成果总结，是在对苏里格气田和国内外气田一些排水采气技术总结的基础上编写的。本书主要介绍苏里格气田排水采气新技术。内容涉及气井井筒多相流理论基础、苏里格气田排水采气技术、国内其他气田排水采气技术、国外气田排水采气技术、气井排水采气数值模型与分析以及天然气田高超音速喷管雾化排水采气新技术。由于笔者水平所限，书中难免会有疏漏和不当之处，敬请读者批评指正！编著者2017年2月