水平井泡沫排液采氣井筒流型實驗研究

劉婷 李瑩 沈光遠

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，我國對于環境污染管理方面的管理力度不斷增強，提高清潔能源的使用范圍，天然氣在燃燒過程中對環境的影響較小，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，但是泡沫排液采氣在運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行研究分析，從而有效提高泡沫排液采氣的工作效率。

關鍵詞：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，導致氣田的開采效率降低。在實際開采過程中，如果不能夠對氣相提供有效的壓力，井筒內的液體就無法輸送至地面，導致井筒積液的形成，積液的存在會形成氣層回壓力的增高，在進行開采時會消耗掉大量的地層能量，從而嚴重影響了氣井的生產能力。因此，為了提高天然氣井的生產效率，需要將井底積液進行及時排出，通常情況下采用泡沫排液采氣工藝技術，該技術能夠將氣井內的積液進行徹底排出，但是在實際運行中可以看出，水平井井口泡沫流動規律不夠明確，相關的工藝參數較為缺乏，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氣田開采現狀分析

目前我國大多數的氣藏屬于封閉性的彈性水壓驅動氣藏，在實際開發過程中，都會出現不同程度的地層水。氣井的產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，會對氣田的開采造成難度。在采出程度比較低的情況下，會導致天然氣的產量逐漸遞減，甚至出現水淹情況的發生，從而嚴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

2.1泡沫排液的機理

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行排出，利用泡沫效應和分散效應，從而達到起井排液的目的。泡沫效應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，從而有效降低了氣井內的回壓，有利于泡沫液體的排出。泡沫效應主要發生在起泡流和段塞流等低速流的狀態下。分散效應是指在環霧流的高速流狀態下，分散效應能夠使流態發生轉變，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，單個泡沫的含水率就會越高，泡沫的攜液能力就會增強。

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，當起泡劑注入濃度較大的臨界膠束濃度時，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，穩定性較好、攜液能力高等特點。

3水平井井筒泡沫排液采氣流型現象

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，會發生不同狀態的流型。

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

當氣流流速較低時，處于塞狀流的狀態下，加入表面活性劑無法改善流型，容易造成起泡困難。滑脫嚴重等現象。產生該現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水平井泡排效果差的主要原因，當氣體流速較高時處于段塞流時，在加入表面活性劑以后，能夠實現充分起泡，由于攪動流具備較強的攜液能力，由此可以說明，段塞流是水平井泡沫排液的最佳流行。

5水平井泡沫排液優化建議

5.1最佳注劑深度

管道斜角達到25°以上時，管道的起泡能力要明顯高于水平段的起泡能力，當井底發生積液時，傾斜或者垂直端的垂直壓差又會明顯高于水平段，因此應當將排液的重點放在壓好嚴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

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

5.3低壓低產水平井泡排工藝優化

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水平井泡排效果不佳的問題。

6結束語

隨著我國自然環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，有利于穩定天然氣井的產量，當然在選用該工藝技術時應當結合天然氣井的實際情況，才能夠有效發揮泡沫排液采氣的特點。

參考文獻

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