[发明专利]多柱塞协同气举排液技术

说明书

本发明涉及一种多柱塞协同气举排液方法，应用于多柱塞协同气举排液系统中，排液系统往复循环运行，多个柱塞分割油管内大段液柱和气柱为多段液柱、柱塞以及气柱串联，多个柱塞在油管内分别上下、彼此间交接液体载荷协同工作，液体被逐级排出井筒，每排出一小段液柱，该小段液柱形成的压力消失，其下的各级气柱压力降低体积膨胀，气柱得到逐级膨胀，同时气体膨胀能加快柱塞及其上方的液柱上升运动，气体膨胀能得到较为充分利用，所需气液比下降，排液量提升，在气量相同的情况下，可排出更多的液量，或在排液量相同的情况下，排液系统需要的气量大为降低。

技术领域

本发明涉及石油与天然气井筒依靠自身能量或注气气举排液开发领域，更具体的说是一种多柱塞协同气举排液方法。

背景技术

气井投产后，随着生产时间延长，部分井筒内会逐步出现积液，生产开始受到积液影响，需要采取合理的工艺技术来及时排除，以维护气井的正常稳定生产。当地层能量充足时，油气井可采用自喷带液方式进行生产；当地层能量降低不足以维持自喷带液生产后，需要补充能量转为人工举升方式开采。常用的人工举升方式有气举、有杆泵和电潜泵等。由于自喷带液方式生产设备简单、管理方便且成本低，人们总是努力延长油气井的自喷生产期。

目前石油与天然气井依靠自身能量排液的技术主要有柱塞气举排液工艺、泡沫排液工艺。

柱塞气举技术是在举升气体和被举升液载之间提供了一种固体的密封界面，减少了气体的窜流和液体的回落。常规柱塞气举是一大段气柱通过柱塞起密封作用举升柱塞及其上的一大段液柱从油管下部运动到油管上部并从井口排出到地面。由于液柱存在着与高度成正比的压力，当用气柱托举液柱时，液柱形成的压力将传递到气柱上，气柱承受的压力为井口油压与液柱压力之和。液柱越长，其下部的压力越大，气柱压力越大。常规柱塞气举，当气体托举着柱塞及柱塞上面的一大段液体从油管下部运动到油管上部时，柱塞下面的气柱具有较大的压力。随着液柱排出地面，液柱下面的气柱也随之排出地面，气体的压力被白白释放，也就是气体的膨胀能被白白释放。柱塞托举的液柱越长，下面气柱具有的压力越高，被浪费的膨胀能越多。所以常规柱塞气举具有不能充分利用气体膨胀能、工作需要的气液比大、排液量小、能量消耗大、气/油井只能间歇开井、生产时率低等缺点。一些产气量低、产液量较大的气/油井因而不能采用常规柱塞气举，或者需消耗更多的地面向井筒内注入气举行常规柱塞气举。

泡沫排液技术存在着需要人工连续或间断向井内加注泡沫剂、需要的气液比大、排液量小、液体排出地面后需要进行消泡处理等缺点。液体中含有油等具有消泡作用的井使用该技术效果受限。

发明内容

常规柱塞气举是一大段气柱通过柱塞起密封作用举升柱塞及其上的一大段液柱到井口，其气柱承受的压力为井口油压与液柱压力之和，气柱不能充分膨胀，因而所需气液比高。而多柱塞协同气举是在油管内安放多个柱塞，这多个柱塞将原一个柱塞举升的一大段液柱和其下的一大段气柱分割为多段液柱和气柱，即一级：液柱+一级柱塞+气柱；二级：液柱+二级柱塞+气柱；三级：液柱+三级柱塞+气柱…，油管内由多级液柱+柱塞+气柱串联组成同时向上运动，具体多少级根据井况确定。显然上面级的气柱由于承受液柱压力远小于一大段液柱压力，故其体积将膨胀，气柱占据油管段长度将增加，上面级气柱体积（长度）大于下面级的气体体积（长度）。在液柱总长度相同的情况下，与常规柱塞气举相比，占据同样剩余油管空间（长度），多级柱塞需要的气体质量要小很多。即随着每一小段液柱排出井口，该小段液柱形成的液柱压力消失，因此下面的所有小段气柱体积将随之膨胀，多柱塞协同气举能让气体充分膨胀，气体膨胀能得到充分利用，所需气液比下降。在气量相同的情况下，多柱塞协同气举可排出更多的液量，或在排液量相同的情况下，多柱塞协同气举需要的气量大为降低。与泡排工艺相比，多柱塞协同气举不需要人工加注泡沫剂，排出地面的液体不需要进行消泡处理。同时，多柱塞协同气举需要的气液比小，排液量大。本发明提供一种多柱塞协同气举排液方法，可解决柱塞气举排液工艺、泡沫排液工艺工作需要的气液比大、排液量小、能量消耗大等问题。