CN111927409B - 一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，该系统包括多个气液分离器，分别与多个待气液分离的气井一一对应；多个气体输出管，各气体输出管一端位于各气井内，另一端与各气液分离器进气口连通；多个气体输入管，各气体输入管一端与各气液分离器出气口连通，另一端位于下一气井内；外输管路，和最末端的气体输入管连接，用于将气体向外输出，外输管路上还设有流量阀；空气压缩机，其进气端通过第一循环管与最末端的气体输入管连接，出气端通过第二循环管与各气体输入管连接；第一循环管和第二循环管上均设有第一阀门；本发明还给出了排水采气方法，本发明流程简单、成本低、操作便捷、实用性强，能够提高气田最终采收率。

Description

一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统及方法

技术领域

本发明涉及低产量气井开发技术领域，特别涉及一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统及方法。

背景技术

在天然气开采过程中，伴随气井生产时间的延长，单井产量日趋递减，携液能力逐渐变差，井筒积液日趋严重，严重影响气井产能。由于气井井筒积液的存在，废弃地层压力升高，进而影响气田最终采收率。研究创新气田排水采气工艺技术，彻底消除井筒积液，提高单井产量，实现气田长期稳产，提高最终采收率，效益开发成为当务之急。

现有技术中，为了增加低产量气井单井的产量，常采用的增产方法为：压缩机气举、制氮气举、柱塞气举、泡沫排水等排水采气工艺措施，虽能上述现有技术中的措施均能够解决此类单井问题，但其也存在运行成本高，工作量大，时效较短，在低产井中的排水采气效果不佳的问题。因此，有必要开发一种流程简单、成本低、操作便捷、实用性强，能够消除井筒积液提高气田最终采收率的气田气井生命期延长的排水采气系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供了一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，包括

多个气液分离器，分别与多个待气液分离的气井一一对应；

多个气体输出管，用于将各气井内的气体输送至与其一一对应的各气液分离器内，各气体输出管一端位于各气井内，另一端与各气液分离器进气口连通；

多个气体输入管，用于将各气液分离器分离后的气体注入与其对应气井相邻的下一气井内，各气体输入管一端与各气液分离器出气口连通，另一端位于下一气井内；

外输管道，和最末端的气体输入管连接，用于将气体向外输出，外输管道上还设有流量阀；

空气压缩机，其进气端通过第一循环管与最末端的气体输入管连接，出气端通过第二循环管与各气体输入管连接；

第一循环管和第二循环管上均设有第一阀门。

一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，还包括末井节流器，所述末井节流器能够投设在最末端气液分离器所对应的气井内。

较佳地，各气体输入管之间还设有带第二阀门的连接管。

较佳地，各气液分离器底部设有带疏水阀的排液分管，所述排液分管排出的液体存储在集水罐内。

较佳地，所述气体输出管上设有压力感应器和流量计。

较佳地，所述气体输出管和气体输入管上还设有第三阀门。

一种用于延长气田气井生命期的排水采气方法，包括以下步骤：

步骤S1：将各气井内待分离气体通过气体输出管输送至与其相连通的各气液分离器内进行气液分离，分离后的气体通过各气体输入管输送至与其相邻的下一气井内，用于对下一气井增压，通过井间串联的连接方式，采出各气井内的气体，且各气井的采出气由最末端的气体输入管输入外输管道；

步骤S2：通过安装在外输管道上的流量阀的启闭，控制最末端的气体输入管内的气体输入外输管道还是输入第一循环管内；当流量阀流量小于流量阀设定值，流量阀关闭，第一阀门开启，最末端的气体输入管内的气体输入第一循环管内，再经空气压缩机加压后输送至第二循环管，注入与第二循环管相连通的一个或多个气体输入管内；当流量阀设置值等于或大于设定值，流量阀开启，第一阀门关闭，最末端的气体输入管内的气体输入外输管道；

采气时通过各气体输出管上的压力感应器和流量计，获得各气井的气体采出量，当气体采出量小于预设值时，关闭该气体输出管所在气井内气体输入管上的阀门；并将该气体输入管内的气体通过连接管输送至下一气井；

当外输管道上的流量大于外输管道所能输送的最大阈值流量时，在最末端的气井内投射末井节流器。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比较，

1.本发明给出的排水采气系统和排水采气方法流程简单、操作便捷，无需使每个单井采取压缩机气举或制氮气举或柱塞气举或泡沫排水等采气工艺措施采气，生产成本低且实用性强。

2.本发明通过采用多个气体输入管、多个气体输出管以及多个气液分离器实现了多个气井间串联，通过将各气液分离器所对应各气井采出的气体，经气液分离后注入相邻气井内，用于对相邻的下一气井气举增压，不但降低了单井采出的成本，而且气举增压的方式也能够提高低产气井的采出效果，因此该方式能够降低天然气采出的总运行成本。

3.本发明通过设定循环气举装置能够将气井间串联后的采出气通过一台空气压缩机再次加压，送入各气井或一个气井内进行循环气举，直到最末端气体输入管输入外输管道内的流量符合流经流量阀的设定流量，进而采出各气井内的气体，能够降低低产气井内气体的采出难度，同时能够消除低产气井井筒积液，提高气田最终采收率。

4.本发明通过在外输管道上的运行压力，判定是否需要投放末井节流器，与现有技术中单井采取必须投放末井节流器相比较，节约了节流器投捞费用。即当外输管道内的运行压力低于气液混输管能够承担的最大压力，不需要投放末井节流器，降低节流器投捞费用，当气液混输管内的运行压力高于气液混输管能够承担的最大压力，才需要投放末井节流器。

5.本发明通过在各气体输入管之间设置连接管，能够用于对串联气井中的任一气井中的一个进行检修或者报废，而不影响气井的整体采出。

附图说明

图1为一种用于气田气井生命期延长的排水采气系统的工艺流程图；

图2为一种用于气田气井生命期延长的排水采气系统的主体示意图；

图3为一种用于气田气井生命期延长的排水采气系统的工作原理示意图；

附图标记说明：

1.气井，2.气体输出管，3.气体输入管，4.气液分离器，5.外输管道，6.排液分管，6-1.疏水阀，7.空气压缩机，8.第一循环管，8-1.第二循环管，9.连接管，10.流量阀，11.第一阀门，12.集水罐，13.压力感应器，14.流量计，15.第三阀门，16.连接管，17.带单向阀的输液管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例

如图1-3所示，本发明实施例提供了一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，包括

多个气液分离器4，分别与多个待气液分离的气井1一一对应；

多个气体输出管2，用于将各气井1内的气体输送至与其一一对应的各气液分离器4内，各气体输出管2一端位于各气井1内，另一端与各气液分离器4进气口连通；

多个气体输入管3，用于将各气液分离器4分离后的气体注入与其对应气井1相邻的下一气井1内，各气体输入管3一端与各气液分离器4出气口连通，另一端位于下一气井1内；

外输管道5，和最末端的气体输入管3连接，用于将气体向外输出，外输管道5上还设有流量阀10；

空气压缩机7，其进气端通过第一循环管8与最末端的气体输入管3连接，出气端通过第二循环管8-1与各气体输入管3连接；

第一循环管8和第二循环管8-1上均设有第一阀门11。

在本实施例中，为了解决现有技术中采气时，需要给每口单井采用空气压缩机气举或制氮气举或柱塞气举或泡沫排水等采气的工艺，使得采气的成本增加，实用性差，且单井井筒内的积液不能彻底消除的问题，本发明选取了多口气井1，并通过各气体输出管2、用于对各气井1内的采出气体进行分离的气液分离器4以及各气体输入管3将多口气井1进行串联，优选地在串联时将多口气井1按照产气量由高到低进行排序，在使用时，如果气井1的数量为三个，则对这三个气井1进行采气时，需要手动开启设在各气体输入管2与各气体输出管3上的上安装的第三阀门15的控制开关，1号高产量气井1内的气体由位于该气井1内的气体输出管2输送至与该气体输出管2相连通的气液分离器4内进行气液分离，分离后的气体由与该气液分离器4相连通的气体输入管3送入与高产量气井1相邻的2号气井1（下一气井1）内，用于对2号气井1内的气体进行气举，气举后的2号气井1内的气体再次由位于2号气井1内的气体输出管2输送至与该气体输出管2相连通的气液分离器4内进行气液分离，分离后的气体由与该气液分离器4相连通的气体输入管3送入与3号气井1内，用于对3号气井1内的气体进行气举，气举后的3号气井1内的气体再次由位于3号气井内的气体输出管2输送至与该气体输出管2相连通的气液分离器4内进行气液分离，不开启第一循环管8与第二循环管8-1上安装的第一阀门11分离后的气体直接由与该气液分离器4相连通的最末端气体输入管3送入外输管道5中，外输管道5上设置有流量阀10，当控制器控制设定在外输管道5上的流量阀10，流量阀10的设定值大于或等于外输管道5内实际的流通量时，控制器开启流量阀10，最末端气体输入管3内的气体由外输管道5输出；当流量阀10的设定值小于外输管道5内实际的流通量时，控制器不能开启流量阀10，工作人员需要手动开启位于第一循环管8和第二循环管8-1上的第一阀门11，最末端气体输入管3内的气体通过第一循环管8输送至空气压缩机7内进行增压，增压后的气体由第二循环管8-1输送至每口气井1（或者只手动开启了与最高产量气井1相连通的第一阀门11，经空气压缩机7增压后的气体输送至最高产量气井1内），再次将高产1号气井1内所采出的气体通过与其相连通的气体输出管2输送至与其相对应的气液分离器4内进行气液分离，分离后的气体再次通过气体输入管3输送至2号气井，2号气井内的气体经气举后，通过与其相连通的气体输出管2输送至与其相对应的气液分离器4内进行气液分离，分离后的气体再次通过气体输入管3输送至3号气井，3号气井内的气体经气举后，通过与其相连通的气体输出管2输送至与其相对应的气液分离器4内进行气液分离，此时关闭第一循环管8与第二循环管8-1上安装的第一阀门11，分离后的气体通过最末端气体输入管3输送至外输管道5内，当流量阀10的设定值大于或等于外输管道5内实际的流通量时，控制器开启流量阀10，最末端气体输入管3内的气体由外输管道5输出；当流量阀10上的设定值小于外输管道5内实际的流通量时，控制器不能开启流量阀10，手动开启位于第一循环管8和第二循环管8-1上的第一阀门11，最末端气体输入管3内的气体通过第一循环管8输送至空气压缩机7内进行增压，增压后的气体由第二循环管8-1输送至每口气井1（或者只开启了与最高产量气井1相连通的第一阀门11，经空气压缩机7增压后的气体输送至最高产量气井1内），循环操作，直至外输管道5上的流量阀10上的设定值大于或等于外输管道5内实际的流通量时，控制器开启设在外输管道5内的流量阀10，经外输管道5排出；然后手动开启连接管16管路上安装的第四阀门，最末端气体输入管3内的气体经连接管16送入集水罐12内，气体与集水罐12内的液体一起由集水罐12底部设有的带单向阀的输液管17送入外输管道5内输出。

其中，为了降低外输管道5的运行压力，提高外输管道的内气流的携液能力，减缓最末端气井1井底激动程度，所以本发明还包括末井节流器，所述末井节流器能够投设在最末端气液分离器4所对应的气井1内。

其中，各气体输入管3之间还设有带第二阀门的连接管9，设置的目的是为了对多个气井1中的一口（或多口）进行检修，或者是由于其中一口气井1或多口气井1的产量小于预设值时，需要关闭检修或者报废气井1内的气体输入管3上的第三阀门15以及该气井1内气体输出管2上的第三阀门15，手动开启与该检修气井1或报废气井1相连的连接管9上的第二阀门，将该报废气井1或检修气井1上一气井1内的气体经气液分离后通过与该气液分离器4相连通的气体输入管3送入连接管9并与该报废气井1或检修气井1的下一气井1内连接的气体输入管3连通，避免一口气井1检修或者报废，影响其他气井内的气体采出。

其中，各气液分离器4底部设有带疏水阀6-1的排液分管6，所述排液分管6排出的液体汇集到排液总管并存储在集水罐12内，设置的目的是为了增加个气液分离器4的气体分离效果，所以将输送至各气液分离器4内进行气液分离后的液体通过各汽液分离器4底部连通的排水管6排出，并存储在集水罐12内，每个排液分管6上均设有疏水阀6-1是为了保证有水就排，避免管路在冬季堵塞，影响排水，集水罐12入口上还设有一阀门，当集水罐12内的液体达到最大容量时，手动关闭位于集水罐12入口上的第五阀门，防止溢流。

其中，所述气体输出管2上设有压力感应器13和流量计14，为了便于观察每口气井1的产气量，通过气井1的采出量判断气井1是否应该废弃，这样能够节约采气成本。

其中，所述气体输出管2和气体输入管3上还设有第三阀门15。

一种用于延长气田气井生命期的排水采气方法，包括以下步骤：

步骤S1：将各气井内待分离气体通过各气体输出管2输送至与其相连通的各气液分离器4内进行气液分离，分离后的气体通过各气体输入管3输送至与其相邻的下一气井1内，用于对下一气井1增压，通过井间串联的连接方式，采出各气井1内的气体，且各气井1的采出气由最末端的气体输入管3输入外输管道5；其中，将多个气井1通过多个气体输出管2、多个气液分离器4以及多个气体输入管3进行井间串联，串联时使各气井1按照产量由高到低的顺序串联，串联气井中，最首位的气井1回压高于空气压缩机7出口的设计压力时，减少气井1的串联数；串联气井1为3口时，采出的各气井1内的气体时，手动开启与多个串联的气井1相连通的多个气体输入管3上的第三阀门15以及多个气体输出管2上的第三阀门15，位于串联首位的高产量气井1内的气体通过与其相连通的气体输出管2送至该气液分离器中4中，经气液分离后的气体送入与高产量气井1相邻的第2口气井1内进行气举，气举后的第2口气井1内的气体又通过与该气井1相连通的气体输出管2输送至气液分离器4进行气液分离，分离后的气体经与其相连的气体输入管3送入至第3口气井1内，气举采出后的第三口气井1内气体由与第三口气井1相连通的气体输出管2输送至该气液分离器4分离后由最末端气体输入管3输出，外输管道5内的气体流量大于等于流量阀10的设定值，最末端气体输入管3内的气体由外输管道5输出；

步骤S2：通过安装在外输管道5上的流量阀10的启闭，控制最末端的气体输入管3内的气体输入外输管道5还是输入第一循环管8内；当流量阀10流量小于流量阀10设定值，流量阀10关闭，第一阀门11开启，最末端的气体输入管3内的气体输入第一循环管8内，再经空气压缩机7加压后输送至第二循环管8-1，注入与第二循环管8-1相连通的一个或多个气体输入管3内；当流量阀10设置值等于或大于设定值，流量阀10开启，不需开启第一阀门11，最末端的气体输入管3内的气体输入外输管道5，其中在对多个气井1采用井间串联的连接方式采气时，当流量阀10上的设定值大于或等于外输管道5内实际的流通流量，控制器开启流量阀10，最末端气体输入管3内的气体经外输管道5输出；当流量阀10上的设定值小于外输管道5内实际的流通量时，控制器不能开启流量阀10，此时最末端气体输入管3内的气体需要经过循环气举增压采出，在进行循环气举时，需要工作人员手动开启位于第一循环管8和第二循环管8-1上的第一阀门11，最末端气体输入管3内的气体经第一循环管8输送至空气压缩机7内进行加压，加压后的气体经第二循环管8-2输送至位于串联首位的气井1对该气井1进行气举或者是输送至串联管路上的多个气井1内，对多个气井进行气举，多个气井1内的气体采用S1的采气方法采出，并汇集至最末端气体输入管3内，此时关闭位于第一循环管8上的第一阀门11，最末端气体输入管3内经循环气举后的气体流经外输管道5，当控制器检测到外输管道5上的实际流量大于或等于流量阀10设置值时，流量阀10开启，最末端气体输入管3内经循环气举后的气体由外输管道5采出；当控制器检测到外输管道5上的实际流量小于于流量阀10设置值时，流量阀10不开启，再次手动开启第一循环管8和第二循环管8-1上的第一阀门11，最末端气体输入管3内经循环气举后的气体再次循环加压；

采气时通过各气体输出管2上的压力感应器13和流量计14，获得各气井1的气体采出量，当气体采出量小于预设值时，关闭该气体输出管2所在气井内气体输入管3上的第三阀门15；并将该气体输入管3内的气体通过连接管9输送至下一气井1，其中最末端气井1的采出量小于与该气体输出管2上的流量计检测预设值时，将气井废弃，这时与最末端气井1相邻上一气井1变为最末端气井，手动关闭废弃的最末端气井1输入气体输入管3内的第三阀门15，手动关闭第二循环管8-1与最末端气井1上的气体输入管3之间的第一阀门11，并将该气体输入管3内的气体通过连接管9输出，节约了采出成本；

当外输管道5上的流量大于外输管道5所能输送的最大阈值流量时，在最末端的气井1内投射末井节流器。

以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，其特征在于，包括

多个气液分离器（4），分别与多个待气液分离的气井（1）一一对应；

多个气体输出管（2），用于将各气井（1）内的气体输送至与其一一对应的各气液分离器（4）内，各气体输出管（2）一端位于各气井（1）内，另一端与各气液分离器（4）进气口连通，所述气体输出管（2）上设有压力感应器（13）和流量计（14）；

多个气体输入管（3），用于将各气液分离器（4）分离后的气体注入与其对应气井（1）相邻的下一气井（1）内，各气体输入管（3）一端与各气液分离器（4）出气口连通，另一端位于下一气井（1）内；

外输管道（5），和最末端的气体输入管（3）连接，用于将气体向外输出，外输管道（5）上还设有流量阀（10）；

空气压缩机（7），其进气端通过第一循环管（8）与最末端的气体输入管（3）连接，出气端通过第二循环管（8-1）与各气体输入管（3）连接；

第一循环管（8）和第二循环管（8-1）上均设有第一阀门（11）；

各气体输入管（3）之间还设有带第二阀门的连接管（9）；

还包括末井节流器，所述末井节流器能够投设在最末端气液分离器（4）所对应的气井（1）内；

该排水采气系统所采用的排水采气方法，包括以下步骤：

步骤S1：将各气井内待分离气体通过气体输出管（2）输送至与其相连通的各气液分离器（4）内进行气液分离，分离后的气体通过各气体输入管（3）输送至与其相邻的下一气井（1）内，用于对下一气井（1）增压，通过井间串联的连接方式，采出各气井（1）内的气体，且各气井（1）的采出气由最末端的气体输入管（3）输入外输管道（5）；

步骤S2：通过安装在外输管道（5）上的流量阀（10）的启闭，控制最末端的气体输入管（3）内的气体输入外输管道（ 5） 还是输入第一循环管（8）内；当流量阀（10）流量小于流量阀（10）设定值，流量阀（10）关闭，第一阀门（11）开启，最末端的气体输入管（3）内的气体输入第一循环管（8）内，再经空气压缩机（7）加压后输送至第二循环管（8-1），注入与第二循环管（8-1）相连通的一个或多个气体输入管（3）内；当流量阀（10）设置值等于或大于设定值，流量阀（10）开启，第一阀门（11）关闭，最末端的气体输入管（3）内的气体输入外输管道（5）；

采气时通过各气体输出管（2）上的压力感应器（13）和流量计（14），获得各气井（1）的气体采出量，当气体采出量小于预设值时，关闭该气体输出管（2）所在气井内气体输入管上的阀门；并将该气体输入管（3）内的气体通过连接管（9）输送至下一气井（1）；

当外输管道（5）上的流量大于外输管道（5）所能输送的最大阈值流量时，在最末端的气井（1）内投射末井节流器。

2.如权利要求1所述的一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，其特征在于，各气液分离器（4）底部设有带疏水阀（6-1）的排液分管（6），所述排液分管（6）排出的液体存储在集水罐（12）内。

3.如权利要求1所述的一种用于延长气田气井生命期的排水采气系统，其特征在于，所述气体输出管（2）和气体输入管（3）上还设有第三阀门（15）。

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