在天然气开采中,随着气藏压力和天然气流动速度的逐步降低,致使气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒,从而滞留在井筒中。这些液体在一段时间内聚集于井底,形成液柱,对气藏造成额外的井水回压,导致气井自喷能量持续下降。通常,如果这种情况持续下去,井筒中聚集的液柱终会将气压死,导致气井停产,这种现象称之为气井积液。
排水采气工艺已开发出以降低成本为主要目标的井下排水采气新技术、聚合物控水采气技术等,重点解决了单井排水技术与气藏工程相结合的多学科气藏整体治水技术,同时进行了排水采气工艺技术与装备、井下作业、修井技术的系列配套研究,开发了能提高气井产量、降低操作和处理费用的井下气水分离、回注系统,及喷射气举、腔式气举、射流泵和气举组合开采等新工艺、新技术,以及智能人工举升配套装备,使排水采气工艺技术逐步向遥控、集中、高度自动化、智能化举升方向发展。
国外排水采气工艺技术分为:①涡轮泵排水采气工艺。涡轮泵是一种液力涡轮高速驱动的井下泵装置。利用高速水力涡轮代替昂贵的潜油电机来驱动井下离心泵采油,具有可靠性高、调节容易、重量轻、体积小、耐高温和抗腐蚀等优点。②同心毛细管技术。该技术针对低压气井积液、油气井防腐、清除盐垢和清蜡等实际生产问题而研制出的一种新型工具。同心毛细管柱通常在积液气井生产射孔段的底部,通过连续不断地向井下注入化学发泡剂,降低井底液柱压力,使泡沫化的液体随天然气气流携带出井筒,消除了气井井底的液体滞留现象,从而提高排液效率。③天然气连续循环采气工艺。该工艺是针对以往应用柱塞举升或速度管柱实施气井排液采气时存在的缺点而研究推出的。
排水采气工艺的发展趋势主要为:①组合排水采气工艺技术。将成熟的单项工艺有机地结合在一起,以充分发挥各单项工艺技术的优势,扩大单项工艺的适用范围,实现优势互补。②连续油管深井排水采气技术。③超声波排水采气。其核心是在井下建立人工功率超声波场,使地层积水的局部产生高温高压,并快速雾化,高效率雾化后的地层积水伴随着天然气生产气流沿采气油管排至地面,从而能有效地提高采气油管的带水能力,提高单井产能。④球塞气举排水采气工艺。是针对低压油气井在常规气举方式下普遍存在液体滑脱损失严重、举升效率低提出的一种特殊的气举方式。⑤优选管柱排水采气工艺技术。在有水气井开采的中后期,重新调整自喷管柱,减少气流滑脱损失,充分利用气井自身能量的一种自力式气举排水采气方法。⑥泡沫排水采气工艺。针对自喷能量不足,气流速度低于临界流速的气井的一种有效排水采气方法。⑦气举排水采气工艺。借助外来高压气源或压缩机,通过向井筒内注入高压气体的方法来降低井内注气点至地面的液体密度,使被举升井连续或间歇生产的机械排水采气工艺。⑧柱塞举升排水采气工艺。利用柱塞作为液体和举升气体之间的固体界面,防止气体的窜流和液体的回落。⑨机抽排水采气工艺。将深井泵下入井筒液面以下的适当深度,深井泵柱塞在抽油机的带动下,在泵筒内作上下往返抽汲运动,从而达到在油管内抽汲排水,降低液柱对井底的回压,从套管中采出天然气。⑩电潜泵排水采气工艺。采用多级离心泵装置,将气水井中的积液从油管中排除,降低井内液面高度,减少液柱对井底的回压,形成生产压差,使水淹停产井迅速恢复产能。⑪射流泵排水采气工艺。⑫气举-泡排复合排水采气工艺。采用专用井口装置,利用泡排和气举单项技术的优点,解决深井、产水量大、地层压力比较低的井,达到增产的目的。⑬增压-气举-泡排复合排水采气工艺。在井口油压低于输压,或者采用压缩机对工艺井进行抽汲,以降低井口油压,改善井筒流动状态。