CO2驱举升技术在低渗透、高气油比油井地应用_二氧化碳驱油技术综述

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油气开采理论（报告）

题

目

Title

学生姓名 教学院系 专业年级 指导教师

学 号

完成日期

****年**月**日 CO2驱举升技术在低渗透、高气油比油井地应用

摘要：大情字油田属于低渗透油田，流体产量很低。在实施CO2驱后，携带液体能力明显增加。与此同时，出现了包括CO2的含量、套管压力、气油比地增加等一系列问题，而这些问题会影响泵的效率和举升效率。

结合生产动态规律和影响二氧化碳驱举升效率的因素,建立了参数优化设计模型。二氧化碳驱地突破和油气产量地增加受流体压力控制方法和合理的举升优化参数所约束。与此同时，形成了一种运用在高油气比油井的防毒举升装置，也发展形成了气举-泵协助-套管控制集成技术，该技术可以防止气体影响泵的效率并且提供一个气体旁路途径，也设计了利用气体泵送流体的方法。现场应用表明，该技术能满足油气比为300m3/t油井正常生产的需要，有效地把套管压力控制在2MPa以下，提高泵的效率12%，降低套管压力，以及改善油井的生产效率。

关键词: CO2驱，高油气比，举升技术，流体压力控制，防气设备

前言

位于吉林省的大情字油田属于低渗透油田，它的渗透率低于4×10-3μm2。自2008年以来，在黑―59地区实施了CO2驱先导试验后，已经恢复了该区的基础能源并提高了产量。然而，随着CO2填充在油井，70%的油井具有高二氧化碳含量并且气油比增加。其中，平均气油比增加13.7m3/t至273.2m3/t，达到高峰为2478m3/t；平均泵效率从76%下降到了58%。因此，常规举升工艺不能满足CO2驱油井的生产需要。要充分发挥油井潜能，应该加强CO2驱油井的举升参数优化和高油气比油井举升工艺的研究和应用。

1.举升参数优化

常规举升工艺参数优化设计不适合强CO2驱油井，因为进行完CO2驱油实验后会产生许多问题，包括二氧化碳含量升高，气油比的增加和套管压力增加。因此，要优化CO2驱油井的举升参数和实现油井最大化生产，对高含CO2油井应建立举升参数计算模型。

1.1模型地建立

CO2驱油井的管流计算模型几乎和常规管流计算模型相似，它可以通过组合模型来建立。考虑到气液两相流之间的相互作用、温度和压力地影响而建立的适合CO2驱油井的井筒流动动态计算模型：

式中：p——井底压力，kPa；

R——气体常数；

T——温度，K；

Vm——摩尔体积，l/m；

am、bm——参数变量；

考虑不同地层压力下有不同的CO2含量和流入动态曲线而建立的油井流入动态模型：

式中：qo——油井产量，m3/s； qb——饱和压力下产量，m3/s； qomax——最大产量，m3/s；

Pwf——井底流压，kPa； Pb——饱和压力，kPa。

1.2举升参数优化设计方法

首先，在井筒流动动态模型和油井流入动态模型的基础上，可以根据产量和井底流压之间的关系得出一个IPR曲线；然后，根据流入和流出的协调点，可以优化人工举升参数；最后，根据现场条件，性能设计得以优化和调整，如下图1.1。

图1.1 CO2驱油井举升参数性能设计过程

1.3举升参数优化设计例子

在1 #的黑—59井，泵的效率提高12%，同时，通过调整和控制行程、抽速、工作流体水平参数和井底流动压力，使油液生产稳定性略有增加。2.高油气比油井举升工艺

举升参数优化技术可以在一定程度上控制气油比和套管压力，也可以提高泵的效率。然而，一些井如果仅仅优化举升参数，那么不可能实现常规产量。因此，为了解决高气油比和高套管压力的问题同时优化了该两种举升工艺。

2.1气举泵辅助套管控制集成技术

首先，为了提高泵效，应该用气液分离器把泵内气体和液体分开，这样有助于减小进泵气体浓度。同时，分离的气体流入套管环空，然后经控制阀进入油管；之后，管道中流体浓度以及举升携带液在井口回压都降低。这样最后就实现了气举泵辅助套管控制，如下图2所示。

图2.1气举泵辅助套管控制集成技术图

（1）井下气液分离技术

由于大情字油田低产液量，高油气比和油田高CO2含量，因此通过多级分离原理设计出了一种新的气液分离器可以有效分离气体和液体。同时，为了获得一个更好的气液分离器效果，在含油区放置一个尾管，结果就可以实现双油气分离效果。

（2）套管压力控制技术

腐蚀会影响油井安全生产，它在套管壁和管外表面特别表现特别明显。当经过气液分离器分离的气体进入油套环空后套管压力增加。因此，为了举升携带液体，应该在井下大约200—200m深度范围安装一个压力控制阀，之后运用套管压力控制实现携带液体。

2.2防气泵技术

在分离过程中有一个限制：如果气油不很高，可使很少气体进去泵缸，这样泵的效率就会收到限制。因此，为了给泵内气体提供一个旁路方式，发明了一种放气泵。除了增加工作缸内流体充满系数，以及提高泵的效率，该泵还可降低气油比，并且减除气体中断现象。

上冲程下冲程3.现场实际应用

在黑—59油块、高套管压力7井实施了举升泵协助套管压力控制集成技术后，该井套管压力得到有效控制（在2MPa以下），泵效提高5.6%。这样实现了携带液地成功举升：在4口井首次运用了防气泵技术后，平均泵效增加15.5%，油的产量增加1.3t/d。通过进行参数优化、运用气举泵辅助套管压力控制集成技术和防气泵举升技术可以有效维持和实现产量最大化。泵的效率可以提高11.8%；因此，CO2驱油井可以实现安全、稳定和有效操作运行。

图2.2 防气泵工作原理

图3.1 防气泵技术在黑—59油田区块应用前后对比图

4.结论

二氧化碳含量高、气油比地增加和套管压力地增加已成为CO2驱油井的主要问题。因此，控制套管压力、提高泵效和改善油井产油量非常重要。（1）CO2驱油井和常规水驱井截然不同，为了实现产量最大化，应该在高油气比油井中进行举升参数优化设计；

（2）CO2驱油井的问题是会产生恶劣的套管腐蚀，同时会降低泵效，而气举泵辅助套管压力控制技术能有效地控制套管压力，提高举升效率。