压缩装置中气体的循环分析

　　1概述凝析气藏在开发中后期，生产压差加大，井底积液严重，造成井底回压高，表现为气井生产的油套压差大，部分气井井底流压很高，而井口油压却很低，反凝析积液情况普遍发生，严重影响气井正常生产。因此，这类气藏对采气工艺提出了很高的要求，现有的排液工艺还不成熟，不能适应深层、高温高压、高含凝析油的特点，排液效果差。

　　虽然柱塞举升和速度管柱（小油管）在国外常用来解决积液问题，但它们都有各自的缺点。速度管柱口径小而无法使用抽汲绳或电缆起下工具。柱塞举升在不出砂或无扼流装置情况下才能正常工作。气体连续循环（CGC）克服了柱塞举升和速度管柱的缺点。该工艺的特点为：允许使用标准口径的油管、抽汲工具和电缆起下工具；在存在扼流装置及出砂情况下可正常生产；保持较低的井底流压；即便在气井产量减到零，仍可将液体排出井筒。

　　2气体循环技术CGC与柱塞举升、速度管柱的真正不同在于井的后期。安装柱塞举升或速度管柱的井在某一点开始衰退，产量下降比以前还低。安装CGC的井将不会积液，产量维持相同的下降率直到经济极限。这样，安装了CGC的井，在后期产量将会增加，*终采收率将会很高。

　　2. 1技术原理气体连续循环技术要求采用非常规的压缩机安装模式。压缩机并不是用来降低井口压力至销售管线以下，而是用来提高井眼气体的速度。当气体流动足够快，液体将进入井筒随高速气体带到地面。气井产气过程中，压缩机不断循环井眼气。在这一过程中，管道压力、油管压力和吸入压力一直是相等的；套管压力和排放压力也是相等的。

　　三通安装在分离器和销售天然气计量装置之间的液流管道上。三通将气体送到压缩机吸入端，压缩机的排放口连回到气井的油套DD套管环空。销售天然气直接送到销售天然气计量处而不是经过压缩机。

　　一个节流阀和一个电动阀，均安装在三通和销售天然气计量之间。节流阀除了在执行CGC启动程序以外，其它时间保持全开状态。只要压缩机停止工作，电动阀自动关闭，从而防止继续生产，避免导致积液。

　　压缩机汽缸就是流动控制阀。汽缸容积和吸入压力大小决定气体返回油-套环空和在井眼循环的流量。注入套管的气体将沿阻力*小的路径流动，因为油管压力小于地层压力，气体将沿油管上升。

　　CGC技术是解决积液问题的有效方法，而柱塞举升和速度管柱不是。因为压缩机可产生足够的油管速度从井眼举升液体。产量降为接近零时，压缩机仍可去除掉进入井眼的液体。

　　2. 2CGC启动程序在安装CGC时，如果井内有积液，就必须采用一种特殊的启动程序。在**次启动CGC之前，应关井直到所有液体都压入地层。关闭通往销售管道的节流阀，可对已关井的井眼进行天然气循环。由于吸入压力高（等于关井压力） ，循环速率也会很高。节流阀稍微打开一些，以便建立起通往销售管道的低的天然气流量。随后将节流阀缓慢地完全打开。缓慢打开的主要原因是防止压缩机超负荷工作。如果节流阀打开过快，油管压力和吸入压力会快速下降。

　　另一方面，套管压力和排放压力将会缓慢下降。

　　同时，缓慢打开节流阀，可防止液体快速地再次进入井筒。高的循环速率和受控的液体流入量可以很容易地将液体清除出井筒。如果在启动CGC之前，未能将液体排出井眼，则无法在井眼中循环气体。如果井内有太多液体，液体高度过大，而无法使液体排出油管。排放压力持续增高，直到气体从压缩机进入地层。如果没有任何气体沿油管上返至压缩机吸入室，则吸入压力会不断下降。压缩机要么负荷过大，要么由于高排放压力或低吸入压力而停止工作。任何一次较长时间的关井都需要重新实施启动程序。

　　2. 3CGC设计程序设计CGC系统的主要工具是节点分析计算机程序和压缩机计算程序。目前，节点分析并不能完全适合CGC设计需要，但却必须使用节点分析。管道压力。记录过去几个月观察到的*小和*大管道压力。在这一实例中，*小管道压力为0.6757MPa，*大管道压力为1. 2066MPa.

　　临界气体比率。有几种方法可估算临界气体比率（将液体带出井筒所需的比率）。一种节点分析程序可用于此来估算临界比率。为此，要设置油管压力等于管道压力（ 0. 6757M Pa）。应用一个流动相关，可准确地描绘出液体举升。在该例中（ 2- 3/ 8英寸的油管，深度2400. 3m，产水22kg/ 1000m 3） ，临界比率大约是1. 1326×10 4 m 3 / d.

　　压缩机气缸容量。假设吸入压力等于*小管道压力，所选的压缩机气缸会在临界气体比率的情况下循环气体。压缩机的循环比率设置成等于临界比率。因此，如果井的产量一直下降至零，使压缩机循环就能将液体带出井筒。设置*小管道压力为气缸的大小是有好处的。当管道压力和吸入压力上升时，产量将会下降。然而，循环比率将会增加更多（由于较高的吸入压力） ，井会继续保持液体举升。该例中，所选的气缸在0. 6757MPa的吸入压力下，容量大约为1. 1326×10 4 m 3 / d。

　　2. 4井眼循环分析首先，应用节点分析来分析油管内向上的流动（一种气体、凝析液、地层水和注入环空的干气的混合物）。这种分析得出井底流压（ BHFP）。

　　第二，节点分析程序可用来分析注入环空的干气。地表注入压力一直在变，直到井底注入压力等于前面得出的井底流压（ BHFP）。压缩机排放压力等于此处得出的地面注入压力。

　　第三，进行压缩机计算。这时可计算出能量消耗（提前估算吸入压力、排放压力和循环速率）。

　　3应用实例美国先后在三口井临时性地安装了气体连续循环系统，并在第四口井上永久性地安装了该系统。1号气井在安装气体连续循环系统之前采用间歇气举装置，天然气产量为3681. 08- 5096. 88m 3 / d。安装气体连续循环系统之后，产量提高到6937. 42m 3 / d。

　　当采用柱塞举升设备替代气体连续循环系统时，产量下跌到4530. 56- 5096. 88m 3 / d。由于是**口井，启动程序很谨慎且很慢，用去了10个小时，动力消耗不超过13. 1马力。气井的循环排量稳定在6654. 26m 3 / d，油管总流量达到1. 3592×10 4 m 3 / d。管道压力、吸入压力和油管压力大约为0. 786M Pa，套管压力和排放压力大约为1. 5237M Pa.

　　2号井在CGC试验前后采用柱塞举升。但前后的产量相差很大。由于数据不一致，尚不能确定产量提高是由CGC引起的。

　　3号井由于湿气而使CGC技术出现困难。气流中的液体进入压缩机前要进行分离，然后再将这些液体注入到压缩机里下行气流中。但是，由于分离不充分，液体进入气缸，导致压缩机反复停机。另外，这口井比其它井产出了更多的液体。由于缺乏计量设施，液体产量无法定量。*长运行时间达到三天。第三天，油管压力/吸入压力和套管压力/排放压力分别降到3. 7232和4. 9642M Pa，产量升到4332.348m 3 / d.即使包括下降期，平均日产量也达到594.636m 3 / d，说明CGC技术（如果安装完全分离设备）比柱塞气举产量高。

　　4号井曾经采用柱塞举升方式，期间气井开始出砂。人们认为，柱塞举升期间诱发的高瞬时速度可能是造成气井出砂的原因，而且柱塞举升也不会运行很长时间。为了降低高气流速度，安装了CGC系统，使气井出砂问题得到缓解，而气井产量仅从7163. 948m 3 / d降到6852. 472m 3 / d.

　　4认识与建议4. 1安装CGC的井将不会积液，产量维持相同的下降率直到经济极限。

　　4. 2气体连续循环克服了柱塞举升和速度管柱的缺点，在后期产量将会增加，*终采收率将会很高。