柱塞氣舉排水采氣工藝研究及應(yīng)用

1、柱塞氣舉排水采氣工藝研究及應(yīng)用張書（長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝技術(shù)研究院X長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠）摘要長(zhǎng)慶氣田部分氣井單井產(chǎn)量低，攜液能力差，井底易產(chǎn)生枳液,嚴(yán)重影響氣井的穩(wěn)定生汽為了進(jìn)行氣井排水采氣”I對(duì)長(zhǎng)慶氣田產(chǎn)水氣井的狀況，地質(zhì)因素等，進(jìn)行了柱寒氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)2口井，工藝成功率100%.為長(zhǎng)慶氣田排水采氣工藝技術(shù)的發(fā)展探索了新途徑.關(guān)健詞柱寒氣舉排水采氣裝置工藝隨著長(zhǎng)慶氣田的開發(fā)，產(chǎn)水氣井口益增多，產(chǎn)水量:也逐漸增大，排水采氣工作口益突出.本文針對(duì)長(zhǎng)慶氣井產(chǎn)水特點(diǎn)，開展了柱塞氣舉排水采氣工藝研究,并首次在長(zhǎng)慶氣田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了良好的排水效果.柱塞氣舉排水采氣工

2、藝有效地減小了氣井井筒液體的“滑脫”，提高了氣流的攜液能力,降低了氣井最小攜液流量具有工藝簡(jiǎn)單，無動(dòng)力消耗，地面設(shè)備控制自動(dòng)化程度高，易于管理等優(yōu)點(diǎn).氣井產(chǎn)水狀況分析長(zhǎng)慶氣田主力氣層下古生界的馬五存在局部作者簡(jiǎn)介張書平見本刊2ool年第3期氣水同層，馬五氣層則大部分氣水同層,隨著氣井的開采，局部滯留水逐步產(chǎn)出為此，應(yīng)及時(shí)，合理開展氣井排水采氣工藝研究及試驗(yàn),以便減少井筒枳液帶來的危害據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2001年11月，產(chǎn)水井占投產(chǎn)氣井?dāng)?shù)近127%.其中有4I1井因井筒積液無法正常生產(chǎn)，有5口井因產(chǎn)水量大影響整體生產(chǎn)組織.北二區(qū)是目前長(zhǎng)慶氣田產(chǎn)井分布最為集中的區(qū)域，現(xiàn)有投產(chǎn)井1311,101I井產(chǎn)地層

3、水其中,81I井在試氣過程中就出水,2口井在生產(chǎn)過程中出水隨著產(chǎn)出程度的增加，產(chǎn)水量增加，水氣比逐漸上升地層水為成藏過程中因氣排水不徹底而滯留低滲透油氣田第7卷第2期39卜來的水，但水體規(guī)模與含氣面積相比較小從宏觀上看，不存在一般意義上的邊，底水，只是在局部區(qū)塊存大相村富水區(qū).氣井含水易出現(xiàn)液體載荷上升，嚴(yán)懲影響氣井的正常生產(chǎn)造成氣井井筒中液體載荷上升的基本原因有：產(chǎn)氣量波動(dòng)大，套壓基本不變,油壓降低很快，產(chǎn)水量逐漸增大，油套壓同時(shí)降低，油套壓差逐漸增大2柱塞氣舉I藝原理及參數(shù)設(shè)計(jì)21柱塞氣舉排水采氣工藝原理及工藝要求211柱塞化舉排水采弋工藝原理柱寒氣舉是將柱塞作為氣液之間的機(jī)械界面，利用氣

4、井自身能量推動(dòng)柱塞在油管內(nèi)進(jìn)行周期地舉液，能夠有效地阻止氣體上穿和液體回落，減少液體”滑脫”效應(yīng)，增加間歇?dú)馀e效率.當(dāng)控制薄膜閥關(guān)閉時(shí),柱塞在自身市力作用卜在油管內(nèi)穿過氣液進(jìn)行下落在關(guān)井瞬時(shí)，套壓可能F降也可能不變，套壓卜降時(shí)由于套管中的氣體繼續(xù)向油管膨脹，使油套壓趨近平衡，這時(shí)油田會(huì)相應(yīng)升高之后，套壓由地層供氣能力控制，關(guān)井初期,油壓恢復(fù)較快，之后，油壓由地層供氣能力控制.柱塞下落到達(dá)井下卡定器位置處，撞擊卡定器的緩沖彈簧,液面通過柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚枳地面控制器控制膜閥打開，生產(chǎn)管線暢通，套管氣和進(jìn)入井筒內(nèi)的地層化向油管膨脹，到達(dá)柱塞卜面，推動(dòng)柱塞及上部液體離開卡定器開始上升，

5、直到柱塞到達(dá)井口開井后氣體從井口產(chǎn)出,油壓迅速降低，柱塞逐漸加速上升，同時(shí)套管氣體進(jìn)入油管舉升柱塞，套壓下降環(huán)空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續(xù)上行，液體到達(dá)井11后，由于控制閥節(jié)流,油壓又開始增3n,當(dāng)柱塞到達(dá)井口后，油壓會(huì)繼續(xù)增加，套壓降到最小值根據(jù)設(shè)置的關(guān)井時(shí)間，地面控制器控制薄4o低滲透油氣田2002年6月膜閥關(guān)閉生產(chǎn)管線,柱塞再次在自身重力作用下開始下落212主要部件及功能Ijn自i控制器設(shè)置即時(shí)開頭或壓力循環(huán)程序，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和可靠的記憶功能設(shè)有滾動(dòng)的LCD直讀功能為天然氣流動(dòng)或關(guān)井向控制器傳送已設(shè)定好的相應(yīng)模式信號(hào),接收由到位傳感傳送柱塞到達(dá)地面的信號(hào).柱塞在井卜天然氣恢復(fù)壓力的

6、作用卜以段塞方式將液體舉出井口,且具有極少液體回流的特點(diǎn)作為液柱和天然氣之間的隔離面，防止在油管內(nèi)壁形成鹽結(jié)晶，結(jié)蠟或結(jié)垢，連續(xù)清除井內(nèi)枳液，增加天然氣產(chǎn)量井下帶緩中彈簧的承接器接收柱塞的下落,控制下落位置，緩沖卜落的硬性沖擊力0防噴管具仃為檢查柱塞而設(shè)置的腔室和柱塞捕捉器內(nèi)行帶緩沖彈簧的上承接器，設(shè)行可選擇的雙向或單向的流體出11.到r主感器到位傳感器是感覺柱塞到達(dá)并傳遞信號(hào)到控制器-氣生H接收控制器信號(hào)后，通過啟動(dòng)薄膜閥進(jìn)行開關(guān)井,便于柱塞的上,下.氣過芝壓善宅，囊過濾氣體中的水份及雜質(zhì)，為氣動(dòng)閥門提供開關(guān)所需的氣動(dòng)壓力.t陽面為控制器電池充電以保證控制器正常工作213工藝要求油管內(nèi)里規(guī)則

7、,采用中59ramx750ram通井規(guī)通井暢通無阻，氣井自身具有一定的產(chǎn)能,帶液能力較弱的自噴生產(chǎn)井，口產(chǎn)水量小于50m3/0,氣液比大于500(iTis/m),井底有一定深度的積液，井底清潔,無泥漿等污物22柱塞包舉排水采氣工藝設(shè)計(jì)柱塞氣舉主要工藝參數(shù)包括柱塞運(yùn)行所需最小套壓，柱塞運(yùn)行周期,最小氣液比調(diào)期所蠡氣量柱塞最大下深等.2.11最小套壓柱塞運(yùn)行過程中,由于環(huán)空中氣體的流動(dòng)速度很低，磨擦阻力可忽略不計(jì)樁寒運(yùn)行磨擦阻力很小,可忽略不計(jì)假如柱塞卜油管中僅存在單向氣體流動(dòng)，可忽略油套管中靜氣柱壓力的差別因此樁塞運(yùn)行的最小套壓可用下式計(jì)算：Pcmin=Ptmln+(plh+plf)w+pD+p

8、f式中:p.一最小套I*K,MPa,pt一最小油壓,MPa,p一舉升1m液量包括：開井前油管內(nèi)的氣量和柱塞上升過程，從柱塞和液體段塞滑脫的氣量最小周期氣量為：D00,2892FA(Lcf)小中：柱塞運(yùn)行最低周期氣量,10m,開井前液體段塞上的油管體積,m;血+液柱高度,m,氣體通過柱塞和液體段塞的滑脫系數(shù)，低滲透油氣田第7卷第2期41般取1.15,pc一最大套壓,MPa;一井筒平均溫度K,Z氣體偏差系數(shù).肖地層的周期產(chǎn)氣量小于最低周期需氣量時(shí)，分兩種情況柱塞運(yùn)行期間晌套管內(nèi)注氣，即氣軸延長(zhǎng)柱塞在卡定器上的停留時(shí)間，即延長(zhǎng)關(guān)井時(shí)間.224柱塞運(yùn)行周期的確定柱塞一天的運(yùn)行周期由下式確定：86400

9、式中：門一柱塞運(yùn)行周期，次/d,柱塞上行時(shí)間5柱塞在氣體中的卜行時(shí)間,s,柱塞在液體中的卜行時(shí)間5柱塞在井II的停留時(shí)間,s,柱塞在卡定器上的停留時(shí)間,S.2.25最小氣液比的確定根據(jù)柱底氣舉工藝在國(guó)內(nèi)外各油氣田的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，要求的最小氣液比應(yīng)大于500m/m3,才有利于柱塞的上行.墾控制器雯冰壓甑r捕捉器1.崔到位傳感器I.-針1三通墨（保護(hù)器）圖1老式井口改制示意圖3往塞氣舉栗氣工搠場(chǎng)應(yīng)用畫2新式井II改制示意圖31柱塞氣舉井口配套根據(jù)柱塞氣舉工藝流程的要求,對(duì)于井II裝置必須作必要的改制，才能適應(yīng)工藝流程的要求.井II的改制實(shí)施了兩種方案，對(duì)于早期的老式井II采用如圖1的結(jié)構(gòu)（虛線框內(nèi)部分

10、為新改部分），對(duì)于后期開發(fā)井的新式井口采用如圖2的結(jié)構(gòu)（虛線框內(nèi)部分為新改部分）對(duì)于改制的井II,在材料的選擇方面進(jìn)行了優(yōu)選，管件采用鍋爐管（GB8163）,焊接部位進(jìn)行超市波探傷，組裝后進(jìn)行整體氣密封性試壓，確保設(shè)備及人身安全.32現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析柱塞氣舉排水采氣工藝進(jìn)行了2II井的現(xiàn)場(chǎng)42低滲透油氣田2002年6月試臉,試驗(yàn)概況及效果分析如下，3211號(hào)井1號(hào)井是南11站管轄的一口開發(fā)井，氣層中深37634m，無阻流量6167xlOhm/d該井于1999年10月10日投產(chǎn)，連續(xù)開井時(shí)間較短，關(guān)進(jìn)后壓力恢復(fù)較快2001年6月5口安裝柱塞排水果氣配套設(shè)備，柱塞卜.深為3633m共進(jìn)行了四個(gè)階

11、段3個(gè)運(yùn)行周期的試驗(yàn)柱塞運(yùn)行參數(shù)設(shè)置見表1.經(jīng)過兩種工作制度的運(yùn)行，塞柱氣舉第二次試驗(yàn)不但抑制了油壓維續(xù)卜降的現(xiàn)象，而且油套壓均有不同程度的回升,且產(chǎn)氣量保持lOx10hm/d左右不變，口產(chǎn)水量3040m/d左右，能夠較平穩(wěn)地連續(xù)生產(chǎn)，有效地解決了井筒繼續(xù)積液表1柱塞運(yùn)行參數(shù)設(shè)置的問題.32.22號(hào)井?號(hào)井是北區(qū)北9站的一II氣井，測(cè)試無阻流量12.1526xlO4m/d,2OOO年10月23日投產(chǎn),氣層中深3232nl根據(jù)試驗(yàn)前生產(chǎn)情況，估算氣液化600m/m左右，井筒積液800m左右，柱塞最大下深為2920m根據(jù)1號(hào)井試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),2號(hào)井柱塞實(shí)際下深2495m.運(yùn)行參數(shù)設(shè)置運(yùn)行周期3次,每周期開井6h,關(guān)井2h柱塞氣舉試臉前后采化曲線對(duì)比如圖3所示試驗(yàn)前后產(chǎn)氣量基本保持在2.5xl01TI/d左右.汕套年發(fā)生明顯差，以避免因水體受到擾動(dòng)而使產(chǎn)水量上升或使氣井提前水淹，達(dá)到最大限度的延長(zhǎng)氣井無水采氣期,確保盡可能多的無水采氣量這是搞好氣田合理開發(fā)的基本思路試驗(yàn)后油套壓回升到18.5,224MPa有效地減少了井筒液體”滑脫”，產(chǎn)水量增多試臉前生產(chǎn)7天，產(chǎn)水量由32m/d降為116m/d,試臉后產(chǎn)水最24m/d,3天后穩(wěn)定產(chǎn)水通過柱塞氣舉現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用初步表明,該技術(shù)適合于產(chǎn)水量小于50m/d,氣液比大干