SYT 7623-2021 柱塞氣舉技術(shù)規(guī)范-PDF解密

中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2021—11-16發(fā)布2022—02—16實(shí)施國(guó)家能源局發(fā)布I前言 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14工藝設(shè)計(jì) 24.1選井條件 24.2資料準(zhǔn)備 24.3工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 3 64.5工具選型 74.6設(shè)計(jì)文件格式及內(nèi)容 7 75.1施工準(zhǔn)備 75.2投放井下限位器 85.3地面流程安裝 86生產(chǎn)維護(hù)及管理 96.1柱塞氣舉運(yùn)行前準(zhǔn)備 96.2運(yùn)行制度調(diào)試 96.3運(yùn)行管理 6.4診斷及故障解決措施 7健康、安全、環(huán)境要求 7.1柱塞氣舉作業(yè)過程中健康、安全、環(huán)境準(zhǔn)備要求 7.2柱塞氣舉特有的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及要求 7.3其他通用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及要求 附錄A(資料性)油氣井資料錄取數(shù)據(jù) 附錄B(資料性)柱塞氣舉設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)推薦取值及設(shè)計(jì)結(jié)果 附錄C(資料性)柱塞氣舉采油工藝設(shè)計(jì)實(shí)例 附錄D(資料性)柱塞氣舉工藝流程 附錄E(資料性)不同油管推薦柱塞尺寸及類型 附錄F(資料性)柱塞氣舉工藝設(shè)計(jì)書格式及內(nèi)容 Ⅱ附錄G(資料性)不同規(guī)格油管所對(duì)應(yīng)的通井規(guī)尺寸 28附錄H(規(guī)范性)載荷系數(shù)計(jì)算及判斷方法 29附錄I(資料性)柱塞更換判斷條件 附錄J(資料性)柱塞氣舉運(yùn)行診斷及故障解決措施 31 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的本文件起草單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司油氣工氣股份有限公司西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司吐哈油田分公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司工程技術(shù)處、中國(guó)石油天然分公司、中國(guó)石油化工股份有限公司華北油氣分1柱塞氣舉技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了柱塞氣舉工藝設(shè)計(jì)、施工安裝、生產(chǎn)維護(hù)與管理，以及健康、安全、環(huán)境的要求。本文件適用于柱塞氣舉排水采氣及采油生產(chǎn)井。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適SY/T5225—2019石油天然氣鉆井、開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)防火防爆安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程SY/T5440天然氣井試井技術(shù)規(guī)范SY/T5727井下作業(yè)安全規(guī)程SY/T6125氣井試氣、采氣及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工藝規(guī)程SY/T6277—2017硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范SY/T6524—2017石油天然氣作業(yè)場(chǎng)所勞動(dòng)防護(hù)用品配備規(guī)范SY/T6610硫化氫環(huán)境井下作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)安全規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。柱塞plunger在井筒內(nèi)用于分隔氣體與液體段塞、減少氣體上竄及液體滑脫的一種井下工具。柱塞防噴管lubricator為檢查、投撈、更換柱塞和其他井下工具提供安全通道的井口裝置，同時(shí)具有緩沖柱塞上行沖擊力的功能。柱塞捕捉器catcher安裝在柱塞防噴管上，在檢查、投放、更換柱塞時(shí)，用于捕捉柱塞的井口專用裝置。井下限位器downholespringas用于限定柱塞下行位置的一套工具。2柱塞感應(yīng)器arrivalsensor通過非接觸式感應(yīng)，獲取柱塞上行至井口的信號(hào)，并傳輸?shù)娇刂破鞯难b置。柱塞控制器controller通過控制時(shí)間、壓力或流量，打開和關(guān)閉開關(guān)井控制閥，并記錄歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)的裝置。開關(guān)井控制閥motorvalve由控制器聯(lián)動(dòng)控制，通過開、關(guān)井控制井下柱塞往復(fù)運(yùn)行的閥門。載荷系數(shù)loadfactor用于指導(dǎo)柱塞氣舉運(yùn)行優(yōu)化管理的參數(shù)，其值為關(guān)井套壓和關(guān)井油壓的差值與關(guān)井套壓和井口節(jié)流后壓力的差值之比值。4工藝設(shè)計(jì)4.1選井條件4.1.1氣井產(chǎn)液量宜小于30m3/d。4.1.2井深宜小于5000m,井下限位器坐放位置井斜應(yīng)滿足鋼絲投撈作業(yè)要求。4.1.3井下管柱及井口條件：——油管、井下工具及井口宜保持等通徑，井口通徑宜不大于井下生產(chǎn)管柱通徑3mm;——井下限位器安裝位置以上油管應(yīng)密封完好、無變形；——若原井井下油管、油管掛、井口滿足以上要求，則可以不動(dòng)管柱直接轉(zhuǎn)柱塞氣舉；若不滿足條件，則需要作業(yè)更換管柱再轉(zhuǎn)柱塞氣舉。4.1.4千米井深氣液比要求：——油套連通時(shí)，生產(chǎn)氣液比宜不小于(200m2/m2)/1000m;——油套不連通時(shí)，生產(chǎn)氣液比宜不小于(1100m2/m2)/1000m。4.1.5壓力要求：關(guān)井套壓恢復(fù)值宜不小于1.5倍井口節(jié)流后壓力。地理位置、投產(chǎn)日期、完井方式、原始地層壓力、當(dāng)前地層壓力、井底溫度、井口溫度、人工井底、最大井斜、歷次井下作業(yè)等情況，參見附錄A。套管層序、油管尺寸、油管掛尺寸、油管鞋深度和井斜數(shù)據(jù)。名稱、型號(hào)、規(guī)格、下入深度，封隔器安裝深度和油套管連通情況。34.2.4采氣(油)井口采氣(油)樹型號(hào)(承壓等級(jí)和通徑)、井口閥門類型、閥門法蘭及鋼圈規(guī)格、井口連接管線的壓力、出砂情況、結(jié)蠟(垢)情況等。柱塞氣舉設(shè)計(jì)是以井底為節(jié)點(diǎn)，油(氣)層流入曲線按照油(氣)井產(chǎn)能計(jì)算方法計(jì)算，井筒流最小井口套壓計(jì)算見公式(1):Rm-[p2+RP?+(AA)×A]×(1+H/K)R?—舉升柱塞本身所需壓力(R-柱塞質(zhì)量)柱塞截面積，推薦柱塞質(zhì)量5kg),單位為兆帕最大井口套壓和平均井口套壓計(jì)算見公式(2)、公式(3):P=[(A+A?)/A]×P……………(2)4Rwg=[(1+A/2A)]×Pm……………(3)單循環(huán)舉升所需氣量及氣液比計(jì)算見公式(4)、公式(5): (4) 式中：柱塞循環(huán)次數(shù)計(jì)算見公式(6)、公式(7)、公式(8)、公式(9)、公式(10):C=1440/(4+ta+t++t (7) e=H/V (9) (10)G——柱塞每天循環(huán)次數(shù)，單位為次每天(次/d);4—柱塞上行時(shí)間，單位為分鐘(min);V—柱塞在氣體中的下落速度，經(jīng)驗(yàn)值60m/m5c)計(jì)算油井日產(chǎn)液量Q:分別根據(jù)不同的[H,q],分別按公式(1)確定Pn、公式(2)確定Pmx、公式(3)確定Pavg、公式(11)確定B。公式(6)中的4、t為零時(shí)的C,為最大f)計(jì)算不同H的氣液比R:按公式(4)和公式(5)計(jì)算出不同H下的氣液比R(此時(shí)的R為j)確定Pmin和p:根據(jù)公式(1)確定Pm,公式(2)確定P,記錄在表B.3中。k)確定G;:根據(jù)公式(6)確定G,記錄在表B.3中。1)確定關(guān)井時(shí)間和套管恢復(fù)壓力時(shí)間：根據(jù)公式(8)和公式(9)確定關(guān)井時(shí)間4++4,套管64.3.3.4運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)步驟。a)計(jì)算單循環(huán)舉升液量：參照公式(12)確定單循環(huán)舉升液量。9a=10?(R-R)×Al(p×g)……………式中：R——?dú)饩D(zhuǎn)柱塞氣舉前關(guān)井套壓，單位為兆帕(MPa);R——?dú)饩D(zhuǎn)柱塞氣舉前關(guān)井油壓，單位為兆帕(MPa)。b)計(jì)算最小井口套壓(關(guān)井套壓):參照公式(1)確定最小井口套壓(關(guān)井套壓)。c)計(jì)算最大井口套壓(開井套壓)和平均井口套壓：參照公式(2)確定最大井口套壓(開井套壓),參照公式(3)確定平均井口套壓。d)計(jì)算井底流壓：井底流壓計(jì)算參照公式(11)。f)計(jì)算氣井的日循環(huán)次數(shù)C:C=Q/π。h)計(jì)算單循環(huán)舉升氣液比R:根據(jù)公式(5)確定單循環(huán)舉升氣液比R。i)計(jì)算套管恢復(fù)壓力時(shí)間：按公式(13)計(jì)算套管恢復(fù)壓力時(shí)間。4o=1440qn/Q-4e-ta (13)4=1440/C-4e-ta-tg-to (14)k)將設(shè)計(jì)結(jié)果記錄在表B.3中。參見圖D.4。7根據(jù)不同的管柱，選擇相應(yīng)的井下限位器：——對(duì)于普通圓螺紋扣油管，采用卡箍式或卡瓦式井下限位器——對(duì)于氣密封扣油管，采用卡瓦式井下限位器； 對(duì)于安裝有專用坐落短節(jié)(井下限位器工作筒)的管柱，采用固定式井下限位器柱塞選擇主要考慮密封性、可靠性、耐用性、下落速度、質(zhì)量等因素，推薦如下：——常規(guī)井宜選用柱狀柱塞；——低氣液比井宜選用襯墊式柱塞，——出砂或油管壁不規(guī)則的井宜選用刷式柱塞；——高氣液比和連續(xù)生產(chǎn)的井宜選用快落式柱塞； 采用組合油管生產(chǎn)井選用組合柱塞。柱塞防噴管出口分為單通道和雙通道兩種，可根據(jù)產(chǎn)量及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配套情況進(jìn)行選擇。單通道防噴管安裝方便，雙通道防噴管能降低油氣井延時(shí)生產(chǎn)時(shí)的節(jié)流效應(yīng)。耐腐蝕性、公稱壓力滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求。宜選用具有循環(huán)計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)置、應(yīng)急供電保障、防爆等功能的控制器。4.6設(shè)計(jì)文件格式及內(nèi)容設(shè)計(jì)文件格式及內(nèi)容參見附錄F。5施工安裝5.1施工準(zhǔn)備檢查、確認(rèn)井口采油(氣)樹閥門開關(guān)靈活，井口儀表完好。按照施工要求配備起重吊車、鋼絲絞車及鋼絲作業(yè)井口防噴裝置等設(shè)備。8a)通井規(guī)最大外徑、長(zhǎng)度應(yīng)不小于入井工具串尺寸，通井規(guī)尺寸選取參照附錄G;b)通井深度應(yīng)大于井下限位器設(shè)計(jì)深度10m～20m;c)通井過程無阻卡。投放工具串配置如下：a)直井：投放工具串自上而下為繩帽+加重桿+震擊器+投放工具+井下限位器；b)斜井：在直井工具申基礎(chǔ)上，宜在投放工縣上部增加萬向節(jié)和扶正器。a)下放工具串過程中嚴(yán)禁上提，防止提前坐卡；b)井下限位器應(yīng)下放至設(shè)計(jì)深度以下10m～20m,上提工具串，使井下限位器的卡箍坐卡到油井下限位器下至距設(shè)計(jì)位置以上3m～5m后，快速下放工具串使井下限位器卡瓦張開并卡定在5.3.3.3柱塞感應(yīng)器宜緊貼固定于能夠感應(yīng)到柱塞達(dá)到的井口部位(通常安裝在防噴管底部),以準(zhǔn)9流程安裝完成后，在關(guān)井狀態(tài)下，檢查控制器與開關(guān)井控制閥是否能夠正常聯(lián)動(dòng)工作。對(duì)于有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的，應(yīng)確定遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)與柱塞控制器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確一6.2.1.2柱塞運(yùn)行初期，宜采用長(zhǎng)關(guān)井短開井制度運(yùn)行，以降低井筒積液高度、保護(hù)氣井能量為目的，柱塞到達(dá)井口后，生產(chǎn)時(shí)間宜不超過2min即關(guān)井，進(jìn)入下一個(gè)柱塞氣舉循環(huán)，逐步建立穩(wěn)定的柱塞上行平均速度計(jì)算見公式(15):v=H/t…………式中：v——柱塞上行速度，單位為米每分鐘(m/min);H——井下限位器安裝深度，單位為米(m);t——開井后柱塞由井底到達(dá)防噴管的時(shí)長(zhǎng)，單位為分鐘(min)。a)捕捉柱塞；b)關(guān)閉井口生產(chǎn)閥門和外輸管線閥門，防噴管泄壓；c)打開防噴管，取出柱塞；d)檢測(cè)柱塞外徑尺寸及活動(dòng)部件靈活性，柱塞更換參見附錄檢測(cè)步驟為：a)關(guān)閉井口生產(chǎn)閥門和外輸管線閥門，防噴管泄壓，卸下防噴管緩沖帽，檢查更換緩沖彈簧；打撈工具串配置如下：a)直井：打撈工具串自上而下為繩帽+加重桿+震擊器+打撈工具；b)斜井：在直井工具串基礎(chǔ)上，宜在打撈工具上部增加萬向節(jié)和扶正器。打撈步驟為：a)下放打撈工具撈獲打撈頸，上震擊使井下限位器解卡；b)撈出井下限位器；a)消防應(yīng)急器材按照SY/T5225—2019中8.4的規(guī)定準(zhǔn)備。b)個(gè)人防護(hù)用具按照SY/T6524—2017中第6章的規(guī)定準(zhǔn)備。c)正壓式空氣呼吸器和氣體檢測(cè)儀按照SY/T6277—2017中第5章的規(guī)定準(zhǔn)備。復(fù)核柱塞上行速度，調(diào)整節(jié)流閥開度，控制柱塞運(yùn)行速度在安全范圍內(nèi)；定期監(jiān)聽柱塞上行至地面的表A.1列出了柱塞氣舉設(shè)計(jì)需要錄取的資料。井口節(jié)流后壓力投產(chǎn)日期原始地層壓力日產(chǎn)氣量當(dāng)前地層壓力日產(chǎn)液量℃℃液體密度mm井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(套管層序、油管規(guī)格、油管類型、油管深度)井下工具數(shù)據(jù)(工具名稱、工具型號(hào)、工具規(guī)格、下入深度)歷次井下作業(yè)情況描述(遇卡、腐蝕、結(jié)垢等)油氣水流體性質(zhì)及出砂情況(H?S、CO?、產(chǎn)出水礦化度、凝析油含量、出砂情況)舉升每立方米液體需要壓力與產(chǎn)生摩阻之和(Ph+Pr)mm表B.2(續(xù))m注1:本表所列均為60°F的溫度系數(shù)。注2:溫度不同的校正方法：所查系數(shù)×540/(溫度+460臺(tái)mC關(guān)井時(shí)間開井時(shí)間關(guān)井套壓/最小深3188m,油管下深2900m,日產(chǎn)液15m2/d,日產(chǎn)氣4000m3/d,不產(chǎn)水，油井地層壓力21MPa,井底流壓14MPa,液面位置2196m,井口油壓1MPa,井口溫度40℃,井底溫度88℃,氣體相對(duì)密度按公式(7)確定油井Q;按公式(4)確定qyc;按公式(5)確定R。13716,Rm=1MPa,P?=0.1MPa,a=0.1m2,HF2850m,代人公式(1):Pm=[P?+P?+P]×q]×(1+H?/k)已知油管外徑73mm、內(nèi)徑62mm,套管外徑13A=0.00733m2,分別代入公式(2)和公式(3):P=[(A+A)/A]×R=[(0.00302+0.00733)/0.00733]×1.884=2.6Rg=[(1+A)/2A,]×P=[1+0.00302/(2×0.00733)]×1.884=2.2已知H=2850m,井口溫度40℃,井底溫度88℃,折算井筒平均溫度64℃,氣體相對(duì)密度0.85,查表B.2,得到在60°F下，F(xiàn)0.3195,根據(jù)溫度折公式(11)計(jì)算Br:P=Pam×(1+f)+p×g×(H-已知H=2850m,H=2196m。根據(jù)所選柱塞運(yùn)行速度，取107m/min,%取24m/min,v;取229m/min,將以上參數(shù)分別代入公式(8)、公式(9)、公式(10),可得到4=20.52min,4a=27.25min,t=12.45min,4、to為零。上述計(jì)算結(jié)果代入公式(6)計(jì)算G:已知a=0.1m2,代入公式(7)計(jì)算Q:根據(jù)油管外徑73mm,查表B.1,C取值0.039119,代入公式(4)計(jì)算gog:9ay=C×H×Pe=0.039119×2850×2.2719=根據(jù)公式(5)計(jì)算柱塞氣舉需要的氣液比R:R=qsy/q=253.29/0.1=2532.9算無阻流量30m2/d,代入Vogel方程A=Q×[1-0.2p/R-0.8(RP)2],并在同一圖版上繪制m日產(chǎn)液量AQ=a×G×(R-R)=0.8×24×(945-267)=1日產(chǎn)液量A日產(chǎn)氣量Q井下限位器安裝位置H?m關(guān)井時(shí)間開井時(shí)間((+4)(資料性)圖D.2本井氣柱塞氣舉工藝流程——單通道流程表E.1和表E.2給出了不同尺寸油管適用的柱塞類型及各類油管尺寸(內(nèi)徑)柱塞類型氣井類型常規(guī)井出砂井結(jié)垢井適用適用適用適用不適用不適用適用適用適用容易磨損適用適用適用不適用不適用不適用××油田(氣田)××井柱塞氣舉采油(排水采氣)工藝設(shè)計(jì)××××年××月××日設(shè)計(jì)單位(簽字)年月日委托單位審批單位(簽字)年月日目錄一、油(氣)井概況二、柱塞氣舉井下工藝設(shè)計(jì)(1)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)(2)管柱結(jié)構(gòu)(3)配套設(shè)備四、施工準(zhǔn)備及步驟(1)井下工具安裝(2)井口流程(改造)安裝表G.1列出了不同規(guī)格油管適用的通井規(guī)尺寸。油管規(guī)格(內(nèi)徑)表L1和表I2給出了柱塞更換的參考條件。油管尺寸(內(nèi)徑)允許磨損柱塞類型彈塊損壞通道不能正常打開或關(guān)閉(資料性)柱塞氣舉運(yùn)行診斷及故障解決措施表J.1給出了柱塞氣舉裝置及設(shè)備運(yùn)行過程可能出現(xiàn)的故障及對(duì)應(yīng)的解決措施，表J.2給出了柱塞氣舉由于制度不合理導(dǎo)致運(yùn)行異常及處理方法。圖J.1為柱塞氣舉運(yùn)行正常曲線，圖J.2～圖J.10為運(yùn)行異常曲線。表J.1柱塞氣舉裝置及設(shè)備運(yùn)行故障及解決措施故障類型1卡定器滑落井底(1)滿足載荷系數(shù)條件下開井，柱塞無(2)鋼絲作業(yè)探測(cè)卡定器落入井底打撈舊卡定器后，投放新卡定器井下緩沖器上沖到井口井下緩沖器上沖到井筒中間2(1)滿足載荷系數(shù)條件下開井，柱塞無法到達(dá)井口防噴管。柱塞井筒遇卡運(yùn)行曲線見圖J.2。(2)鋼絲作業(yè)探測(cè)柱塞在井筒中遇卡3柱塞到達(dá)防噴管撞擊聲音異常，按照防噴管泄漏防噴管有刺漏，檢測(cè)漏點(diǎn)(1)緩沖帽漏氣，泄壓后檢查更換損壞的O形密封圈。(2)防噴管本體漏氣，泄壓后4捕捉器不能縮回落口后，但無