張 春，張金波，于 爽，金大權(quán)，薄婷婷，王 晉

(中石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西 西安 710021)

蘇里格氣田柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究

張 春，張金波，于 爽，金大權(quán)，薄婷婷，王 晉

(中石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西 西安 710021)

蘇里格氣田為典型的“三低”氣藏，氣井生產(chǎn)中后期攜液能力降低，導(dǎo)致井筒積液，影響氣井正常生產(chǎn)，部分氣井甚至出現(xiàn)積液停產(chǎn)現(xiàn)象。為提高氣井攜液能力，開展了柱塞氣舉排水采氣工藝試驗。介紹了柱塞氣舉工藝原理及柱塞組成，通過柱塞氣舉參數(shù)設(shè)計、柱塞類型及優(yōu)化方式優(yōu)選，總結(jié)了柱塞氣舉現(xiàn)場試驗開展情況及試驗效果評價。柱塞氣舉工藝利于排出井筒積液，確保了氣井產(chǎn)能的有效發(fā)揮，經(jīng)濟效益可觀，取得了良好的應(yīng)用效果，為蘇里格氣田低產(chǎn)低效氣井排水采氣工藝的推廣應(yīng)用提供了的借鑒。

蘇里格氣田；柱塞類型；柱塞氣舉；排水采氣

蘇里格氣田是低產(chǎn)、低壓、低豐度、非均質(zhì)性強的復(fù)雜氣田。截至2011年底，蘇6、蘇36-11區(qū)塊共有生產(chǎn)井510口，以28口先期試驗井為代表的低壓低產(chǎn)氣井已進入生產(chǎn)中、后期，壓力和產(chǎn)能普遍較低，不能滿足生產(chǎn)過程中的氣井自主攜液要求，導(dǎo)致部分氣井井底或井筒內(nèi)產(chǎn)生積液，嚴重影響了氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，研究一套適合低產(chǎn)、低效氣田開發(fā)的排水采氣工藝技術(shù)是蘇里格氣田發(fā)揮氣井產(chǎn)能，確保長期穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 井筒積液分析

1.1 積液機理

氣井生產(chǎn)過程中，隨著生產(chǎn)時間的延長，氣井產(chǎn)液量增大，水氣比上升，當氣體流速小于臨界攜液流速時，將會出現(xiàn)液體無法有效排出而會沉積在油管底部的的現(xiàn)象，導(dǎo)致井筒積液問題，嚴重影響了氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，給氣井正常生產(chǎn)帶來了極大的難度。

1.2 積液判斷方法

針對蘇里格氣田“三低”特點及氣井生產(chǎn)動態(tài)，形成了5種氣井積液判斷方法。

1)氣井臨界攜液流量法 由于不同井口油壓、不同油管規(guī)格臨界攜液流量不同，根據(jù)蘇里格氣田實際生產(chǎn)情況，當氣井產(chǎn)量小于理論攜液流量的1/2時即可判斷為井筒積液。

2)采氣曲線動態(tài)分析法 當氣井生產(chǎn)過程中出現(xiàn)套壓上升，產(chǎn)氣量下降；套壓不變，產(chǎn)氣量下降；套壓、產(chǎn)氣量呈鋸齒形周期性波動，兩者呈相反變化趨勢等3種情況時可判斷為井筒積液。

3)油套壓差法 氣井關(guān)井壓力恢復(fù)后，油壓與套壓存在一定壓差，可初步判斷為氣井積液，積液量的多少跟油套壓差值成正比。

4)回聲液面探測法 針對套壓頻繁波動及套壓上升井，利用回聲探液面可確定井筒積液情況，并結(jié)合氣井井筒結(jié)構(gòu)，估算井筒積液量。

5)壓力梯度測試法 通過測試井筒壓力梯度，根據(jù)曲線變化趨勢判斷井筒積液位置。

2 柱塞氣舉工藝技術(shù)

2.1 工藝原理

柱塞氣舉是將柱塞作為氣液之間的機械界面，利用氣井自身能量推動柱塞在油管內(nèi)進行周期舉液，阻止氣體上竄和液體回落，減少液體滑脫效應(yīng)，增加間歇舉升效率[1]。利用柱塞氣舉自動控制開關(guān)井的特點，對低壓低產(chǎn)井實施該工藝技術(shù)，可以使氣井周期性的間歇開井，滿足生產(chǎn)要求，提高氣井生產(chǎn)效率。

柱塞舉升裝置通過時間控制器周期性控制氣動閥的開關(guān)來工作。氣動閥關(guān)閉后，柱塞自行下落至井底座落器，油管液面不斷上升并超出柱塞高度。當井筒壓力恢復(fù)到足以舉升柱塞以上液體時，氣動閥打開，氣體推動柱塞及其上部液體直到把液體舉升至地面，待設(shè)定氣井生產(chǎn)時間后，氣動閥自動關(guān)閉，柱塞下落，周而復(fù)始。

2.2工藝組成

圖1 柱塞氣舉裝置安裝示意圖

柱塞氣舉裝置的組成主要包括防噴管(主要功能為放噴、緩沖、捕捉柱塞等)、地面控制裝置(由時間周期控制器和氣動閥組成，氣動閥按控制器設(shè)定的指令開關(guān))、井底座落器(限位并緩沖柱塞下行碰撞沖擊)、柱塞(關(guān)鍵裝置，充當天然氣與液體間的機械界面)。圖1為柱塞氣舉裝置安裝示意圖。

2.3 柱塞類型優(yōu)選

從結(jié)構(gòu)上來看，蘇里格氣田選擇的柱塞以襯墊式柱塞、柱狀柱塞、刷式柱塞為主[2]。

1)襯墊式柱塞 該類柱塞外徑在井筒中運行時可以隨油管內(nèi)徑的變化自由張開和收縮，對油管內(nèi)徑要求相對較低，密封氣液界面性能良好，采用不銹鋼、熱處理加工，經(jīng)久耐磨，但價格較高。

2)柱狀柱塞 該類柱塞在應(yīng)用中上行時間將有所減小，由于其外徑是不可變的，如果油管內(nèi)徑出現(xiàn)不規(guī)則，則難以下落到油管下部，無法進行排水采氣。柱狀式柱塞屬經(jīng)濟型，但效率較低。

3)刷式柱塞 刷式柱塞有一個螺旋加工的柔軟尼龍刷子部分，便于與油管產(chǎn)生較好的密封性，可以在含砂、含煤粉或不規(guī)則的油管中運行。其缺點是價格較高，在使用一段時間后，需要對刷子部分進行更換。

在柱塞氣舉現(xiàn)場試驗過程中，根據(jù)氣井的生產(chǎn)動態(tài)優(yōu)選柱塞的類型，以便達到合理、經(jīng)濟、高效的目的，現(xiàn)場應(yīng)用情況見表1。

表1 蘇里格氣田柱塞類型優(yōu)選統(tǒng)計表

2.4 柱塞氣舉參數(shù)設(shè)計

柱塞氣舉參數(shù)設(shè)計主要包括最小工作套壓、最大工作套壓、工作周期數(shù)、柱塞最大下深、柱塞運行所需最小氣量、柱塞運行速度等內(nèi)容[3]，在實際應(yīng)用過程中，由柱塞運行速度所決定的開關(guān)井時間最為關(guān)鍵。根據(jù)柱塞實際運行情況，一般關(guān)井時間初始設(shè)置應(yīng)長于柱塞從井口自動下落到井筒底座的時間，試驗表明為H井深/50min；開井時間初始設(shè)置至少應(yīng)該長于柱塞由底座被氣頂至井口的時間，試驗表明為H井深/215*3min。因此，在實際設(shè)置中，關(guān)井時間不小于1.5h，開井時間不小于1h。

2.5 工藝運行制度優(yōu)化

通過對柱塞控制器各項參數(shù)的修改即可完成系統(tǒng)配置及運行模式的優(yōu)化調(diào)整，氣井生產(chǎn)制度主要有3種優(yōu)化方式:

1)間歇調(diào)節(jié) 控制器通過定時設(shè)置開啟與關(guān)閉供氣管道控制閥來實現(xiàn)氣井間歇生產(chǎn)，在舉升循環(huán)開始時，系統(tǒng)將打開供氣管道控制閥，開始上升時間；上升計時結(jié)束后即開始續(xù)流，隨后控制器將返回到關(guān)閉狀態(tài)，并關(guān)閉閥門。

2)壓力優(yōu)化 利用氣井配備的套管壓力開關(guān)/感應(yīng)器與差動壓力開關(guān)/感應(yīng)器等裝置，通過控制盒優(yōu)化設(shè)置，實現(xiàn)氣井生產(chǎn)制度的自動優(yōu)化。

3)計時器優(yōu)化 用柱塞真實到達時間與“目標上升時間”做比較，并對流速或關(guān)井時間進行調(diào)整，以達到優(yōu)化氣井生產(chǎn)制度優(yōu)化的目的，調(diào)整的最終目的是使柱塞真實到達時間與目標上升時間相一致。

3 柱塞氣舉應(yīng)用效果

根據(jù)前期柱塞試驗取得的經(jīng)驗，總結(jié)柱塞工藝的適用條件如下：①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；②日產(chǎn)水量小于50m3/d；③井深≤4000m；④流體介質(zhì)腐蝕性不強；⑤油、套管暢通、潔凈無圬物。

蘇6井區(qū)是投產(chǎn)最早的區(qū)塊，單井平均套壓和產(chǎn)氣量較低，低產(chǎn)井數(shù)量相對較多，目前28口老井已進入低壓低產(chǎn)生產(chǎn)階段，氣井壓力及生產(chǎn)狀況適合柱塞氣舉工藝，選取該區(qū)試驗對探索氣井中后期排水采氣具有代表意義。自2009年在蘇6區(qū)塊開展了柱塞氣舉排水采氣試驗以來，累計開展現(xiàn)場試驗與應(yīng)用38口井，試驗井平均油套壓差降低2.14MPa，平均單井增產(chǎn)氣量0.15×104m3/d，歷年累計增產(chǎn)氣量662.2×104m3，氣井開井時率提高23.8%，整體試驗效果良好。

蘇6區(qū)塊柱塞氣舉排水采氣試驗井單井投資約為30萬元，按平均單井增產(chǎn)氣量0.15×104m3/d、年開井時率70%計算，單井增產(chǎn)氣量約38×104m3/a，柱塞設(shè)備使用1年左右可收回成本。

4 結(jié) 語

柱塞氣舉排水采氣試驗效果良好，有效降低了氣井管理難度，提高了氣井管理水平，有效緩解了井筒積液對氣井正常生產(chǎn)的影響，現(xiàn)場應(yīng)用前景廣闊。在進一步降低柱塞成本的基礎(chǔ)上，可以考慮較大范圍內(nèi)推廣使用。

[1]張書平，白曉弘，樊蓮蓮，等.低壓低產(chǎn)氣井排水采氣工藝技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2005，25(4) : 106-109.

[2]張文星，任國富，王小朝，等.蘇里格氣田柱塞氣舉工藝的優(yōu)化研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，10(4)：23-25.

[3]申健，強彥東，陳獻草，等.柱塞氣舉排液采氣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2005，8:112-113.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.031

TE377

A

1673-1409(2012)10-N101-03