陳聰穎，王洪娟，張向陽，張學(xué)仟，石宇翔，周振寰，杭寶泉

（中國石化股份有限公司江蘇油田采油一廠，江蘇揚州 225265）

1 技術(shù)原理

高氣油比油井氣舉提效的技術(shù)原理，主要是通過優(yōu)化生產(chǎn)完井管柱設(shè)計，在泵上管柱合理深度設(shè)置單向流入的氣舉閥組合，將環(huán)空伴生氣導(dǎo)入油管內(nèi)，降低注氣點以上液體密度，從而減小泵排出口的壓力，進而減小抽吸泵舉升單位流量液體所需泵功率，提高泵效及排液效率[1-5]。同時，受益于泵排出口壓力的降低，作用在游動凡爾以上的液柱壓力與泵腔內(nèi)壓力差值進一步減小，提高了井下抽吸泵在高氣液比、低沉沒度條件下工作適應(yīng)性，有效防止了氣鎖故障的發(fā)生。并且，利用油管內(nèi)液柱負荷，氣舉閥氣嘴、井口油嘴的節(jié)流降壓作用，亦可降低井口壓力，滿足生產(chǎn)條件下的系統(tǒng)管網(wǎng)承壓。而節(jié)流溫降所需的伴熱負荷，則通過地溫、井底采出液的內(nèi)能來予以補充，以此防止水合物凍堵生產(chǎn)管線[6-9]。

2 設(shè)計優(yōu)化

高氣油比油井氣舉提效的技術(shù)目的，是通過優(yōu)化機抽油井的完井生產(chǎn)管柱上氣舉閥參數(shù)配置和布置深度來予以實現(xiàn)。

2.1 節(jié)點分析

在滿足質(zhì)量守恒和能量守恒的前提下，進行節(jié)點分析。其中，流入動態(tài)模型，根據(jù)地層產(chǎn)能方程，假設(shè)一組流量，計算相應(yīng)的井底流壓，然后遴選合理的井筒氣液兩相流計算模型，從井底至泵吸入口，計算泵吸入口的壓力。

而流出動態(tài)模型，沉沒壓力與入泵液量的關(guān)系，則通過以下模型進行計算：

式中：Qt-泵的理論排量，m3/d；fp-柱塞截面積，m2；s-沖程，m；n-沖次，min-1；η-泵效，%。

然后聯(lián)立流入、流出動態(tài)模型，在一定的機采油井工作參數(shù)前提下，以泵效為過度變量，建立沉沒壓力Pin和泵出口壓力Pout的函數(shù)，即：

2.2 設(shè)計算法

在實際生產(chǎn)過程中，注氣深度與各參數(shù)亦彼此關(guān)聯(lián)、相應(yīng)變化。依據(jù)牛頓迭代法，井筒多相流壓力梯度模型選取Beggs-Brill模型，對目標產(chǎn)液量Qr，通過迭代求解沉沒壓力。進而計算出抽油泵游動凡爾以上的排出口壓力、泵效、氣舉閥布置深度（注氣點）、套壓等參數(shù)（見圖1）。

圖1 計算程序框架

3 生產(chǎn)應(yīng)用

3.1 應(yīng)用背景

L28-5井，油層中深2 840 m，地層壓力15 MPa，飽和壓力13 MPa，原油相對密度0.8，天然氣相對密度0.7。完井投產(chǎn)后初期日產(chǎn)氣量5 000 m3、產(chǎn)油2 t，套壓維持在15 MPa～16 MPa，但油壓波動較大，最高16 MPa、最低近3 MPa，一周后因井筒積液停產(chǎn),停井前套壓6 MPa，油壓為0 MPa，系統(tǒng)回壓0.5 MPa。折算采液指數(shù)為0.98 m3/（MPa·d），最大產(chǎn)液量為13.81 m3/d。

存在問題：

（1）井筒積液已停噴，油氣均無法生產(chǎn)，必須實施機采。

（2）溶解氣油比高：大于500 m3/m3，常規(guī)機采（有桿抽油泵）工藝存在氣鎖風(fēng)險，嚴重影響排液采油及機采設(shè)備的工況。

（3）對接流程承壓不足，分離器承壓小于0.5 MPa，產(chǎn)出液及伴生氣均無法穩(wěn)定進入系統(tǒng)管網(wǎng)。

（4）套壓氣放空，存在環(huán)境危害，安全隱患。

3.2 設(shè)計結(jié)果

按照配產(chǎn)要求產(chǎn)液量8 m3/d時，井底流壓13 MPa，本井設(shè)計時套壓取2 MPa，布置1支助流氣舉閥即可，具體參數(shù)（見表1）。

表1 L28-5設(shè)計參數(shù)

3.3 應(yīng)用效果

自實施該項工藝以來，日產(chǎn)排液6.4 m3，日產(chǎn)油3.7 t，日產(chǎn)氣量大于2 000 m3，泵效40 %～50 %，最大載荷下降5 kN～10 kN，工況良好，排液產(chǎn)油及產(chǎn)氣穩(wěn)定（見圖2）。

圖2 L28-5壓力及泵效變化

4 結(jié)論

氣舉提效技術(shù)為高氣油比油井開采提供一種新思路，將伴生氣回收、原油開采，系統(tǒng)效率提升有機結(jié)合在一起。充分利用伴生氣膨脹能力提高舉升效率的同時，亦能降低注氣點以上液體密度，減小抽油泵排出壓力，防止氣鎖。并且利用氣舉閥氣嘴、井口油嘴兩級節(jié)流降壓，降低井口壓力，滿足系統(tǒng)管網(wǎng)承壓。而節(jié)流溫降所需的伴熱負荷，則可通過地溫、井底采出液的內(nèi)能來予以補充，以此可防止水合物凍堵生產(chǎn)管線。