王子雨，崔夢迪

柱塞氣舉工藝在低壓低產含水氣井上的排水采氣效果分析

王子雨，崔夢迪

（中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南 鄭州 450000）

隨著含水氣田的不斷開發(fā)，老井的壓力、產量逐漸降低，自身攜液能力變差，尤其是一些出油、出蠟氣井，需頻繁降壓帶液輔助生產，使低壓低產氣井產能無法穩(wěn)定釋放。根據柱塞氣舉排水采氣工藝在低壓低產井上的試驗情況分析，初期達到了較好的增產和清理井筒積液效果，后期通過制度調整基本達到了間歇開井制度下的穩(wěn)定生產。本次工藝試驗對后期柱塞氣舉工藝在低壓低產氣井上的推廣應用提供了經驗和參考。

柱塞氣舉；低壓低產氣井；生產制度

隨著含水氣田開發(fā)的不斷深入，氣井的產量隨壓力的下降不斷降低。由于攜液流量與舉升壓力的不足，氣井在生產過程中攜液能力變差，井筒內積液加劇，而傳統(tǒng)的泡沫排水采氣工藝在氣井壓力較低的情況下已無法滿足清理積液的排液效果，特別是一些產出液中含油的低壓低產氣井，由于凝析油的消泡作用使泡沫排水工藝的輔助排液效果更差，需通過頻繁的放空降壓輔助帶液，氣井無法穩(wěn)定生產，同時由于放空浪費了大量的產能。

1 試驗背景

1.1 試驗井情況

X1井投產于2005年3月，是一口多層位合采的直井，主力生產層位為H2和S2層，兩個產層均為含水氣層。穩(wěn)產15年時間至2019年初，井口油壓已降至平均1.6 MPa，日均產氣量2 387 m3，日均產液量0.34 m3，為典型的低壓低產含水氣井。

由于油管串帶有未解封的封隔器，井底油管與油套環(huán)空為不連通狀態(tài)，前期生產通過定期由井口向油管投注固體泡排棒的方式輔助氣井帶液，但由于該井產出液中含有5%的凝析油，泡排藥劑的起泡和穩(wěn)泡效果受影響較大，且氣井壓力較低、生產流量較小，無法滿足穩(wěn)定生產的帶液需求。通過井內流壓梯度測試，結果顯示該井在1 643 m處出現(xiàn)變密度界面，估算井內液柱高度約600 m，抑制氣層產出氣效果，若井筒內液柱降低，則可有效提高氣井采收率。圖1、圖2為X1井的流壓流溫梯度圖及管柱結構圖。

圖1 X1井試驗前流壓流溫梯度圖

圖2 X1井管柱結構圖

1.2 工藝原理

柱塞氣舉是氣井間歇舉升的一種排水采氣工藝。柱塞在舉升氣體和被舉升液體之間作為一種機械密封界面，最大限度的減少密封界面以上的氣體滑脫損失，從而有效提高氣體能量的舉升效率。柱塞舉升的能量主要來源于氣井本身的地層產能，氣流將柱塞從井下推向井口，實現(xiàn)不斷的將進入井底或井筒的液體舉升到井口，使氣井恢復生產或有效的延長氣井的生產期，最終達到提高氣井采收率的效果。

2 試驗設計

根據柱塞氣舉排采工藝原理和柱塞運行條件，設計選井要求需滿足：（1）自噴或間噴井，產水量小于10 m3/d；（2）垂直井深≤3 500 m，井筒內油套管管壁規(guī)則，縮徑和擴徑≤10%。

根據選井條件，結合氣井生產條件及通井結果，X1 井符合柱塞氣舉工藝試驗的條件。根據X1井管柱結構及井內積液情況，設計柱塞坐落器下入位置為靠近安全接頭或水力錨位置，柱塞氣舉下深及運行參數設計見表1。

表1 柱塞氣舉下深參數設計表

3 試驗效果評價

3.1 總體效果

X1井2019年4月20日啟用柱塞氣舉排水采氣工藝，在7個月的試驗運行期間主要進行了4種工作制度的試驗，前期達到了較好的增產和排積液效果，后期由于產能的不足，產氣產液出現(xiàn)下降較快的情況。圖3為X1井柱塞氣舉試驗前后生產曲線圖。

3.2 階段效果分析

3.2.1 第一階段（一周期開8 h、關4 h）

X1井柱塞氣舉工藝在運行初期（4月20日-6月16日）采用每天兩開兩關，單周期開8 h、關4 h的生產制度，日均生產16 h，取得了較好的清理積液效果，日均產氣量達到了8 408 m3，日均產液量1.58 m3。

如圖4，以5月10日柱塞運行單周期壓力和流量關系曲線為例分析：在關井恢復4 h后開井生產，柱塞經過30 min到達井口，單次排液1.32 m3，之后續(xù)流生產8 h，壓力和生產流量平穩(wěn)。

圖3 X1井柱塞氣舉試驗前后生產曲線圖

圖4 X1井柱塞運行初期單周期壓力流量圖

3.2.2 第二階段（一周期開6 h、關6 h）

隨著第一階段逐步將井內積液帶出并釋放產能，X1井的產氣產液開始快速下降，第二階段（6月23日-9月16日）調整生產制度，延長關井恢復壓力時間，將生產制度調整為每天兩開兩關，單周期開6 h、關6 h。在此制度下，該井穩(wěn)定生產85天，日均產氣量6 313 m3，日均產液量0.49 m3，產液量較第一階段下降明顯。

如圖5，以7月8日柱塞運行單周期壓力和流量關系曲線為例分析：在關井6 h后開井生產，柱塞經過30 min到達井口，單次排液0.39 m3，之后續(xù)流生產6 h，壓力和生產流量平穩(wěn)。

圖5 X1井柱塞運行第二階段期單周期壓力流量圖

3.2.3 第三階段（一周期開5 h關7 h、開4 h關8 h）

柱塞運行第二階段末期，X1井產氣產液下降迅速，并出現(xiàn)連續(xù)多天未出液的情況，判斷限位器以上已無積液，且氣井產能較前期下降較快，因此第三階段再次調整生產制度，延長關井恢復時間。

采用每天兩開兩關，單周期開5 h關7 h的生產制度，如圖6，以11月1日柱塞運行單周期壓力和流量關系曲線為例分析：在關井7 h后開井生產，柱塞經過20 min到達井口，未出液，之后續(xù)流生產5 h，壓力和流量下降較快。

圖6 X1井柱塞運行第三階段期單周期壓力流量圖

采用每天兩開兩關，單周期開4 h關8 h的生產制度，如圖7，以11月30日柱塞運行單周期壓力和流量關系曲線為例分析：在關井8 h后開井生產，柱塞經過20 min到達井口，未出液，之后續(xù)流生產4 h，壓力和流量較為平穩(wěn)。

圖7 X1井柱塞運行第三階段期單周期壓力流量圖

3.2 其他效果分析

X1井柱塞氣舉試驗前依靠泡沫排水采氣工藝排水效果較差，且由于氣井出油（含油量10%），長期泡排制度下，井內乳化物堆積嚴重，影響氣井帶液及產能釋放。

柱塞氣舉工藝運行初期，氣井出液取樣呈現(xiàn)黑褐色黏稠狀，至后期液樣逐步澄清。判斷為柱塞在井內往復運行過程中將油乳等井內結垢刮削并返排，使氣井管柱更加通暢，利于帶液。

4 結 論

1）X1井在柱塞氣舉工藝運行期間，不同的生產制度下，通過關井恢復壓力，開井后柱塞均能在短時間（20~30 min）內到達井口，能夠較好地達到清除限位器上方積液的效果。

2）X1井柱塞氣舉工藝試驗在運行過程中，生產制度均采用兩開兩關，僅通過調整開關井的時間來實現(xiàn)氣井的穩(wěn)定生產，而未通過調整合適的氣嘴大小實現(xiàn)對流量的合理控制，使前期產能釋放過快，造成后期產氣產液下降過快。

3）X1井柱塞氣舉工藝運行后期，限位器上方已無積液，柱塞的運行未起到帶液效果，應根據情況重新調整限位器下深，達到清理下部積液的效果。

4）柱塞氣舉工藝在高含油氣井上的應用較泡沫排水采氣工藝有明顯的優(yōu)勢，在提高氣井帶液效率的同時，有效地避免了井筒內形成油乳結垢的風險。

5）柱塞氣舉工藝在井深小于3 000 m且地層中部流壓大于8 MPa的低壓低產氣井上應用，柱塞可以順利到達井口，取得一定的清理積液效果，但需調整合適的間歇生產制度和配產，使氣井能夠長期穩(wěn)產。

6）柱塞氣舉工藝清理積液的效果受氣井油管下深及井內特殊措施管柱的限制，對于油管喇叭口以下或特殊措施管柱以下的井筒內積液則無法通過柱塞的往復運行帶至井口。

［1］黨曉峰，呂玉海，陳虎，劉洋.產水井柱塞氣舉生產制度優(yōu)化[J].天然氣勘探與開發(fā)，2016（4）：40-43.

［2］楊旭東，白曉弘，李耀德，楊亞聰.蘇里格氣田智能柱塞氣舉排水采氣技術研究[J]. 鉆采工藝，2013，36（5）：55-57.

［3］張榮軍，喬康.柱塞氣舉排水采氣工藝技術在蘇里格氣田的應用[J]. 鉆采工藝，2009，32（6）：118-119.

負責人：王勝 聯(lián)絡人：王勝

電話：13591360316傳真：0411-84662365 Email：wangsheng@dicp.ac.cn

學科領域：環(huán)保減排 項目階段：工業(yè)推廣應用

項目簡介及應用領域

揮發(fā)性有機氣體（VOCs）是導致大氣霧霾的重要誘因，VOCs 的排放涉及化工、噴涂、印刷、制藥、塑料和橡膠加工等眾多行業(yè)，其成分復雜，大體包括三苯類（芳香烴、多環(huán)芳香烴等）、含氧類VOCs（醇類、酮類、酚類、醛類和酯類等）、烴類（如烷烴、烯烴）、含雜原子 VOCs（如鹵代烴等）以及低碳烷烴類（如乙烷、丙烷等）。鑒于 VOCs 對環(huán)境和對人體健康的危害，其排放控制引起了各國政府的高度重視。美國、歐盟、日本等相繼出臺了一系列 VOCs 排放標準及減排計劃。我國在十三五規(guī)劃綱要中，明確提出將 VOCs 排放納入總量控制范疇。VOCs 的排放控制技術主要可分為物理回收和化學降解兩大類技術，而化學降解法中的催化氧化技術，具有適用處理廢氣濃度范圍廣、能徹底將 VOCs 轉化為 CO2和 H2O，無二次污染問題，并且可處理易燃易爆氣體，是 VOCs 凈化的最有效方法。大連化物所在科技部重點發(fā)項目、自然科學基金項目、中科院 STS 項目等資助下，針對典型的四類 VOCs 氣源特點，進行了 VOCs 氧化催 化劑及工藝技術的開發(fā)。開發(fā)出針對含氧類 VOCs、芳香類、低碳烷烴類以及含雜原子類等系列 VOCs 凈化催化劑。開發(fā)的廣譜性燃燒催化劑，已成功應用于涂裝、印染、石化等 5 個工業(yè)項目。開發(fā)的耐鹵素燃燒催化劑也已應用于對苯二甲酸尾氣催化凈化工業(yè)項目中。

此外，開發(fā)的丙烯酸尾氣、丙烯腈尾氣凈化催化劑已完成工業(yè)側線試驗，正在進行工業(yè)推廣應用。目前，在耐硫燃燒催化劑方面也取得較大進展，有望近期完成工業(yè)側線試驗。同時，還開發(fā)出蓄熱催化凈化工藝（RCO）、吸附-濃縮-催化凈化等VOCs 凈化工藝，可以滿足不同的VOCs氣源和工況特點，可以為用戶提供VOCs催化凈化成套技術方案?，F(xiàn)已經申請相關發(fā)明專利45件，授權近10件。投資與收益：大連化物所開發(fā)的VOCs凈化催化劑具有高的催化活性和穩(wěn)定性，催化劑性能完全能夠和國外進口催化劑相媲美，催化劑成本低于同類產品。

合作方式：技術轉讓、技術許可、技術入股、技術服務等。

投資規(guī)模：500 萬～1 000 萬。

Research on the Draining Gas Recovery Effect of Plunger Gas Lift Technology in Low-pressure and Low-production Gas Wells

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（Sinopec North China Petroleum Bureau No.1 Gas Production Plant, Zhengzhou Henan 450000, China）

With the continuous development of high-water-saturation gas fields, the pressure and production of old wells gradually decrease, and their own liquid carrying capacity becomes worse, especially for some gas wells containing oil and wax. It is necessary for the stable output of low-pressure and low-production gas field to frequently vent to reduce the back pressure of well heads. According to the analysis of the test results of the plunger gas lift technology in low-pressure and low-production gas wells, a good effect of increasing production and discharging the wellbore effusion was achieved in the early stage, and the stable output under the intermittent well production system was basically achieved by constantly adjusting the production system in the later stage. The test can provide experience and reference for the popularization and application of the plunger gas lift technology in low-pressure and low-production gas wells.

Plunger gas lift; Low pressure and low productivity gas well; Gas well production system

TE934

A

1004-0935（2020）07-0797-04

2020-03-23

王子雨（1992-），男，助理工程師，碩士，河南省鄭州市人，2018年畢業(yè)于長江大學油氣田開發(fā)工程專業(yè)，研究方向：從事于致密砂巖含水氣藏排水采氣工藝技術研究。