苏里格气田柱塞气举排水采气工艺技术运用与研究（陈修龙）

苏里格气田柱塞气举排水采气工艺技术运用与研究（陈修龙） 苏里格气田柱塞气举排水采气工艺技术应用与研究 陈修龙 李文鹏 王小佳 高福志 作业三区 摘要:根据苏里格 “三低”气田的开发现状～致力于前期试验井排水采气工艺技术研究～通过柱塞气举工艺原理的介绍～总结柱塞气举现场试验情况～ 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 柱塞工艺的适用性～开展试验效果评价～为各类低产低效气井探索一种与之相适应的排水采气工艺方法～对苏里格气田乃至整个长庆气田产水气井的开采具有重要意义。 关键词:苏里格气田 柱塞气举 排水采气 1 应用背景 苏里格气田是低产、低压、低丰度、非均质性强的复杂 气田。截至2010年底，采气三厂七个区块共有生产井1200 余口。其中2008年之前投产的381口先期开发实验井生产 已进入中、后期，压力和产能都普遍较低，不能满足生产过 程中的气井携液要求，导致部分气井井底或井筒内产生积 液，严重影响了气井连续稳定生产。因此，研究一套适合低 产、低效气田开发的排水采气工艺技术成为苏里格气田发掘 图2 气井产能递减曲线对比图 气井产能、长期稳产的有力保障。 3 柱塞气举工艺原理 2 井筒积液机理 柱塞气举排水采气工艺是利用气井自身的高压气体能气井在其生产过程中，都会出现井筒出液的问题，当井 量推动油管内的柱塞进行举水，柱塞在举升气体与采出液之筒中的气体流速降到临界速度时，气井或多或少都会出现液 间形成一个固体界面，可有效防止气体上窜和液体回落，从体无法排出的现象。积液产出的多少会直接影响井筒积液的 而减少滑脱损失，增加举升效率。 产出速率。 柱塞气举机理:柱塞举升相当于冲程很长的气动泵，即在生产过程中出液率上升，或者油管中的气体流速降到 把整个管柱作为泵筒，柱塞作为活塞，利用本井气或补充气将液体携带出井筒所需要的最小流速(临界携液流速)，液体 源把柱塞连同液柱一起从井底举升到地面，在此过程中，地会沉积在油管的底部，形成井筒积液。图1展示了随着气体 面套压和油压不断下降。利用柱塞气举自动控制开关井的特流速的降低，气液混相的流态变化情况。 点，对低压低产井实施该工艺技术，可以使气井周期性的间雾 流 环 流 段塞流 泡流 歇开井，满足生产要求，提高气井生产效率。柱塞气举工艺 原理图见图3。 图1 含液气体流态分布图 随着流速的降低 正常气井的产能在连续生产过程中呈递减，一旦出现井 筒积液，产量将会受到严重的影响，图2直观的反应了排水 措施前后的产能递减情况，因此，产量递减曲线是一种预测 柱塞气举所增加的产量一种很好的方法。 图3 柱塞气举工艺原理图 举升装置的正常工作由时间周期控制器定时地控制气 动阀的开关来完成。当气动阀关闭时，柱塞自行下落。柱塞 1 下落至井下座落器时，油管中液面不断上升并超出柱塞高以计算平均工作套压。忽略气体膨胀时其偏差系数的差异，度。当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞以上液按气体定律得到最大工作套压的计算公式: At体时，气动阀打开，气体迅速从套管进入油管，与地层流入 P,(1，)PcmaxcminA井底的气一起推动柱塞及其上液体升向井口，直到把柱塞上c部的液体举升至地面，待气井生产一定时间需要恢复地层压式中，P——最大工作套压，MPa; cmax 2力时，气动阀自动关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。 A——油管内横截面积，m; t 2柱塞气举全套设备由于只有一个运动件——柱塞，工艺 A——油套环空横截面积，m。 c 非常简单，柱塞可以在井口自动捕捉，不需要立架，检查、4.3 柱塞上行时间 维修或更换都很方便。另外井下所有设备可用钢丝绳起出，柱塞上行的时间T可以表示为: u不需要起出油管，作业比较简单。 Hc T,uVu4 柱塞气举参数设计 式中，T——柱塞上行时间，s; u4.1 最小工作套压 V——柱塞上行速度，m/s; u当柱塞以上液面到达井口时所对应的井口套压即为最 H——卡定器下入深度，m。 c小工作套压，给定卡定器位置和周期排水量下的最小工作套 压为: 4.4 柱塞的下落时间 (H,H)cl柱塞在气中下落时间和液中下落时间由下式计算: P,P，P，P，P，P，P,PT,dgcminwhlhlfgtgtfpgc Vdg 式中，Pcmin——最小工作套压，MPa; Hl Pwh——井口压力，MPa; T,dlVdl Plh——液段静液柱压力，MPa; Plf——液段运动摩阻压力，MPa; 式中，Tdg——柱塞在气体中的下行时间，s; Pgt——油管内静液柱压力，MPa; Tdl——柱塞在液体中的下行时间，s; Pgtf——油管内流动摩阻压力，MPa; Vdg——柱塞在气体中的下行速度，m/s; Pgc——环空内静液柱压力，MPa; Vdl——柱塞在液体中的下行速度，m/s; Pp——柱塞自重造成的压力，MPa。 Hl——井筒液面深度，m。 4.2 最大工作套压 4.5 柱塞运动速度 根据最小工作套压和管柱尺寸以及环空中气体膨胀，可 根据柱塞实际运行情况，我们一般取:关井时间初始设5 柱塞气举现场应用及效果评价 置应长于柱塞从井口自动下落到井筒底座的时间，经验调试5.1 选井原则 为井深除以50(单位为分钟);开井时间初始设置至少应该根据前期柱塞试验取得的经验，总结柱塞工艺的适用条长于柱塞由底座被气顶至井口的时间，经验调试为井深/215件如下: ×3(单位为分钟)。因此，在实际设置中，关井时间不小于 1.5小时，开井时间不小于1小时。 (1)气井自身具有一定的产能，带液能力较弱的自喷生 产井; 3(2)日产水量小于50m/d; (3)井深?4000m; (4)流体介质腐蚀性不强; (5)油、套管畅通、洁净无污物; 5.2 柱塞气举工艺组成 2 图4 柱塞气举装置安装示意图 柱塞气举装置的组成主要包括(1)防喷管:主要功能为 放喷、缓冲，必要时可以捕捉柱塞;(2)地面控制装置:地 面装置主要由时间-周期控制器和气动阀组成;气动阀按控 制器定时发出的指令开关;(3)井底座落器:限位，并缓冲 柱塞下行碰撞冲击;(4)柱塞:关键装置，充当天然气与液 体间的机械界面。 5.3 试验情况及效果评价 根据柱塞气举工艺要求，结合苏48井区生产情况，优 选2口气井(苏48-6-59、苏48-18-86)开展柱塞气举试验， 其基本情况见下表。 表2 两口柱塞气举试验井基本情况统计表 43序号 井号 投产日期 油管内径(mm) 油管深度(m) 座落器深度(m) 无阻流量(10m) 1 苏48-6-59 , 2010/1/22 62 3693 3655 2 苏48-18-86 6.8023 2008/12/3 62 3623 3215 4343×10m，累计增产10.5927×10m。柱塞试验期间生产曲线5.3.1 苏48-6-59试验效果分析 1如下。 (1)试验前生产情况 由图5可以看出，苏48-6-59井试验前压力梯度突变明 显，井筒积液严重，通过短期泡排，没有取得明显的排水采 气效果，未达到预期的目标。 苏48-6-59井压力梯度图(2010.08.17测)10987y = 0.0003x + 3.113326 = 0.9973R5y = 0.0030 x + 1.0474 42 = 0.9963压力(MPa)R3图6 苏48-6-59柱塞期间采气曲线1 21该井自12月26日至1月31日采用“开四关四”(开40050010001500200025003000小时关4小时)的生产 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 运行柱塞，累计生产36天，平 下放深度(m) 均油压1.56MPa，平均套压1.97MPa，平均油套压差0.41MPa，图5 苏48-6-59井压力梯度图 4343平均产气量0.5035×10m/d，累计产气18.1254×10m，累(2)柱塞试验期间生产情况 43计增产15.6054×10m。柱塞试验期间生产曲线2如下。 该井自11月25日至12月11日运行柱塞，累计生产 16天，平均油压1.79MPa，平均套压2.46MPa，平均油套压 43差0.67MPa，平均产气量0.7945×10m/d，累计产气11.7127 3 图7 苏48-6-59柱塞期间采气曲线2 图9 苏48-18-86柱塞期间采气曲线2 从生产曲线来看，周期性生产规律明显，从流压压力梯(3)周期生产特征分析 度图来看,井筒压力梯度在2300米处出现拐点，判断井底积经现场多次试验，调整确定苏48-6-59井生产制度为液严重，影响气井产能发挥。 “开四关四”(开4小时关4小时)，开井初期油压、套压、10苏48-18-86井流压压力梯度图9产气量迅速下降，随后产气量剧烈波动，说明柱塞推动液柱87上行到达井口，接着产气量增大，并持续稳定生产。关井后65套压缓慢回升，整个过程中，气井呈周期性生产规律，集中y = 0.0002x + 2.70712 = 0.99914y = 0.0064 x - 11.6606R压力(MPa)2产液效果明显。 3 = 0.9964R215.3.2 苏48-18-86试验效果分析 0该井自12月10日至1月8日运行柱塞，累计生产290500100015002000250030003500 下放深度(m)天，平均油压1.22MPa，平均套压9.81MPa，平均油套压差图10 苏48-18-86井压力梯度图 438.59MPa，平均产气量0.0775×10m/d，累计产气2.2459通过对两口柱塞试验开展情况的分析研究发现:试验前4343×10m，累计增产0.2159×10m。柱塞试验期间生产曲线1后，随着气井生产制度和排水采气工艺的优化，其中一口井如下。 柱塞气举试验取得了较好的效果，气井增产效果明显，经济 效益可观，整体试验效果分析见表3。 6 柱塞气举影响因素分析 6.1 气液比对柱塞气举的影响 气井生产的气液比是决定井筒的气量和水量相对比例 的关键因素，气体是柱塞举升液体的动力，而液体是由柱塞 图8 苏48-18-86柱塞期间采气曲线1 举升的，要求气体施加能量。因此，气液比愈高，对柱塞气 举愈有利。假设其他参数不变，计算气液比的下降对柱塞气该井自1月9日至1月31日采用“开四关六”(开4 举造成的影响，结果表明:(1)随着气液比逐渐降低，续流小时关6小时)的生产制度运行柱塞，累计生产23天，平 生产时间和柱塞气举周期同时缩短，气井周期产气量降低;均油压1.26MPa，平均套压9.34MPa，平均油套压差8.08MPa， 4343(2)当气液比下降到一定值时，续流生产，时间缩短至零平均产气量0.0747×10m/d，累计产气1.718×10m，累计 43以后，只有增加液柱高度才能保证柱塞气举前后的油套压相增产0.1080×10m。柱塞试验期间生产曲线2如下。 等;(3)如果再继续降低气液比，柱塞就不能进行正常气举， 这是液柱高度太高所引起的。因此，只有当气液比高于一定 值时才能实施柱塞气举进行排水采气，并根据气液比的高低 决定续流生产时间，以保证气井较高产量。 表3 两口柱塞井试验前后生产情况对比表 试验前 试验后 增产气量 序号 井号 油压套压压差产气量油压套压压差产气量43m/d) (104343(MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (10m/d) (10m/d) 1 苏48-6-59 3.05 13.42 10.37 0.07 1.61 2.01 0.4 0.59 0.52 2 苏48-18-86 8.98 9.65 0.67 0.07 1.32 10 8.68 0.074 0.004 累计 - - - - 0.14 - - - 0.664 0.536 4 便，节省人力，是解决低压低产气井尤其间歇气井一种较为6.2 地层压力和产能对柱塞气举的影响 适用的排水采气技术，为使工作最佳，每口井都需制订特定由气井流入动态方程可知，地层压力与产能是互相影响 工作制度，气井管理相对复杂; 的。假设其他参数不变，计算地层压力的下降对柱塞气举造 (2)结合套压取气作为柱塞气动薄膜阀启动气源的思路成的影响，结果表明:(1)随着地层压力不断降低，柱塞到 和方式，通过改进便可解决二代航天阀氮气瓶漏气、三代航达井口时间将增加，压力恢复和柱塞气举周期的时间都明显 天阀耗电量大等问题; 增加;(2)当地层压力降到一定值，井口油套压无法恢复到 (3)通过柱塞试验开展情况来看，其中一口井压差下降要求值，柱塞气举不能正常进行。井口套压是由地层压力所 9.97MPa，增产气量0.52万方/天，增产效果显著，经济效决定的，气井能够恢复的最大套压就等于地层压力减去气柱益可观，另一口井无效果; 和油套环空积液所产生的压力。因此，只有当地层压力高于(4)只有气液比、地层压力、井深等关键因素满足柱塞一定值时，井口套压才能恢复到合理。 的适用条件时，柱塞气举才能正常平稳运行。 6.3 柱塞气举的井深因素分析 (5)前期试验时间较短，不能完全客观反应柱塞气举应 在柱塞举液上升过程中，气井的深度决定着柱塞气举运用效果，后期试验建议先进行氮气气举排液，再进行柱塞排 动的距离以及油套环空膨胀的大小，气井越深，柱塞气举运水采气试验，加强后期柱塞气举试验，摸清柱塞运行规律及 动的距离越长，油套环空膨胀要求越大。假设其他参数不变苏里格气田适用参数。 化，计算气井深度的变化对柱塞气举的影响，结果表明:(1)参考文献 随着气井深度的增加，在相同井口油套压的情况下，柱塞上,1, 张文星,任国富,王小朝,李友贵.苏里格气田柱塞气举工艺的优化面液柱高度和周期气井产气量都有一定增加，柱塞到达井口研究.重庆科技学院学报(自然科学版).2008年8月.第 10 卷 第 4 时间、压力恢复所需时间和柱塞气举周期时间都在明显增期. 加;(2)当井深增加到一定深度后井口套压不能恢复到设定,2,何顺利，吴志均.柱塞气举影响因素分析及优化设计,J,.天然气 工业，(1:2005)19,20. 值。因此，随着气井深度的增加，要采用柱塞气举，地层必,3,申健，强彦东.柱塞气举排液采气工艺技术研究与应用,J,.内蒙须具有更高的压力和产气量。 古石油化工,7,8. 7 认识和结论 (1)柱塞气举排水采气技术井口自动化程度高，操作方 ,4] 任彦兵,张耀刚,蒋海涛.柱塞气举排水采气工艺技术在长庆气田 的应用[J].石油化工应用,2006,(05). ,5] 张金良,吴晓东,吕明才,龙小平.智能柱塞气举排液采气技术与应 用[J]. 石油天然气学报 , 2005,(05). ,6] 汪崎生,廖锐全.柱塞气举中柱塞运动分析[J].应用基础与工程科 学学报, 2000,(01). ,7] 何顺利,吴志均.柱塞气举影响因素分析及优化设计[J].天然气工 业,2005,(06). ,8] 张书平,白晓弘,樊莲莲,桂捷.低压低产气井排水采气工艺技术 [J].天然气工业,2005,(04). ,9] 刘琦,蒋建勋,石庆,冯敏.国内外排液采气方法应用效果分析[J]. 天然气勘探与开发,2006,(03). 5