柱塞气举排水采气工艺研究及应用

1、柱塞气举排水采气工艺研究及应用张书（长庆油田公司油气工艺技术研究院X长庆油田公司第一采气厂）摘要长庆气田部分气井单井产量低，携液能力差，井底易产生枳液,严重影响气井的稳定生汽为了进行气井排水采气”I对长庆气田产水气井的状况，地质因素等，进行了柱寒气举排水采气工艺技术研究，并进行现场试验2口井，工艺成功率100%.为长庆气田排水采气工艺技术的发展探索了新途径.关健词柱寒气举排水采气装置工艺随着长庆气田的开发，产水气井口益增多，产水量:也逐渐增大，排水采气工作口益突出.本文针对长庆气井产水特点，开展了柱塞气举排水采气工艺研究,并首次在长庆气田进行了现场试验，取得了良好的排水效果.柱塞气举排水采气工

2、艺有效地减小了气井井筒液体的“滑脱”，提高了气流的携液能力,降低了气井最小携液流量具有工艺简单，无动力消耗，地面设备控制自动化程度高，易于管理等优点.气井产水状况分析长庆气田主力气层下古生界的马五存在局部作者简介张书平见本刊2ool年第3期气水同层，马五气层则大部分气水同层,随着气井的开采，局部滞留水逐步产出为此，应及时，合理开展气井排水采气工艺研究及试验,以便减少井筒枳液带来的危害据统计，截止2001年11月，产水井占投产气井数近127%.其中有4I1井因井筒积液无法正常生产，有5口井因产水量大影响整体生产组织.北二区是目前长庆气田产井分布最为集中的区域，现有投产井1311,101I井产地层

3、水其中,81I井在试气过程中就出水,2口井在生产过程中出水随着产出程度的增加，产水量增加，水气比逐渐上升地层水为成藏过程中因气排水不彻底而滞留低渗透油气田第7卷第2期39卜来的水，但水体规模与含气面积相比较小从宏观上看，不存在一般意义上的边，底水，只是在局部区块存大相村富水区.气井含水易出现液体载荷上升，严惩影响气井的正常生产造成气井井筒中液体载荷上升的基本原因有：产气量波动大，套压基本不变,油压降低很快，产水量逐渐增大，油套压同时降低，油套压差逐渐增大2柱塞气举I艺原理及参数设计21柱塞气举排水采气工艺原理及工艺要求211柱塞化举排水采弋工艺原理柱寒气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气

4、井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上穿和液体回落，减少液体”滑脱”效应，增加间歇气举效率.当控制薄膜阀关闭时,柱塞在自身市力作用卜在油管内穿过气液进行下落在关井瞬时，套压可能F降也可能不变，套压卜降时由于套管中的气体继续向油管膨胀，使油套压趋近平衡，这时油田会相应升高之后，套压由地层供气能力控制，关井初期,油压恢复较快，之后，油压由地层供气能力控制.柱塞下落到达井下卡定器位置处，撞击卡定器的缓冲弹簧,液面通过柱塞与油管的间隙上升至柱塞以上聚枳地面控制器控制膜阀打开，生产管线畅通，套管气和进入井筒内的地层化向油管膨胀，到达柱塞卜面，推动柱塞及上部液体离开卡定器开始上升，

5、直到柱塞到达井口开井后气体从井口产出,油压迅速降低，柱塞逐渐加速上升，同时套管气体进入油管举升柱塞，套压下降环空套压迫使柱塞及柱塞以上的液体继续上行，液体到达井11后，由于控制阀节流,油压又开始增3n,当柱塞到达井口后，油压会继续增加，套压降到最小值根据设置的关井时间，地面控制器控制薄4o低渗透油气田2002年6月膜阀关闭生产管线,柱塞再次在自身重力作用下开始下落212主要部件及功能Ijn自i控制器设置即时开头或压力循环程序，具有设计简单和可靠的记忆功能设有滚动的LCD直读功能为天然气流动或关井向控制器传送已设定好的相应模式信号,接收由到位传感传送柱塞到达地面的信号.柱塞在井卜天然气恢复压力的

6、作用卜以段塞方式将液体举出井口,且具有极少液体回流的特点作为液柱和天然气之间的隔离面，防止在油管内壁形成盐结晶，结蜡或结垢，连续清除井内枳液，增加天然气产量井下带缓中弹簧的承接器接收柱塞的下落,控制下落位置，缓冲卜落的硬性冲击力0防喷管具仃为检查柱塞而设置的腔室和柱塞捕捉器内行带缓冲弹簧的上承接器，设行可选择的双向或单向的流体出11.到r主感器到位传感器是感觉柱塞到达并传递信号到控制器-气生H接收控制器信号后，通过启动薄膜阀进行开关井,便于柱塞的上,下.气过芝压善宅，囊过滤气体中的水份及杂质，为气动阀门提供开关所需的气动压力.t阳面为控制器电池充电以保证控制器正常工作213工艺要求油管内里规则

7、,采用中59ramx750ram通井规通井畅通无阻，气井自身具有一定的产能,带液能力较弱的自喷生产井，口产水量小于50m3/0,气液比大于500(iTis/m),井底有一定深度的积液，井底清洁,无泥浆等污物22柱塞包举排水采气工艺设计柱塞气举主要工艺参数包括柱塞运行所需最小套压，柱塞运行周期,最小气液比调期所蠡气量柱塞最大下深等.2.11最小套压柱塞运行过程中,由于环空中气体的流动速度很低，磨擦阻力可忽略不计桩寒运行磨擦阻力很小,可忽略不计假如柱塞卜油管中仅存在单向气体流动，可忽略油套管中静气柱压力的差别因此桩塞运行的最小套压可用下式计算：Pcmin=Ptmln+(plh+plf)w+pD+p

8、f式中:p.一最小套I*K,MPa,pt一最小油压,MPa,p一举升1m液量包括：开井前油管内的气量和柱塞上升过程，从柱塞和液体段塞滑脱的气量最小周期气量为：D00,2892FA(Lcf)小中：柱塞运行最低周期气量,10m,开井前液体段塞上的油管体积,m;血+液柱高度,m,气体通过柱塞和液体段塞的滑脱系数，低渗透油气田第7卷第2期41般取1.15,pc一最大套压,MPa;一井筒平均温度K,Z气体偏差系数.肖地层的周期产气量小于最低周期需气量时，分两种情况柱塞运行期间晌套管内注气，即气轴延长柱塞在卡定器上的停留时间，即延长关井时间.224柱塞运行周期的确定柱塞一天的运行周期由下式确定：86400

9、式中：门一柱塞运行周期，次/d,柱塞上行时间5柱塞在气体中的卜行时间,s,柱塞在液体中的卜行时间5柱塞在井II的停留时间,s,柱塞在卡定器上的停留时间,S.2.25最小气液比的确定根据柱底气举工艺在国内外各油气田的应用经验，要求的最小气液比应大于500m/m3,才有利于柱塞的上行.垦控制器雯冰压甑r捕捉器1.崔到位传感器I.-针1三通墨（保护器）图1老式井口改制示意图3往塞气举栗气工搠场应用画2新式井II改制示意图31柱塞气举井口配套根据柱塞气举工艺流程的要求,对于井II装置必须作必要的改制，才能适应工艺流程的要求.井II的改制实施了两种方案，对于早期的老式井II采用如图1的结构（虚线框内部分

10、为新改部分），对于后期开发井的新式井口采用如图2的结构（虚线框内部分为新改部分）对于改制的井II,在材料的选择方面进行了优选，管件采用锅炉管（GB8163）,焊接部位进行超市波探伤，组装后进行整体气密封性试压，确保设备及人身安全.32现场试验及效果分析柱塞气举排水采气工艺进行了2II井的现场42低渗透油气田2002年6月试脸,试验概况及效果分析如下，3211号井1号井是南11站管辖的一口开发井，气层中深37634m，无阻流量6167xlOhm/d该井于1999年10月10日投产，连续开井时间较短，关进后压力恢复较快2001年6月5口安装柱塞排水果气配套设备，柱塞卜.深为3633m共进行了四个阶

11、段3个运行周期的试验柱塞运行参数设置见表1.经过两种工作制度的运行，塞柱气举第二次试验不但抑制了油压维续卜降的现象，而且油套压均有不同程度的回升,且产气量保持lOx10hm/d左右不变，口产水量3040m/d左右，能够较平稳地连续生产，有效地解决了井筒继续积液表1柱塞运行参数设置的问题.32.22号井?号井是北区北9站的一II气井，测试无阻流量12.1526xlO4m/d,2OOO年10月23日投产,气层中深3232nl根据试验前生产情况，估算气液化600m/m左右，井筒积液800m左右，柱塞最大下深为2920m根据1号井试验经验,2号井柱塞实际下深2495m.运行参数设置运行周期3次,每周期开井6h,关井2h柱塞气举试脸前后采化曲线对比如图3所示试验前后产气量基本保持在2.5xl01TI/d左右.汕套年发生明显差，以避免因水体受到扰动而使产水量上升或使气井提前水淹，达到最大限度的延长气井无水采气期,确保尽可能多的无水采气量这是搞好气田合理开发的基本思路试验后油套压回升到18.5,224MPa有效地减少了井筒液体”滑脱”，产水量增多试脸前生产7天，产水量由32m/d降为116m/d,试脸后产水最24m/d,3天后稳定产水通过柱塞气举现场应用初步表明,该技术适合于产水量小于50m/d,气液比大干