SYT 7623-2021 柱塞气举技术规范-PDF解密

中华人民共和国石油天然气行业标准2021—11-16发布2022—02—16实施国家能源局发布I前言 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 14工艺设计 24.1选井条件 24.2资料准备 24.3工艺参数设计 3 64.5工具选型 74.6设计文件格式及内容 7 75.1施工准备 75.2投放井下限位器 85.3地面流程安装 86生产维护及管理 96.1柱塞气举运行前准备 96.2运行制度调试 96.3运行管理 6.4诊断及故障解决措施 7健康、安全、环境要求 7.1柱塞气举作业过程中健康、安全、环境准备要求 7.2柱塞气举特有的风险识别及要求 7.3其他通用风险识别及要求 附录A(资料性)油气井资料录取数据 附录B(资料性)柱塞气举设计相关参数推荐取值及设计结果 附录C(资料性)柱塞气举采油工艺设计实例 附录D(资料性)柱塞气举工艺流程 附录E(资料性)不同油管推荐柱塞尺寸及类型 附录F(资料性)柱塞气举工艺设计书格式及内容 Ⅱ附录G(资料性)不同规格油管所对应的通井规尺寸 28附录H(规范性)载荷系数计算及判断方法 29附录I(资料性)柱塞更换判断条件 附录J(资料性)柱塞气举运行诊断及故障解决措施 31 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司油气工气股份有限公司西南油气田分公司工程技术研究院、中国石油天然气股份有限公司吐哈油田分公司、中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司工程技术处、中国石油天然分公司、中国石油化工股份有限公司华北油气分1柱塞气举技术规范本文件规定了柱塞气举工艺设计、施工安装、生产维护与管理，以及健康、安全、环境的要求。本文件适用于柱塞气举排水采气及采油生产井。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适SY/T5225—2019石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程SY/T5440天然气井试井技术规范SY/T5727井下作业安全规程SY/T6125气井试气、采气及动态监测工艺规程SY/T6277—2017硫化氢环境人身防护规范SY/T6524—2017石油天然气作业场所劳动防护用品配备规范SY/T6610硫化氢环境井下作业场所作业安全规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。柱塞plunger在井筒内用于分隔气体与液体段塞、减少气体上窜及液体滑脱的一种井下工具。柱塞防喷管lubricator为检查、投捞、更换柱塞和其他井下工具提供安全通道的井口装置，同时具有缓冲柱塞上行冲击力的功能。柱塞捕捉器catcher安装在柱塞防喷管上，在检查、投放、更换柱塞时，用于捕捉柱塞的井口专用装置。井下限位器downholespringas用于限定柱塞下行位置的一套工具。2柱塞感应器arrivalsensor通过非接触式感应，获取柱塞上行至井口的信号，并传输到控制器的装置。柱塞控制器controller通过控制时间、压力或流量，打开和关闭开关井控制阀，并记录历史生产数据的装置。开关井控制阀motorvalve由控制器联动控制，通过开、关井控制井下柱塞往复运行的阀门。载荷系数loadfactor用于指导柱塞气举运行优化管理的参数，其值为关井套压和关井油压的差值与关井套压和井口节流后压力的差值之比值。4工艺设计4.1选井条件4.1.1气井产液量宜小于30m³/d。4.1.2井深宜小于5000m,井下限位器坐放位置井斜应满足钢丝投捞作业要求。4.1.3井下管柱及井口条件：——油管、井下工具及井口宜保持等通径，井口通径宜不大于井下生产管柱通径3mm;——井下限位器安装位置以上油管应密封完好、无变形；——若原井井下油管、油管挂、井口满足以上要求，则可以不动管柱直接转柱塞气举；若不满足条件，则需要作业更换管柱再转柱塞气举。4.1.4千米井深气液比要求：——油套连通时，生产气液比宜不小于(200m²/m²)/1000m;——油套不连通时，生产气液比宜不小于(1100m²/m²)/1000m。4.1.5压力要求：关井套压恢复值宜不小于1.5倍井口节流后压力。地理位置、投产日期、完井方式、原始地层压力、当前地层压力、井底温度、井口温度、人工井底、最大井斜、历次井下作业等情况，参见附录A。套管层序、油管尺寸、油管挂尺寸、油管鞋深度和井斜数据。名称、型号、规格、下入深度，封隔器安装深度和油套管连通情况。34.2.4采气(油)井口采气(油)树型号(承压等级和通径)、井口阀门类型、阀门法兰及钢圈规格、井口连接管线的压力、出砂情况、结蜡(垢)情况等。柱塞气举设计是以井底为节点，油(气)层流入曲线按照油(气)井产能计算方法计算，井筒流最小井口套压计算见公式(1):Rm-[p²+RP₂+(AA)×A]×(1+H/K)R₂—举升柱塞本身所需压力(R-柱塞质量)柱塞截面积，推荐柱塞质量5kg),单位为兆帕最大井口套压和平均井口套压计算见公式(2)、公式(3):P=[(A+A₁)/A]×P……………(2)4Rwg=[(1+A/2A)]×Pm……………(3)单循环举升所需气量及气液比计算见公式(4)、公式(5): (4) 式中：柱塞循环次数计算见公式(6)、公式(7)、公式(8)、公式(9)、公式(10):C=1440/(4+ta+t++t (7) e=H/V (9) (10)G——柱塞每天循环次数，单位为次每天(次/d);4—柱塞上行时间，单位为分钟(min);V—柱塞在气体中的下落速度，经验值60m/m5c)计算油井日产液量Q:分别根据不同的[H,q],分别按公式(1)确定Pn、公式(2)确定Pmx、公式(3)确定Pavg、公式(11)确定B。公式(6)中的4、t为零时的C,为最大f)计算不同H的气液比R:按公式(4)和公式(5)计算出不同H下的气液比R(此时的R为j)确定Pmin和p:根据公式(1)确定Pm,公式(2)确定P,记录在表B.3中。k)确定G;:根据公式(6)确定G,记录在表B.3中。1)确定关井时间和套管恢复压力时间：根据公式(8)和公式(9)确定关井时间4++4,套管64.3.3.4运行参数设计步骤。a)计算单循环举升液量：参照公式(12)确定单循环举升液量。9a=10⁶(R-R)×Al(p×g)……………式中：R——气井转柱塞气举前关井套压，单位为兆帕(MPa);R——气井转柱塞气举前关井油压，单位为兆帕(MPa)。b)计算最小井口套压(关井套压):参照公式(1)确定最小井口套压(关井套压)。c)计算最大井口套压(开井套压)和平均井口套压：参照公式(2)确定最大井口套压(开井套压),参照公式(3)确定平均井口套压。d)计算井底流压：井底流压计算参照公式(11)。f)计算气井的日循环次数C:C=Q/π。h)计算单循环举升气液比R:根据公式(5)确定单循环举升气液比R。i)计算套管恢复压力时间：按公式(13)计算套管恢复压力时间。4o=1440qn/Q-4e-ta (13)4=1440/C-4e-ta-tg-to (14)k)将设计结果记录在表B.3中。参见图D.4。7根据不同的管柱，选择相应的井下限位器：——对于普通圆螺纹扣油管，采用卡箍式或卡瓦式井下限位器——对于气密封扣油管，采用卡瓦式井下限位器； 对于安装有专用坐落短节(井下限位器工作筒)的管柱，采用固定式井下限位器柱塞选择主要考虑密封性、可靠性、耐用性、下落速度、质量等因素，推荐如下：——常规井宜选用柱状柱塞；——低气液比井宜选用衬垫式柱塞，——出砂或油管壁不规则的井宜选用刷式柱塞；——高气液比和连续生产的井宜选用快落式柱塞； 采用组合油管生产井选用组合柱塞。柱塞防喷管出口分为单通道和双通道两种，可根据产量及现场设备配套情况进行选择。单通道防喷管安装方便，双通道防喷管能降低油气井延时生产时的节流效应。耐腐蚀性、公称压力满足现场实际要求。宜选用具有循环计数、数据存储、参数设置、应急供电保障、防爆等功能的控制器。4.6设计文件格式及内容设计文件格式及内容参见附录F。5施工安装5.1施工准备检查、确认井口采油(气)树阀门开关灵活，井口仪表完好。按照施工要求配备起重吊车、钢丝绞车及钢丝作业井口防喷装置等设备。8a)通井规最大外径、长度应不小于入井工具串尺寸，通井规尺寸选取参照附录G;b)通井深度应大于井下限位器设计深度10m～20m;c)通井过程无阻卡。投放工具串配置如下：a)直井：投放工具串自上而下为绳帽+加重杆+震击器+投放工具+井下限位器；b)斜井：在直井工具申基础上，宜在投放工县上部增加万向节和扶正器。a)下放工具串过程中严禁上提，防止提前坐卡；b)井下限位器应下放至设计深度以下10m～20m,上提工具串，使井下限位器的卡箍坐卡到油井下限位器下至距设计位置以上3m～5m后，快速下放工具串使井下限位器卡瓦张开并卡定在5.3.3.3柱塞感应器宜紧贴固定于能够感应到柱塞达到的井口部位(通常安装在防喷管底部),以准9流程安装完成后，在关井状态下，检查控制器与开关井控制阀是否能够正常联动工作。对于有远程控制系统的，应确定远程控制系统数据与柱塞控制器数据准确一6.2.1.2柱塞运行初期，宜采用长关井短开井制度运行，以降低井筒积液高度、保护气井能量为目的，柱塞到达井口后，生产时间宜不超过2min即关井，进入下一个柱塞气举循环，逐步建立稳定的柱塞上行平均速度计算见公式(15):v=H/t…………式中：v——柱塞上行速度，单位为米每分钟(m/min);H——井下限位器安装深度，单位为米(m);t——开井后柱塞由井底到达防喷管的时长，单位为分钟(min)。a)捕捉柱塞；b)关闭井口生产阀门和外输管线阀门，防喷管泄压；c)打开防喷管，取出柱塞；d)检测柱塞外径尺寸及活动部件灵活性，柱塞更换参见附录检测步骤为：a)关闭井口生产阀门和外输管线阀门，防喷管泄压，卸下防喷管缓冲帽，检查更换缓冲弹簧；打捞工具串配置如下：a)直井：打捞工具串自上而下为绳帽+加重杆+震击器+打捞工具；b)斜井：在直井工具串基础上，宜在打捞工具上部增加万向节和扶正器。打捞步骤为：a)下放打捞工具捞获打捞颈，上震击使井下限位器解卡；b)捞出井下限位器；a)消防应急器材按照SY/T5225—2019中8.4的规定准备。b)个人防护用具按照SY/T6524—2017中第6章的规定准备。c)正压式空气呼吸器和气体检测仪按照SY/T6277—2017中第5章的规定准备。复核柱塞上行速度，调整节流阀开度，控制柱塞运行速度在安全范围内；定期监听柱塞上行至地面的表A.1列出了柱塞气举设计需要录取的资料。井口节流后压力投产日期原始地层压力日产气量当前地层压力日产液量℃℃液体密度mm井身结构数据(套管层序、油管规格、油管类型、油管深度)井下工具数据(工具名称、工具型号、工具规格、下入深度)历次井下作业情况描述(遇卡、腐蚀、结垢等)油气水流体性质及出砂情况(H₂S、CO₂、产出水矿化度、凝析油含量、出砂情况)举升每立方米液体需要压力与产生摩阻之和(Ph+Pr)mm表B.2(续)m注1:本表所列均为60°F的温度系数。注2:温度不同的校正方法：所查系数×540/(温度+460台mC关井时间开井时间关井套压/最小深3188m,油管下深2900m,日产液15m²/d,日产气4000m³/d,不产水，油井地层压力21MPa,井底流压14MPa,液面位置2196m,井口油压1MPa,井口温度40℃,井底温度88℃,气体相对密度按公式(7)确定油井Q;按公式(4)确定qyc;按公式(5)确定R。13716,Rm=1MPa,P₁=0.1MPa,a=0.1m²,HF2850m,代人公式(1):Pm=[P₂+P₄+P]×q]×(1+H₂/k)已知油管外径73mm、内径62mm,套管外径13A=0.00733m²,分别代入公式(2)和公式(3):P=[(A+A)/A]×R=[(0.00302+0.00733)/0.00733]×1.884=2.6Rg=[(1+A)/2A,]×P=[1+0.00302/(2×0.00733)]×1.884=2.2已知H=2850m,井口温度40℃,井底温度88℃,折算井筒平均温度64℃,气体相对密度0.85,查表B.2,得到在60°F下，F0.3195,根据温度折公式(11)计算Br:P=Pam×(1+f)+p×g×(H-已知H=2850m,H=2196m。根据所选柱塞运行速度，取107m/min,%取24m/min,v;取229m/min,将以上参数分别代入公式(8)、公式(9)、公式(10),可得到4=20.52min,4a=27.25min,t=12.45min,4、to为零。上述计算结果代入公式(6)计算G:已知a=0.1m²,代入公式(7)计算Q:根据油管外径73mm,查表B.1,C取值0.039119,代入公式(4)计算gog:9ay=C×H×Pe=0.039119×2850×2.2719=根据公式(5)计算柱塞气举需要的气液比R:R=qsy/q=253.29/0.1=2532.9算无阻流量30m²/d,代入Vogel方程A=Q×[1-0.2p/R-0.8(RP)²],并在同一图版上绘制m日产液量AQ=a×G×(R-R)=0.8×24×(945-267)=1日产液量A日产气量Q井下限位器安装位置H₂m关井时间开井时间((+4)(资料性)图D.2本井气柱塞气举工艺流程——单通道流程表E.1和表E.2给出了不同尺寸油管适用的柱塞类型及各类油管尺寸(内径)柱塞类型气井类型常规井出砂井结垢井适用适用适用适用不适用不适用适用适用适用容易磨损适用适用适用不适用不适用不适用××油田(气田)××井柱塞气举采油(排水采气)工艺设计××××年××月××日设计单位(签字)年月日委托单位审批单位(签字)年月日目录一、油(气)井概况二、柱塞气举井下工艺设计(1)工艺参数设计(2)管柱结构(3)配套设备四、施工准备及步骤(1)井下工具安装(2)井口流程(改造)安装表G.1列出了不同规格油管适用的通井规尺寸。油管规格(内径)表L1和表I2给出了柱塞更换的参考条件。油管尺寸(内径)允许磨损柱塞类型弹块损坏通道不能正常打开或关闭(资料性)柱塞气举运行诊断及故障解决措施表J.1给出了柱塞气举装置及设备运行过程可能出现的故障及对应的解决措施，表J.2给出了柱塞气举由于制度不合理导致运行异常及处理方法。图J.1为柱塞气举运行正常曲线，图J.2～图J.10为运行异常曲线。表J.1柱塞气举装置及设备运行故障及解决措施故障类型1卡定器滑落井底(1)满足载荷系数条件下开井，柱塞无(2)钢丝作业探测卡定器落入井底打捞旧卡定器后，投放新卡定器井下缓冲器上冲到井口井下缓冲器上冲到井筒中间2(1)满足载荷系数条件下开井，柱塞无法到达井口防喷管。柱塞井筒遇卡运行曲线见图J.2。(2)钢丝作业探测柱塞在井筒中遇卡3柱塞到达防喷管撞击声音异常，按照防喷管泄漏防喷管有刺漏，检测漏点(1)缓冲帽漏气，泄压后检查更换损坏的O形密封圈。(2)防喷管本体漏气，泄压后4捕捉器不能缩回落口后，但无