以TK515井為例分析氣舉閥工作原理

吳飛 周生福 張鵬 唐勇

中石化西北油田分公司完井測試管理中心，新疆 輪臺 841600

以TK515井為例分析氣舉閥工作原理

吳飛 周生福 張鵬 唐勇

中石化西北油田分公司完井測試管理中心，新疆 輪臺 841600

本文以塔河油田TK515井為實例，詳細介紹了氣舉閥氣舉工作原理。以套壓發(fā)生突降為突破點對氣舉初期氮氣推動環(huán)空液體向下移動的方式進行了分析。結合氣舉正常階段各項施工參數對環(huán)空氮氣氣柱壓力進行了估算。通過計算驗證氣舉閥處環(huán)空壓力大于波紋管預充填打開壓力和油管內液柱壓力后，環(huán)空流體可經閥孔和單流閥進入油管。

TK515；氣舉閥；壓力；原理

TK515；GLV；pressure；principle

1 氣舉閥工作原理簡介

氣舉閥氣舉通常以氮氣作為舉升介質，將氮氣從環(huán)空注入以推動液體克服波紋管預充填壓力后使波紋管被壓縮，從而帶動閥桿離開閥座，閥孔打開；若此時作用于單流閥處的環(huán)空壓力大于油管內液柱壓力則單流閥打開，環(huán)空液體經閥孔和單流閥流動進入油管。在氮氣經氣舉閥進入油管后造成油管內液柱壓力降低，增大生產壓差，從而實現人工舉升，快速誘噴的目的。氣舉閥結構如圖1所示：

圖1

2 TK515井前期施工簡況

該井鉆遇至奧陶系中下統(tǒng)鷹山組5611.76m 發(fā)生放空漏失，繼續(xù)強鉆至5661m后提出鉆桿，采取組下底帶裸眼封隔器的完井管柱至井深5583.03m（氣舉閥1495.05m）直接進行誘噴測試作業(yè)。管柱下到位后用密度1.15g/cm3的油田水正替井內密度1.15g/cm3的泥漿至進出口液性一致，用密度0.90g/cm3的輕質油25m正替井內密度1.15g/cm3的油田水后投45mm鋼球打壓座封封隔器，以5L/S的排量正注3m!輕質油，環(huán)空不返液，驗封合格，累計注入稀油28m3。2月4日無油嘴開井，累計出液28m!密度0.90g/cm3的稀油停噴，然后采取環(huán)空注入氮氣的方式進行氣舉閥氣舉。TK515井井身結構如圖2所示：

圖2

3 TK515井氣舉實例分析

以本井使用KPX型氣舉閥為例，在地面將波紋管內預充填打開壓力為8.3MPa，該壓力只與環(huán)空壓力相關，與油管內壓力無關。

本井環(huán)空為密度1.15g/cm3的油田水，氣舉閥在1495.05m處所受環(huán)空壓力為16.9MPa，此時閥孔為打開狀態(tài)，但因油管內液柱壓力同樣為16.9MPa，此時單流閥為關閉狀態(tài)。

將本井氣舉排液分為三個階段認識，第一個階段為氮氣到達氣舉閥前，第二個階段為正常氣舉階段，第三個階段為停止氣舉后再次氣舉初期。

3.1 氮氣到達氣舉閥前認識

根據對塔河油田進行氣舉閥氣舉的5口井進行統(tǒng)計，情況如表1所示：

表1

從上表中氣舉閥以上環(huán)空容積和氮氣到達氣舉閥前出液量這兩個數值進行對比發(fā)現，綜合考慮地面計量誤差，氮氣在到達氣舉閥處時已基本將環(huán)空液體全部排出，可見氮氣為活塞式推進液體向下移動。

但是本井在氣舉初期，如圖3所示：

圖3

2月3日22：00-4日06：30氣舉共產液11m3，平均小時產液1.3m3/h，最高套壓達到19.6MPa，2月4日06：30-07：00泵壓突降，說明此時氮氣即到達氣舉閥處，而整個氣舉閥以上環(huán)空的容積為：

可以得出本井環(huán)空氮氣不是活塞式推進液體到氣舉閥處，而是產生了錐進現象。分析造成氮氣錐進向下的主要原因是由于該完井管柱在泥漿中下入，由于泥漿中的雜質造成氣舉閥過流面積堵塞，因此在氮氣從環(huán)空以1200m3/h的注入過程中，推動環(huán)空流體向下移動的時出現錐進現象。

3.2 正常氣舉階段認識

2月5日15：00-8日15：00期間氣舉情況如圖4和表2所示。

圖4

表2

從圖4和表2中可以得出，在氣舉施工期間，本井供液穩(wěn)定，平均小時產液3.23m3/ h，其中停止氣舉前最低泵壓為6.8MPa，而本井使用氣舉閥波紋管內預充填打開壓力為8.3MPa，可以得出剛停止氣舉時環(huán)空氣柱壓力大于1.5MPa，氣舉閥為開啟狀態(tài)，但因氮氣會繼續(xù)經氣舉閥進入油管而造成氣柱壓力降低以至氣舉閥閥孔關閉，此時環(huán)空1495.05m以上氣柱壓力P1=1.5MPa。

圖5

3.3 停止氣舉后再次氣舉過程認識

2月8日15：00～18：00因制氮拖車檢修設備，停止氣舉，開井觀察，油壓0MPa，套壓7MPa，在生產壓差的影響下，地層繼續(xù)供液，在地面見少量密度1.11g/cm3的地層液后因壓力達到平衡，地層不再供液，停止出液。

2月8日18：00重新開始氣舉，如圖5所示，18：00～20：30氣舉期間，井口無液無氣，20：30時P套壓=12.6MPa時突降，說明此時環(huán)空中的氮氣通過氣舉閥進入油管。

油管內氣舉閥以上全部為密度1.11g/ cm3的地層液，折算作用于氣舉閥處的壓力為

P2—氣舉閥以上油管內液柱壓力，MPa；

ρ液體—油管內流體密度，取1.11 103Kg/m3。

根據對正常氣舉階段的認識，在再次氣舉前環(huán)空氮氣P1≥1.5MPa，8日18：00-20：30以1200m3/h注入氮氣，2.5h共注入氮氣3000m3，井口無液無氣，在單流閥未打開前，環(huán)空為密閉空間，新增氮氣作用于氣舉閥處的壓力為

P3—再次注入3000m3氮氣后作用于氣舉閥處的壓力，MPa；ρ氮氣—標準狀況下氮氣的密度，取氮氣密度為1.25Kg/m3；

環(huán)空里再次注入3000m3氮氣后全部氣柱作用于氣舉閥壓力為因此在套壓突降前，作用于氣舉閥處的壓力為

理論計算環(huán)空作用于氣舉閥處的壓力P5與氣舉閥以上油管內液柱壓力P2相吻合。

（1）正常氣舉閥氣舉過程中氮氣推動環(huán)空液體為活塞式向下移動，但在氣舉閥閥孔或單流閥處被雜質堵塞后會造成過流面積減小，因此氮氣會錐進式推動環(huán)空液體向下移動；

（2）正常氣舉期間，環(huán)空氮氣液柱存在一定壓力，并可以結合實際施工參數予以估算；

（3）實例計算并驗證環(huán)空流體必須克服氣舉閥波紋管預充填壓力和油管內液柱壓力后才能進入油管。

[1]裴付林,馬衛(wèi)榮.塔河油田酸壓井氣舉閥氣舉排液技術應用研究[J].新疆石油學院學報,2004（01）

[2]蘇月琦,汪海,汪召華,欒艷春. 氣舉閥氣舉排液采氣工藝參數設計與優(yōu)選技術研究[J]. 天然氣工業(yè), 2006(03)

[3]邱正陽,徐春碧,王大勛,石永新.氣舉凡爾工況診斷[J].重慶石油高等?？茖W校學報, 2002(04)

The Operational Principle of GLV was Analysed by Taking TK515 for Example

WuFei ZhouShengFu ZhangPeng TangYong
（Northwest Branch Company of Sinopec. The Center of Well Testing &Management）

We have detailed introduced the operational principal of GLV by taking TK515 which is in Tahe oil field for example. The ways of annulus liquid which has been drove by nitrogen gas moved down in early stage were analysed by taking the time of annulus pressure declined suddenly as breakthrough point. The annulus nitrogen gas pressure was estimated by combining with the construction parameters in normal stage. At last, The annulus fluid can only enter into the tubing through both valve orifice and non-return valve under the condition of annulus pressure is greater than both corrugated pipe pressure and the pressure in tubing which is located on the GLV has been verified by calculating.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.097

吳飛，助理工程師，2009.07畢業(yè)于西南石油大學石油工程專業(yè)，現在中石化西北油田分公司完井測試管理中心從事完井試油相關工作。