自動泡排裝置在排水采氣技術上的節(jié)能應用淺析

（長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古 鄂爾多斯 017300）

自動泡排裝置在排水采氣技術上的節(jié)能應用淺析

惠寶平 慕劍剛 劉志鵬

（長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古 鄂爾多斯 017300）

氣井在生產過程中隨著時間的增長，產量逐漸降低，攜液能力液逐漸變差，進而出現(xiàn)氣井井筒積液，油套壓差增大的現(xiàn)象，這將會影響氣井的正常生產。而泡沫排水采氣正是產水氣田的一項重要增產措施，但泡沫排水采氣具有勞動強度較大、人員操作安全性低的問題，據(jù)此自動泡排裝置應用而生。該設備性能穩(wěn)定、自動化程度高，實現(xiàn)了泡排的遠程控制，極大地提高了泡沫排水采氣效率，同時降低了人員勞動強度與資金投入，實現(xiàn)了對產水氣井的有效開發(fā)管理，起到節(jié)能效果，最終提高單井產量和氣田的經濟效益。

自動注劑裝置；自動投棒裝置；效果分析；效果評價；節(jié)能

概述

蘇里格氣田是低壓、低滲、低豐度、非均質性的復雜氣田。氣井壓力和產能普遍下降較快，不能滿足生產過程中的氣井攜液要求，導致部分氣井井筒積液，嚴重影響氣井連續(xù)生產。在部分區(qū)塊出現(xiàn)地層產水量較大的現(xiàn)象，個別氣井出現(xiàn)水淹現(xiàn)象。產水氣井日益增多，產水量也逐漸增大，排水采氣工作日益突出。

泡沫排水采氣是從井口向井底注入某種能夠遇水起泡的表面活性劑（稱為泡沫助采劑），井底積水與起泡劑接觸后，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度含水泡沫，隨氣流從井底攜帶到地面。該技術具有設備簡單、施工容易、見效快、不影響氣井正常生產等優(yōu)點，作為排水采氣主體技術在氣田得到普遍應用。液體起泡劑主要采用柱塞泵、泡排車加注，固體起泡劑需要人工井口加注，雨雪天氣不能按計劃定時定量加注起泡劑，降低了氣井泡排效率。隨著氣田的開發(fā)，需要采取泡排措施的氣井大量增加，泡排作業(yè)存在人員勞動強度大，操作和管理費用高等問題，針對以上問題，研發(fā)了泡排棒自動投放裝置和井口自動注劑裝置，與氣田數(shù)字化系統(tǒng)結合，實現(xiàn)了起泡劑遠程自動定量投放，確保了泡排措施的有效性，大大降低了管理和操作費用，節(jié)省了勞動力，為提高氣井采收率，為氣田排水采氣工藝節(jié)能提供了新的技術手段。

圖1 自動投棒裝置實物圖

圖2 自動注劑裝置實物圖

圖3 自動注劑裝置系統(tǒng)的控制流程

圖4 RTU與泡排系統(tǒng)的連接

一、井口自動泡排裝置

1 自動投棒裝置設計

天然氣井自動投棒裝置能夠通過聯(lián)網進行自動控制和狀態(tài)顯示，實現(xiàn)一鍵式操作。該裝置采用電磁驅動，由太陽能供電系統(tǒng)供電，通過時間控制器及遠程控制器實現(xiàn)電磁頭的通斷電控制。裝置主要是由藥品盒、電動球閥、壓力開關、單片機控制系統(tǒng)、太陽能電池組及控制箱幾部分組成（圖1）。

2 自動投棒裝置工作原理

自動投棒裝置包括一豎直安裝于井口的投棒短節(jié)，投棒短節(jié)上部和下部分別安裝有第一電動球閥和第二電動球閥；上球閥上端藥棒入口處安裝有藥品盒；藥品盒包括殼體以及設置在殼體內可自轉的藥棒轉換盤，藥棒轉換盤由12個成圓周陣列布置的藥棒管固定連接組成，藥棒轉換盤由電機驅動，藥品盒底部一側設有藥棒出口，出口與上球閥豎直密封連通；投棒短節(jié)的中部還連接有第三球閥。藥品盒的中心設有固定軸，藥棒轉換盤的下部內壁通過轉動軸承安裝在固定軸上；藥棒轉換盤由直流無刷電機控制，通過光纖傳感器測量藥品盒位置，可準確控制藥品盒轉動相位。

3 自動投棒裝置特點

（1）自動投棒裝置工藝簡單，操作安全方便，解決了人工單井投送泡排棒的問題，破解了施工周期長、增產不明顯、作業(yè)費用高等難題。當氣井生產不適宜泡排時，可拆卸，用于其它適宜氣井安裝。

（2）根據(jù)氣井實際生產情況，在不影響正常生產的情況下，遠程控制投加泡排棒數(shù)量，實現(xiàn)氣井泡排增產，平均每次投棒時間不到4分鐘。

（3）自動投棒裝置對高密封性和防爆要求很高，具有投放制度可調功能和遠程控制功能，能完全適應氣井泡排制度的調整。投棒作業(yè)后，通過與站控無線傳輸連接，自動執(zhí)行程序，執(zhí)行完畢后反饋執(zhí)行信號，裝置能完全實現(xiàn)自動化投棒。

二、井口自動注劑裝置

1 自動注劑裝置設計

天然氣井口自動注劑裝置由太陽能供電系統(tǒng)供電，通過時間控制器及遠程控制器實現(xiàn)柱塞泵的啟?？刂?。裝置主要組成有：太陽能獨立發(fā)電系統(tǒng)、太陽能電池組件、控制器、無刷直流電機、柱塞泵、儲液罐、暫儲罐、單向閥（圖2）。

2 自動注劑裝置工作原理

自動注劑裝置是通過太陽能供電控制電機驅動增壓，液體經過增壓泵增壓后，通過高壓軟管、單向閥，注入井口套壓管線，實現(xiàn)配液、排液。該裝置具有自動定時定量加注液功能，并裝有遠傳功能的液位儀，具有設定低液位報警功能，可根據(jù)報警信號，安排車輛人員現(xiàn)場加注泡排液。

3 自動注劑裝置特點

（1）自動注劑裝置結構簡單，操作方便，排量大、承壓高，適合連續(xù)泡排氣井，適用于無人值守。

（2）位置偏遠，因道路、天氣影響不能頻繁上井的氣井，可有效開展泡排。

（3）該裝置可遠程控制加注泡排劑。

（4）采用太陽能供電，每天最多可以注泡排200L、注醇120L，按照井口加注泡排液要求（3天200L左右），盛液量為1m3裝置可連續(xù)工作15天左右。

三、遠程控制系統(tǒng)

自動注劑裝置遠程控制系統(tǒng)與站控系統(tǒng)連接，站控系統(tǒng)與遠程無線傳輸系統(tǒng)通過MODBUS連接，遠程設備將指令通過無線方式發(fā)送到遠程接收系統(tǒng)（圖3）。

遠程接收系統(tǒng)通過RTU與泡排系統(tǒng)的連接主要使用了三根線，一個線用于RTU對泡排的系統(tǒng)的啟動信號，另兩根線用于數(shù)據(jù)通信，以傳輸相應的儀器狀態(tài)信息，便于站控監(jiān)測（圖4）。

四、井口自動泡排裝置使用效果分析

井口自動泡排裝置選取條件：

（1）適用于氣井有積液，具有一定攜泡能力，加注泡排劑后能連續(xù)生產。

（2）需要采取措施的小產低壓氣井，不適宜投放井下節(jié)流器等工具。

截止2014年1月，蘇20區(qū)塊共安裝調試自動泡排裝置15井次，自動泡排裝置投運前單井平均油套壓差為3.54MP，投運使用后單井平均油套壓差降為2.12MP，降幅為1.42MP；平均單井日產氣量相比裝置投運前增加了1700m3/d。

以蘇20區(qū)塊自動注劑裝置井蘇20-11-19S井及蘇20井為例：蘇20-11-19S井設備于2013年5月12日投運，設備投運前油套壓為1.03MP/5.15MP，日均氣量2100m3，目前該井油套壓為0.91MP/2.74MP，日均氣量6500m3；蘇20井設備于2013年9月10日開始投運，設備投運前油套壓為0.91MP/4.12MP，日均氣量1100m3，目前該井油套壓1.12MP/2.65MP，日均氣量5100m3，這兩口單井試驗后排液效果顯著，產氣量增加明顯。

（1）蘇20-11-19S井裝置投運前產量較低，套壓波動頻繁且油套壓差較大，攜液不穩(wěn)定，井筒積液現(xiàn)象明顯；設備投運后，通過泡排劑的加注，油套壓差明顯減少，氣井攜液相對平穩(wěn)，產氣量明顯增加。

（2）蘇20井裝置投運前日均產氣量幾乎為0，出現(xiàn)油套壓差持續(xù)增大的現(xiàn)象，井筒積液較嚴重且無法通過氣井自身能量排排出，設備投運一段時間后，生產油套壓差明顯減小，產氣量相比實驗前明顯增加，氣井攜液相對平穩(wěn)，連續(xù)排液效果好。

五、節(jié)能效果評價

自動泡排裝置在使用過程中，應用氣井泡沫排水數(shù)字化配套技術，大大的減少了人工加注費用高、員工勞動強度大的問題。由于該設備性能穩(wěn)定、自動化程度高，實現(xiàn)了泡排劑遠程控制自動定量加注，極大地提高了泡沫排水采氣效率，取得了明顯的增產效果。自動投棒裝置每口單井年節(jié)約運行成本2.26 萬元，自動投劑裝置每口單井年節(jié)約運行成本2.2 萬元.

結語

井口自動泡排裝置可滿足小產氣井連續(xù)加藥的生產要求，降低人工加藥頻次，提高泡排有效率，提高氣井開井時率和氣井穩(wěn)產能力。其具有技術先進、可控性好、成本低、節(jié)能、不影響氣井正常生產的優(yōu)勢，填補了國內關于井口加藥裝置的研究空白，為氣田排水采氣工藝創(chuàng)新技術樹立了模范，具有良好的推廣應用前景。

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