數(shù)字化排水采氣技術(shù)在氣田的應(yīng)用

　常州大學(xué)石油工程學(xué)院

數(shù)字化排水采氣技術(shù)在氣田的應(yīng)用

朱慶杰畢巍郭文敏常州大學(xué)石油工程學(xué)院

隨著SLG氣田開發(fā)的深入，氣井積液現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致氣井無法穩(wěn)定生產(chǎn)，影響氣田產(chǎn)能的發(fā)揮。針對SLG氣田低產(chǎn)、低效井不斷增加以及排水采氣工作量日益加大的難題，研制出數(shù)字化注劑、數(shù)字化投棒、數(shù)字化間開三種數(shù)字化排水采氣裝置，利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)作業(yè)參數(shù)的修改和控制。目前SLG氣田共有519口氣井應(yīng)用數(shù)字化排水采氣裝置，增產(chǎn)氣量11550×104m3?，F(xiàn)場應(yīng)用效果表明，數(shù)字化排水采氣裝置成本低，投資回收快，能夠提高氣井產(chǎn)量，延長氣井穩(wěn)產(chǎn)時間，降低人工工作量及作業(yè)成本，提升氣井管理水平。

井口；數(shù)字化；排水采氣；注劑裝置；投棒裝置；效果評價

SLG氣田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省境內(nèi)，屬于典型的致密砂巖氣田。隨著SLG氣田開發(fā)的不斷深入，氣井井筒積液問題越來越突出。氣井產(chǎn)量下降導(dǎo)致攜液能力不足，無法有效排出井筒內(nèi)的積液，使氣井不能穩(wěn)定生產(chǎn)，影響產(chǎn)能發(fā)揮[1]。

目前主要采用泡沫排水采氣工藝排出井筒積液，單井泡排劑的加入或者開關(guān)井作業(yè)都需要人員到井口操作，增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[2-4]。氣田共有幾千口氣井，井口作業(yè)工作量大，存在點(diǎn)多、面廣、管理難度大的問題。

1　井口數(shù)字化排水采氣裝置

1.1注劑裝置

井口數(shù)字化注劑裝置主要作用是使泡排劑按照設(shè)置時間、注入劑量通過油套管環(huán)空或者干管注入井筒并與井筒積液發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫，通過天然氣流攜帶到井口。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過在井口安裝的RTU完成數(shù)據(jù)采集，通過無線電臺傳輸?shù)絇KS，實(shí)現(xiàn)泡排劑注入?yún)?shù)的監(jiān)控及修改。

（1）工作原理。井口數(shù)字化注劑裝置由太陽能發(fā)電，蓄電池組提供系統(tǒng)的動力源，通過逆變器將DC48V或者24V轉(zhuǎn)變成AC380V或者220V，再通過柱塞泵將起泡劑注入氣井的油套環(huán)空，其原理如圖1所示。

（2）相關(guān)技術(shù)參數(shù)。泵排量：0～160L/h；泵出口最大排壓：25MPa；工作介質(zhì)： 泡排劑溶液；電池電量：DC12V，250Ah（2塊）；太陽能板：DC12V，90W(6塊）；環(huán)境溫度：-35～70℃；防爆等級：ExdIIBT4；藥劑箱容積：2m3。

1.2投棒裝置

井口數(shù)字化投棒裝置主要功能是實(shí)現(xiàn)泡排棒的投加。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過在井口安裝的RTU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過無線電臺傳至PKS，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的監(jiān)控及修改。

圖1　數(shù)字化注劑裝置技術(shù)原理

（1）工作原理。數(shù)字化投棒裝置由太陽能發(fā)電，蓄電池組提供動力源，由電機(jī)帶動藥品盒內(nèi)藥棒轉(zhuǎn)動，根據(jù)生產(chǎn)制度調(diào)節(jié)所加泡排棒數(shù)量與時間間隔。

（2）相關(guān)技術(shù)參數(shù)。與井口連接的所有設(shè)備承壓等級：≥30MPa；電氣、儀表、控制系統(tǒng)防爆等級：ExdIIBT4；藥品盒儲棒數(shù)：10根；工作電壓：24V；太陽能板：12V，20W（2塊）；電池電量：12V，24Ah（2塊）；泡排棒規(guī)格：400mm× 40mm；總質(zhì)量：約140kg。

1.3間開井裝置

數(shù)字化間開井技術(shù)通過安裝遠(yuǎn)程數(shù)字化開關(guān)井裝置來代替氣井的井口針閥，按照仿人工開關(guān)井程序，通過無線傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣井遠(yuǎn)程數(shù)字化開關(guān)井功能。

（1）工作原理。數(shù)字化間開井技術(shù)通過在井口安裝RTU（植入具有自動開關(guān)井功能的程序），設(shè)定不同的開關(guān)井條件，控制電磁閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣井的自動開關(guān)。數(shù)字化間開井系統(tǒng)主要包括井口RTU和數(shù)字化控制系統(tǒng)兩部分，其工作原理見圖2。

圖2　數(shù)字化間開井裝置工作原理

（2）數(shù)字化間開模式。目前SLG氣田數(shù)字化間開井模式主要有兩種，即定時開關(guān)井模式和定壓開關(guān)井模式。定時開關(guān)井模式：通過設(shè)定開井時間、關(guān)井時間，控制電磁閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣井自動開關(guān)；定壓開關(guān)井模式：通過設(shè)定開井壓力（不高于高壓保護(hù)值）、關(guān)井壓力（干管壓力），控制電磁閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣井?dāng)?shù)字化開關(guān)。

2　現(xiàn)場應(yīng)用及效果評價

2.1現(xiàn)場應(yīng)用情況

截至2014年底，SLG氣田共有519口氣井應(yīng)用了數(shù)字化排水采氣技術(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用情況見表1。

表1　數(shù)字化排水采氣裝置應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

2.2效果評價

2.2.1注劑裝置應(yīng)用效果

按照氣井注泡排劑工作制度（1次/3天，200L/次）計(jì)算，人工注劑每隔3天上井1次，進(jìn)行注泡排劑作業(yè)；數(shù)字化注劑每隔30天上井1次，藥箱添加泡排劑作業(yè)。人工泡排成本為600元/井次，數(shù)字化注劑裝置價格8萬元/臺，工作10個月后收回成本。

2013年4月在S*-1井進(jìn)行數(shù)字化注劑作業(yè)，作業(yè)后油套壓差降低3.8MPa，日產(chǎn)氣量0.98× 104m3/d，氣量平均增加0.36×104m3，累計(jì)增產(chǎn)60×104m3，增產(chǎn)效果明顯。

2.2.2投棒裝置應(yīng)用效果

按照氣井投泡排棒工作制度（1次/3天，3根/次）計(jì)算，人工投棒每隔3天上井作業(yè)；數(shù)字化投棒每隔12天上井加棒1次。人工泡排的成本為600元/井次，數(shù)字化投棒裝置價格為7.2萬元/臺，連續(xù)工作12個月后收回成本。

2013年5月開始在S*-2井采用數(shù)字化投棒裝置排水采氣，作業(yè)期間成功投棒215根，泡排制度為3根/2天，套壓逐漸呈下降趨勢，油套壓差由作業(yè)前的6.5MPa降至1.5MPa，平均日產(chǎn)氣量3000m3，措施后總共增產(chǎn)氣量110×104m3。

2.2.3間開井裝置應(yīng)用效果

采用數(shù)字化間開井裝置減少了人工開關(guān)井工作量和成本。數(shù)字化間開單井技術(shù)服務(wù)費(fèi)為0.2萬元，150口井共計(jì)成本30萬元。在數(shù)字化間開井期間共增產(chǎn)氣量2500×104m3，天然氣價格按0.926 元/m3，扣除成本后直接經(jīng)濟(jì)效益2285萬元。

（1）定時開關(guān)典型井。設(shè)置S*-3井開井時間12h，關(guān)井時間12h。該井間開生產(chǎn)前油套壓為1.7/3.5MPa，氣量0.02×104m3/d；間開生產(chǎn)措施后，油套壓為1.0/2.9MPa，井筒未出現(xiàn)積液現(xiàn)象，帶液連續(xù)生產(chǎn)良好。目前油套壓為2.8/4.1MPa，氣量0.3×104m3/d。

（2）定壓開關(guān)典型井。設(shè)置S*-4井開井壓力4.0MPa，關(guān)井壓力1.0MPa。該井間開生產(chǎn)前油套壓為3.8/8.4MPa，氣量0.15×104m3/d；間開生產(chǎn)措施后，油套壓為1.0/3.9MPa，井筒未出現(xiàn)積液現(xiàn)象，帶液連續(xù)生產(chǎn)良好。目前油套壓2.7/3.00MPa，氣量0.55×104m3/d，增產(chǎn)效果明顯。

3　結(jié)論

（1）數(shù)字化排水采氣裝置的安裝及維護(hù)工藝簡單，運(yùn)行安全可靠，其遠(yuǎn)程管理為技術(shù)人員分析參數(shù)和修改泡排制度提供了方便，降低了工作量，提高了泡排制度的作業(yè)精度。

（2）數(shù)字化排水采氣技術(shù)能有效降低人工工作量及工作強(qiáng)度，控制作業(yè)成本及作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高排水采氣作業(yè)規(guī)模，提升氣井管理水平，具有大面積推廣應(yīng)用前景。

[1]馮永兵，楊向東，李偉松，等．蘇里格氣田排水采氣試驗(yàn)效果分析[J]．石油化工應(yīng)用，2010，29（7）：27-30.

[2]徐文龍，梁博羽，李彥彬，等．蘇里格氣田高壓氣井遠(yuǎn)程自動開關(guān)井技術(shù)[J]．石油化工應(yīng)用，2012，31（9）：57-59.

[3]周忠城，曹和平，姜楚豪，等．小直徑管懸掛+智能注劑泡沫排水采氣技術(shù)[J]．石油鉆采工藝，2014，36（5）：103-105.

[4]朱迅，張亞斌，馮朋鑫，等．蘇里格氣田數(shù)字化排水采氣系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]．鉆采工藝，2014，37（1）：47-49.

18729538416、qjzhu@cczu.edu.cn

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.032

朱慶杰：博士，教授，從事油氣田開發(fā)工程研究。

2015-09-13