平衡罐自動(dòng)加注泡排劑工藝研究與應(yīng)用*

馬海賓 馮朋鑫 王憲文 茹志娟 柳 肯 高仕舉

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心3.中國石油長慶油田公司第三采氣廠）

平衡罐自動(dòng)加注泡排劑工藝研究與應(yīng)用*

馬海賓1，2馮朋鑫1，2王憲文1，2茹志娟1，2柳 肯1，3高仕舉1，2

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心3.中國石油長慶油田公司第三采氣廠）

針對蘇里格氣田氣井泡沫排水采氣人工加注成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等難點(diǎn)，進(jìn)行了天然氣井平衡罐自動(dòng)加注泡排劑技術(shù)應(yīng)用研究。該工藝是將平衡罐與氣井井筒通過高壓軟管連接成同一壓力系統(tǒng)，且平衡罐重心高于采氣樹套管閥門，泡排液依靠重力作用自動(dòng)加注到油套環(huán)空中，同時(shí)，地面安裝遠(yuǎn)程控制閥，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制自動(dòng)加注泡排劑的功能，大大提高了工作效率。圖7表4參5

平衡罐能量守恒定律重力勢能動(dòng)能

0 引言

隨著蘇里格氣田的開發(fā)，需要采取泡排措施的氣井大量增加，液體起泡劑需要人工井口加注，且蘇里格氣田地區(qū)地表主要為沙漠覆蓋，井與井之間大多道路艱難距離較遠(yuǎn)，因此正常泡排作業(yè)與人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作費(fèi)用高、安全性低的矛盾顯得尤為突出。設(shè)計(jì)平衡罐實(shí)現(xiàn)泡排劑的自動(dòng)加注，能有效節(jié)省人力，確保泡排措施的有效性，提高工作效率[1-5]。

1 平衡罐加注泡排劑理論及結(jié)構(gòu)研究

1.1 平衡罐加注泡排劑工藝原理

平衡罐加注泡排劑工藝系統(tǒng)如圖1所示，其主要加注原理是根據(jù)能量守恒定律，即將平衡罐與氣井的油套環(huán)空用軟管相連形成同一個(gè)壓力系統(tǒng)，平衡罐遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于井筒液面，平衡罐中的泡排劑溶液依靠自身重力進(jìn)入氣井的油套環(huán)空中，將重力勢能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。

1.2 平衡罐加注工藝結(jié)構(gòu)組成

平衡罐自動(dòng)加注泡排劑工藝主要分兩部分：平衡罐及其加注軟管部分和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)部分。

（1）平衡罐結(jié)構(gòu)

依據(jù)上述原理，設(shè)計(jì)出了平衡罐，其設(shè)計(jì)壓力是16 MPa，容積是0.29 m3，詳細(xì)參數(shù)見表1，該工藝具有遠(yuǎn)程控制功能，現(xiàn)場安裝圖見圖2。經(jīng)室內(nèi)試壓試驗(yàn)，將平衡罐壓力控制在20 MPa，穩(wěn)定30 min，平衡罐運(yùn)行正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)壓力值目標(biāo)（圖3）。

圖1 平衡罐加注泡排劑工藝示意圖

圖2 平衡罐現(xiàn)場安裝圖

圖3 平衡罐試壓曲線圖（試驗(yàn)溫度11℃）

表1 平衡罐詳細(xì)參數(shù)表

（2)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能原理

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)部分包括電磁閥、遠(yuǎn)程控制箱等（圖4、圖5、圖6），具體運(yùn)行工藝見圖7。

圖4 遠(yuǎn)程控制箱

圖5 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)電路圖

圖6 電磁閥結(jié)構(gòu)圖

圖7 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

零壓差電磁閥的工作原理為：當(dāng)線圈通電，動(dòng)鐵芯吸合，打開主閥塞上的泄壓孔，同時(shí)帶動(dòng)主閥塞開啟，介質(zhì)流通。故介質(zhì)無壓力主閥塞靠線圈的吸力開啟，介質(zhì)有壓力的情況下，主閥塞靠壓差開啟。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)及效果評價(jià)

2.1 試驗(yàn)井總體情況

氣井產(chǎn)水后，使得流入井的滲流阻力和氣液兩相管流總能量損失增大，隨著水侵的日益加劇和生產(chǎn)的進(jìn)行，氣藏自噴能量減弱［1］。泡沫排水采氣工藝由于其工藝最簡單、成本最低、現(xiàn)場應(yīng)用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，一般成為氣田排水采氣的首選。為了評價(jià)該工藝在蘇里格氣田的適應(yīng)性，先后開展了8口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，增產(chǎn)效果較好（表2）。

表2 平衡罐加注泡排劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 典型井效果分析

A井于2009年11月21日投產(chǎn)，2014年2月后因井筒積液原因?qū)⑸a(chǎn)制度調(diào)整為間開生產(chǎn)，每天平均生產(chǎn)4 h，平均油套壓差4.76 MPa，平均日產(chǎn)氣量0.2618×104m3/d。自2014年6月19日至7月1日，對該井共加注泡排劑7次，累計(jì)加注305 L泡排劑溶液（表3）。

現(xiàn)場試驗(yàn)表明，現(xiàn)場累計(jì)加注時(shí)間280 min，共加注305 L泡排劑溶液，加注速度大約為65.4 L/h。通過對比分析試驗(yàn)前后數(shù)據(jù)知：試驗(yàn)過程中的平均油套壓差比試驗(yàn)前降低了2.06 MPa,平均日產(chǎn)氣量增加了0.4176×104m3/d,平衡罐加注泡排劑試驗(yàn)的增產(chǎn)效果較好（表4）。

表3 平衡罐加注泡排劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

表4 A井試驗(yàn)效果數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論

（1）平衡罐與氣井井筒處于一個(gè)壓力系統(tǒng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)依靠重力作用將泡排劑溶液加注到氣井井筒的功能。

（2）平衡罐自動(dòng)加注泡排劑工藝具有操作簡單、地面設(shè)備的自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與泡排劑加注工藝的有效結(jié)合，相對于人工加注泡排劑工藝，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1李慶軍.天然氣井泡排棒投放新技術(shù)投放應(yīng)用與研究[J].鉆采工藝，2014（3）:67-69.

2楊川東．采氣工程［M］．北京:石油工業(yè)出版社，1997．

3裘湘瀾．氣井排水采氣工藝原理及應(yīng)用［J］．油氣田地面工程，2010，29（5）:15－16．

4李文魁，周廣厚，畢國強(qiáng)，等．澀北氣田排水采氣優(yōu)選模式［J］．天然氣工業(yè)，2009，29（9）:60－63．

5田偉，賈友亮，陳德見，等．氣井泡沫排水智能加注裝置［J］．石油機(jī)械，2012，40（9）:23－25．

（修改回稿日期2015-05-20編輯文敏）

中國石油集團(tuán)（股份）公司重大科技專項(xiàng)（編號：2008B-1103）“蘇里格低滲氣藏有效開發(fā)技術(shù)攻關(guān)及現(xiàn)場試驗(yàn)”的部分成果。

馬海賓，男，1984年出生，學(xué)士學(xué)位，工程師；現(xiàn)從事采氣工藝技術(shù)研究工作。地址：(710018)陜西省西安市未央?yún)^(qū)鳳城四路73號長慶油田蘇里格大廈。電話：（029）86978159。E-mail:mhbin_cq@petrochina.com.cn