柱塞氣舉排水采氣工藝適應(yīng)性與改進(jìn)策略

劉應(yīng)青

摘 要： 柱塞氣舉是間歇?dú)馀e井最有效的生產(chǎn)方式 ，它能夠減少氣體穿過液體段塞所造成的滑脫損失 ，提高舉升效率。柱塞氣舉影響因素分為動力、阻力和體積三大因素，利用柱塞氣舉動態(tài)模型分析了各種因素變化對柱塞氣舉的作用及其它們的限制條件。柱塞氣舉排水采氣法是利用氣井自身能量推動油管內(nèi)的柱塞舉水，生產(chǎn)過程中可以不動用其他生產(chǎn)設(shè)備，大大降低了生產(chǎn)成本。柱塞作為密封界面分開舉升氣體和液體，減少液體回落，防止氣體竄流，有效提高舉升效率。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)氣井；氣體竄流；柱塞氣舉排水采氣法；舉升效率；配套工藝

柱塞氣舉排水采氣法是利用氣井自身能量推動油管內(nèi)的柱塞舉水，不動用其他生產(chǎn)設(shè)備，大大降低了生產(chǎn)成本。柱塞作為密封界面分開舉升氣體和液體，減少液體回落，防止氣體竄流，有效提高舉升效率。柱塞地層能量是影響產(chǎn)能的關(guān)鍵，當(dāng)?shù)貙幽芰抗?yīng)不足時，需要人工注氣補(bǔ)充能量，下柱塞時先降低井筒內(nèi)的液柱高度，恢復(fù)一定的油壓提高井的舉升能量。對于結(jié)蠟、結(jié)垢嚴(yán)重氣井，柱塞氣舉排水采氣法由于上下柱塞往復(fù)運(yùn)動，干擾破壞了蠟晶的形成。某氣田位于柴達(dá)木盆地構(gòu)造帶上。表現(xiàn)為儲層疏松易出砂，結(jié)蠟嚴(yán)重、含氣層段多的特點(diǎn)?？v向上表現(xiàn)為砂泥巖互層、氣水層互層，致使單個地層容易岀砂，特別是大壓差高產(chǎn)井和產(chǎn)水井岀砂現(xiàn)象較為普遍，影響氣井生產(chǎn)能力的發(fā)揮。由于氣藏物性較差，部分井出砂出水嚴(yán)重，無法正常生產(chǎn)，柱塞氣舉排工藝配套工藝可實(shí)現(xiàn)：氣井排水采氣間歇?dú)馀e井的生產(chǎn)高氣液比氣井的生產(chǎn)氣井井筒的清砂、除垢。

1 柱塞氣舉排水采氣法工藝原理

柱塞氣舉排水法利用柱塞作為密封界面，依靠地層能量推動柱塞往復(fù)運(yùn)動，減少滑脫效應(yīng)的產(chǎn)生，增加舉升效率，將整個生產(chǎn)周期劃分為首尾相接的三個階段：柱塞上升，柱塞下降，壓力恢復(fù)。1）柱塞上升階段。控制器打開，液柱向上運(yùn)動，空氣體下降：環(huán)空內(nèi)液體和氣體向下流動，最后氣體和液體分界面上到管鞋位置?？諝怏w上升：依靠泰勒泡氣體膨脹作用，液體繼續(xù)上行；液體上行段塞充滿油管，漏失量的大小由段塞活動速度控制。部分液體開始進(jìn)入生產(chǎn)管線，柱塞液柱加速上行。2）第二階段為柱塞下降。柱塞待進(jìn)入捕捉器，

控制器關(guān)上，柱塞加速下落最后達(dá)到勻速下降。若井底流壓小于油藏壓力，油藏流體可流入井筒。在第一階段中漏失的液體在井底聚集起來成為下一循環(huán)液體段塞的一部分。3）第三階段，壓力恢復(fù)。柱塞下落到達(dá)緩沖彈簧位置，氣液混合物流入井筒，液體流入井底增加段塞體積，氣體增加環(huán)空壓力，最后達(dá)到最大壓力，控制器開啟，下一周期開始。

2 柱塞氣舉排水采氣法實(shí)施步驟

對于地層能量充足的氣藏，實(shí)施井筒舉水措施。以段塞流的方式將水舉升到生產(chǎn)管線，避免井筒積液產(chǎn)生回壓影響正常生產(chǎn)。研發(fā)井口裝置、游動活塞、井下定位器、投撈系統(tǒng)等。時間控制器：核心部件，控制柱塞運(yùn)行、接收和處理信號。主要功能：①設(shè)置開井、關(guān)井循環(huán)和延時程序；②輸送模式信號；③接收由到位傳感器傳送柱塞到達(dá)地面的信號調(diào)配。 氣動閥：控制井的開閉。氣體分濕管：給氣動閥提供氣源，防噴管：⑴含柱塞捕捉器，可檢查柱塞；⑵含彈簧加載可拆卸帽蓋及緩沖器，防止柱塞沖擊。到位傳感器：感覺柱塞到達(dá)并將柱塞到達(dá)信號傳遞到控制器。 柱塞：帶彈簧片的鋼制柱體，外形為圓柱體。外徑變化范圍58.5～62mm，重量4kg，長度40cm。功能：① 在井下天然氣恢復(fù)壓力的作用下以段塞方式將液體舉出井口，滑脫損失??；②防止在油管內(nèi)壁結(jié)鹽、蠟或垢。井下緩沖彈簧：防止柱塞下落硬性沖擊油管內(nèi)限位裝置。

3 前期試驗(yàn)

利用進(jìn)口柱塞試驗(yàn)，目的是掌握工藝原理、總結(jié)操作方法。**井氣井柱塞氣舉排水采氣后，平均日產(chǎn)氣4671m3，日產(chǎn)水3.44m。由該井采氣曲線也可以看出，游動活塞氣舉取得了較好的排液效果。*井利用開3小時關(guān)1小時的工作制度，在開始時的生產(chǎn)比較正常，由于該井的能量不足，后期產(chǎn)量越來越低直到停產(chǎn)，后面將柱塞撈出，但打撈井下定位器時，在576米遇阻，放空后井口油壓下降止0，判斷是出砂。該井的試驗(yàn)中，井口必須改為如圖示的流程。根據(jù)下游動活塞之后的生產(chǎn)情況可以判斷，游動活塞排水采氣技術(shù)排液過程中取得了一定的效果。根據(jù)起出游動活塞的情況可以看出，砂對游動活塞有所影響。在運(yùn)行一段時間后，應(yīng)用效果不理想的原因是328m處遇阻，致使游動活塞無法上下行，從而導(dǎo)致排液效果變差。問題有：井口改動的部件較多，投資高，維護(hù)操作不方便。操作管理有一定的難度：井口設(shè)備復(fù)雜，需要配備太陽能供電，氣動閥時有冰堵的現(xiàn)象，同時容易刺壞，起不到關(guān)閉的作用。氣動閥需要干凈的氣源來控制。不能使用現(xiàn)有的井口保護(hù)器。頻繁的開關(guān)井對氣層有所影響，氣井激動容易出砂。這種柱塞易被砂卡。在運(yùn)行中，砂子進(jìn)入側(cè)面縫隙后失去回位功能，這樣易出現(xiàn)卡阻情況后不能再次回落。在以上試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研發(fā)游動活塞的主要部件和工具，內(nèi)容有： 井口防噴裝置，耐壓30MPa。游動活塞及工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止砂卡。井下定位系統(tǒng)。投放、打撈、捕捉系統(tǒng)。

返回撞擊緩沖器：用于平時生產(chǎn)，功用是將游動到井口的游動閥的閥芯打開，有泄壓、緩沖、壓力表安裝等功能。捕捉器是在需要將游動閥取出時在井口回收游動閥的裝置，可用于投放、打撈等不同的作業(yè)。游動閥：主要由捕捉頭、閥體、閥芯、配重桿、密封環(huán)等組成。井下定位器：使用江漢生產(chǎn)的接箍式空心定位器和卡瓦式。對比兩者的使用性能，試用中發(fā)現(xiàn)： 對于投送，兩種定位器雖有不同，但也比較容易操作；對于打撈，接箍式卡定器的成功率比卡瓦式卡定器低。因此，選擇易于打撈的卡瓦式定位器。依靠井口裝置，實(shí)現(xiàn)活塞自由投放，游動活塞下行井下定位器處，底部遇阻，在重力的作用下內(nèi)閥關(guān)閉氣流通道，在天然氣的壓差下，上行收集游離水，到達(dá)到井口后，井口裝置發(fā)揮作用，內(nèi)閥打開，氣流通道隨之打開，游動活塞受重力影響下行，通過往復(fù)上下運(yùn)行，排出井筒中的積水。返回撞擊緩沖器：平時生產(chǎn)時，打開井口的游動閥的閥芯，可起到泄壓、緩沖、壓力表安裝作用。捕捉器：取出回收游動閥裝置，在投放、打撈施工中應(yīng)用。

4 結(jié)束語

游動活塞是容易損壞部件，可以再井口獲取，可以換井使用，維修、更換非常方便，不需要作業(yè)立架子，其余井下設(shè)備可以測試車鋼絲繩起出，不需起油管，施工比較簡單。與其他工藝比較，成本小，施工方便，具有穩(wěn)定產(chǎn)量和舉升效率高的優(yōu)點(diǎn)，解決了砂卡的問題。

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