含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝的應(yīng)用分析

朱海偉 張濤

摘要：為徹底解決井深、小產(chǎn)氣量、小產(chǎn)水量等特點(diǎn)的含硫氣井井底積液問題，綜合考慮含硫、氣、水同產(chǎn)井的生產(chǎn)狀況及地質(zhì)特征，根據(jù)柱塞氣舉原理及特征適應(yīng)性，與泡沫排水采氣工藝結(jié)合，開展含硫氣井柱塞氣舉排水采氣工藝的研究。

關(guān)鍵詞：含硫氣井;柱塞氣舉;排水采氣;

本文通過改進(jìn)井下工具，優(yōu)化柱塞氣舉制度，自動(dòng)化啟停氣井，使氣井生產(chǎn)平穩(wěn)，克服了傳統(tǒng)的泡排工藝，排水采氣效果顯著。

1.X地區(qū)地質(zhì)概況

X地區(qū)氣田普遍含硫，尤其是石炭系氣藏，氣水井的出水特征差異大，井口壓力不斷降低，開發(fā)難度大。尤其部分具有井深、小產(chǎn)氣量（<2×104m3/d）、小產(chǎn)水量（<30m3/d）等特點(diǎn)的氣水同產(chǎn)井，傳統(tǒng)的泡排工藝已無法滿足生產(chǎn)需求。

2. 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝原理

通過對柱塞排水采氣工藝原理、工藝技術(shù)等研究，不斷優(yōu)化地面抗硫配套，逐步形成了含硫的氣水同產(chǎn)井的柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)。該工藝對延長低壓間歇?dú)饩烊荒芰可a(chǎn)期，優(yōu)化地面管理、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效提高經(jīng)濟(jì)效益，并最終提高含硫的氣水同產(chǎn)井的采收率具有重要的指導(dǎo)意義。

2.1 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝原理及要求

柱塞是柱塞氣舉組成部分，作用是分隔液體和氣體，并能在油管內(nèi)氣體的作用下上下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)柱塞的結(jié)構(gòu)，可將其分為連體式柱塞、分體式柱塞、自動(dòng)排液柱塞。柱塞氣舉是將柱塞作為氣液之間的機(jī)械界面，利用氣井自身能量推動(dòng)柱塞在油管內(nèi)進(jìn)行周期地舉液，能夠有效地阻止氣體上竄和液體回落，減少液體滑脫效應(yīng)，增加間歇?dú)馀e效率。

當(dāng)控制薄膜閥關(guān)閉時(shí)，柱塞在自身重力作用下在油管內(nèi)穿過氣液進(jìn)行下落。在關(guān)井瞬時(shí)，套壓可能下降也可能不變，套壓下降時(shí)由于套管中的氣體繼續(xù)向油管膨脹，使油套壓趨近平衡，這時(shí)油壓會(huì)相應(yīng)升高，之后套壓由地層供氣能力控制;關(guān)井初期，油壓恢復(fù)較快，之后油壓由地層供氣能力控制。柱塞下落到達(dá)井下卡定器位置處，撞擊卡定器的緩沖彈簧，液面通過柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚集。地面控制器控制薄膜閥打開，生產(chǎn)管線暢通，套管氣和進(jìn)入井筒內(nèi)的地層氣向油管膨脹，到達(dá)柱塞下面，推動(dòng)柱塞及上部液體離開卡定器開始上升，直到柱塞到達(dá)井口。開井后，氣體從井口產(chǎn)出，油壓迅速降低，柱塞逐漸加速上升;同時(shí)套管氣體進(jìn)入油管舉升柱塞，套壓下降。環(huán)空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續(xù)上行，液體到達(dá)井口后，由于控制閥節(jié)流，油壓又開始增加;當(dāng)柱塞到達(dá)井口后，油壓會(huì)繼續(xù)增加，套壓降到最小值根據(jù)設(shè)置的關(guān)井時(shí)間，地面控制器控制薄膜閥關(guān)閉生產(chǎn)管線，柱塞再次在自身重力作用下開始下落。

2.2 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝要求

1）氣井具有一定的產(chǎn)能，帶液能力較弱的自噴或間噴生產(chǎn)井。2）日排液量小于35m3。3）氣液比大于每千米260m3/m3。4）國內(nèi)一般井深H≤4100m。5）井底有一定深度的積液。6）油管完好暢通、管串上工具內(nèi)徑和油管統(tǒng)一。7）井底清潔，無泥漿等污物。

3.含硫氣井柱塞氣舉工藝優(yōu)化

結(jié)合X區(qū)塊10口含硫氣井現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)際情況，對卡定器設(shè)計(jì)的合理性、氣源連接管線、薄膜閥控制系統(tǒng)動(dòng)力氣源優(yōu)化等3個(gè)方面進(jìn)行工藝優(yōu)化，并在現(xiàn)場取得現(xiàn)場應(yīng)用。

3.1 卡定器、緩沖彈簧設(shè)計(jì)整體優(yōu)化

在X區(qū)塊實(shí)施柱塞舉升工藝的10口井中，部分井的卡定器和緩沖彈簧在井下發(fā)生位移。故障為井下工具設(shè)計(jì)缺陷所致，緩沖彈簧的密封性不好，在柱塞工藝井下工具發(fā)生位移后，將對氣井安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。有些卡定器、緩沖彈簧上設(shè)計(jì)有密封膠皮，用來起密封作用阻止液體回落。問題分析如下：

（1）卡定器是安裝在油管接近底部，不是安裝在油管的中部，基本上不存在回落問題;

（2）氣井生產(chǎn)過程中，液體從地層流入井筒再進(jìn)入油管，不然柱塞也就沒有液體可帶;

（3）膠筒的存在對鋼絲作業(yè)打撈造成一定的困難。針對卡定器、緩沖彈簧設(shè)計(jì)上存在缺陷，為確保含硫氣井的卡定器能卡得住、卡得穩(wěn)，對卡定器、緩沖彈簧進(jìn)行了改進(jìn)。借助修井作業(yè)的時(shí)機(jī)，預(yù)先在卡定器位置下入節(jié)流器工作筒，將節(jié)流器的坐放部件與緩沖彈簧整體結(jié)合，確保坐放能更加可靠。

3.2 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝中氣源管線優(yōu)化改進(jìn)

柱塞氣舉工藝在X區(qū)塊的部分井中出現(xiàn)了“高壓氣源軟管鼓泡”的現(xiàn)象，影響氣井的安全生產(chǎn)，所有實(shí)施井均被迫關(guān)閉，改為原生產(chǎn)流程開井生產(chǎn)。針對氣源管線鼓泡問題，分析認(rèn)為起泡原因是由于管線是由多層材料加工而成，加工過程中最外層和第二層之間留有空氣，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)過程中氣源軟管出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象。針對該種情況提出的解決措施是將所有高壓軟管更換成高壓不銹鋼管，確?，F(xiàn)場生產(chǎn)安全，解決了高壓軟管的安全隱患。

3.3 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝中薄膜閥控制系統(tǒng)動(dòng)力氣源優(yōu)化

X區(qū)塊實(shí)施的柱塞氣舉工藝井均為非含硫氣井，因此，采用的是普通材質(zhì)的工具，直接連接油套環(huán)空，將油套環(huán)空中的天然氣直接作為薄膜閥控制系統(tǒng)的動(dòng)力氣源。針對含硫氣井，將井口防噴管、捕捉器等關(guān)鍵部位的工具改為抗硫材質(zhì)，同時(shí)將井站凈化氣管線來氣作為薄膜閥控制系統(tǒng)的動(dòng)力氣源，以確保設(shè)備及人員的安全。

4.結(jié)論與小結(jié)

柱塞氣舉排水采氣工藝在X區(qū)塊氣井的試驗(yàn)成功，表明柱塞氣舉排水采氣工藝可以在井深、小產(chǎn)氣量、小產(chǎn)水量等特點(diǎn)的含硫氣水同產(chǎn)井中應(yīng)用。

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