气井柱塞气举排水采气工艺探究和应用

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气井柱塞气举排水采气工艺探究和应用　　【摘要】柱塞气举排水采气法是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。【关键词】气田柱塞气举工艺系统压力柱塞气举排水采气法是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。一、工艺原理6 柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体“滑脱”效应，增加间歇气举效率。将整个生产周期划分为首尾相接的三个阶段：柱塞上升，柱塞下降，压力恢复。柱塞上升：控制器打开，柱塞及液体段塞开始向上运动时：①空气体下降：柱塞、柱塞上部的液体段塞及油管内的液体向上运动，环空内的液体和气体向下流动，直到气液界面到达油管管鞋处为止。②气体上升：柱塞、柱塞上部的液体段塞及柱塞下面的液体在上行的泰勒泡的气体膨胀作用下向上运动。③液体段塞充满油管：柱塞、柱塞上部的液体段塞继续向上运动。漏失特性由柱塞和液体段塞的相对速度来控制。④液体段塞产出：部分液体段塞进入生产管线，余下的液体和柱塞加速上行；柱塞下降。只要柱塞进入捕捉器前，控制器关闭，即宣布这一阶段开始。柱塞迅速加速下落直到达到一个恒定的下降速度。若井底流压小于油藏压力，油藏流体可流入井筒。在第一阶段中漏失的液体在井底聚集起来成为下一循环液体段塞的一部分；压力恢复。柱塞到达井底的缓冲弹簧。流体（气体和液体）从油藏流入井筒。液体在井底聚集以增加液体段塞的体积；气体使环空增压，直到达到设定的最大压力。这时控制器打开，新的举升周期宣告开始。二、实施步骤6 针对地层能量足够，但因水淹无法进站的井，进行井筒举水，以段塞流的形式将水定期举到井口，防止井筒积液产生的回压导致气井无法生产.研发井口装置、游动活塞、井下定位器、投捞系统等。时间控制器：核心部件，控制柱塞运行、接收和处理信号。主要功能：①设置开井、关井循环和延时程序；②传送已设定好的相应模式信号；③接收由到位传感器传送柱塞到达地面的信号调配。气动阀：控制井的开闭。气体分湿管：给气动阀提供气源，防喷管：含柱塞捕捉器，可检查柱塞；含弹簧加载可拆卸帽盖及缓冲器，防止柱塞冲击。到位传感器：感觉柱塞到达并将柱塞到达信号传递到控制器。柱塞：带弹簧片的钢制柱体，外形为圆柱体。外径变化范围58.5～62mm，重量4kg，长度40cm。功能：①在井下天然气恢复压力的作用下以段塞方式将液体举出井口，滑脱损失小；②防止在油管内壁结盐、蜡或垢。井下缓冲弹簧：防止柱塞下落硬性冲击油管内限位装置三、系统压力与条件气井从气层中深到一级节流由a（水柱）、b（气柱）、c（沿程管损）、d（回压）四段压力组成。当压力平衡时有如下的等式：P平衡=a+b+c+d要使气井生产，井底流压（P流压）要大于P平衡。即：P流压≥P平衡+0.8MPa，就是说：井底流压要比系统平衡时的压力大0.8MPa以上时，井筒内才能产生流动，气井才能生产。四、前期试验利用进口柱塞试验，目的是掌握工艺原理、总结操作方法。**井采用游动活塞气举排液前，该井因积液过多而停产。采用游动活塞气举排液后，平均日产气4671m3，日产水3.44m。由该井采6 气曲线也可以看出，游动活塞气举取得了较好的排液效果。**井利用开3小时关1小时的工作制度，在开始时的生产比较正常，由于该井的能量不足，后期产量越来越低直到停产，后面将柱塞捞出，但打捞井下定位器时，在576米遇阻，放空后井口油压下降止0，判断是出砂。该井的试验中，井口必须改为如图示的流程。根据下游动活塞之后的生产情况可以判断，游动活塞排水采气技术排液过程中取得了一定的效果。根据起出游动活塞的情况可以看出，砂对游动活塞有所影响。在运行一段时间后，应用效果不理想的原因是328m处遇阻，致使游动活塞无法上下行，从而导致排液效果变差。问题有：井口改动的部件较多，投资高，维护操作不方便。操作管理有一定的难度：井口设备复杂，需要配备太阳能供电，气动阀时有冰堵的现象，同时容易刺坏，起不到关闭的作用。气动阀需要干净的气源来控制。不能使用现有的井口保护器。频繁的开关井对气层有所影响，气井激动容易出砂。这种柱塞易被砂卡。在运行中，砂子进入侧面缝隙后失去回位功能，这样易出现卡阻情况后不能再次回落。在以上试验的基础上研发游动活塞的主要部件和工具，内容有：井口防喷装置，耐压30MPa。游动活塞及工具的结构设计，防止砂卡。井下定位系统。投放、打捞、捕捉系统。6 返回撞击缓冲器：用于平时生产，功用是将游动到井口的游动阀的阀芯打开，有泄压、缓冲、压力表安装等功能。捕捉器是在需要将游动阀取出时在井口回收游动阀的装置，可用于投放、打捞等不同的作业。游动阀：主要由捕捉头、阀体、阀芯、配重杆、密封环等组成。井下定位器：使用江汉生产的接箍式空心定位器和卡瓦式。对比两者的使用性能，试用中发现：对于投送，两种定位器虽有不同，但也比较容易操作；对于打捞，接箍式卡定器的成功率比卡瓦式卡定器低。因此，选择易于打捞的卡瓦式定位器。通过井口装置，实现对游动活塞的投放，游动活塞下入到井下定位器处，底部遇阻，在重力的作用下内阀关闭气流通道，在天然气的压差下，上行，并将游离水收集，同时举升到井口，到井口后，在井口装置的作用下打开内阀，气流通道打开，游动活塞在重力的作用下下行，如此反复上下运行，将井筒中的水间歇排出。返回撞击缓冲器：用于平时生产，功能是将游动到井口的游动阀的阀芯打开，有泄压、缓冲、压力表安装等功能。捕捉器是在需要将游动阀取出时在井口回收游动阀的装置，可用于投放、打捞等不同的作业。游动活塞作为唯一易损件，可在井口自动捕捉或极易手工捕捉，容易从一口井起出转向另一口井，不需立井架，检查、维修或更换都很方便。另外井下所有设备可用测试车钢丝绳起出，不需起油管，作业比较简单。投资少，与有杆泵、泡排相比，初期投资费用低，6 运行费用低，不需能源供给。游动活塞排水采气，举升井筒积液，具有稳定产量和提高举升效率的优点，解决了砂卡的问题。由于气藏物性较差、部分气井出现带水带砂生产，个别气井因出水无法生产。针对气井可实现：气井排水采气间歇气举井的生产高气液比气井的生产气井井筒的清砂、除垢。6