防上顶自卸荷排水采气工具研制与应用.pdf

2 0 1 2年第 4 1 卷 第 1 O 期 第 7 9页 石油 矿 OI L FI ELD 场 机 械 EQUI P MENT 2 0 1 2 ， 4 1 ( 1 0 )： 7 9 ～ 8 O 文 章 编 号 ： 1 0 01 — 3 4 8 2( 2 01 2) 1 0 一 O 07 9 — 02 防上顶 自卸荷排水 采气 工具研制 与应用 杨旭东 ． 一 。 于志刚 。 ， 肖述琴 -一 。 卫亚 明 - 。 ( 1 ． 长庆油 田公 司 油气 工艺 研究 院 ， 西安 7 1 0 0 1 8 ； 2 ． 低 渗透油气 田勘探开发国家工程实验室 ， 西安 7 1 0 0 1 8 ) 摘要 ： 苏里格 气 田广泛 应 用井 下节流 器生 产 ， 部 分 气 井在 节流 器 以上 存 在 严 重积 液 ， 无 法采 用 物理 化学排水采气． 7 - 艺， 而传统的机械排水采气工艺存在设备 结构复杂、 技 术难度大、 费用高等不足。 根 据 柱 塞 气举 排 水采 气技 术原理 ， 设计 了 1种 可 以利 用钢 丝 绳作 业 的举 液 柱 塞 。此 工 具 可 以将 井 下节流器以上轻微积液 1次举到地面生产管线， 多次作业可以把严重积液举 出。举液工艺费用低 ， 操作 方便 ， 排 水 效果 明显 ， 应 用前 景 广 阔。 关键 词 ： 气 井 ； 排 水采 气 ； 工具 中图分 类号 ： T E 9 3 3 ． 5 0 3 文献标 识码 ： B De v e l o p m e nt a nd Ap pl i c a t i o n o f Dr a i n a g e Ga s Re c o v e r y To o l wi t h Ant i - t o p a n d Du m p Lo a d YANG Xu — d ong ， YU Zhi — ga n g ， XI AO S hu — q i n ， W EI Ya — mi n g ’ ( 1 ． Oi l＆ Ga s Te c h n o l o g y I n s t i t u t e， Ch a n g q i n g Oi l Fi e l d Co mp a n y， Xi ’ a n 7 1 0 0 1 8 ， Ch i n a； 2 ． Na t i o n a l En gi n e e r i n g La b o r a t o r y f o r Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o pme n t o f L0 w- Pe r mP n b i l i t Oi l 8 L Ga s Fi e l d s ， Xi ’ 以 n 7 1 0 0 1 8， Ch i ) Ab s t r a c t ： Th e s l i p — t y p e d o wn h o l e t h r o t t l e i s u s e d wi d e s p r e a d i n g a s we l l s i n t h e S u l i g e g a s f i e l d ， a nd l i q u i d ho l ds e m e r g e ov e r i t i n ma ny we l l s ． Su c h we l l s c a nno t be t a ke n t he t r a di t i on a l ph ys i c a l c he mi s t r y d r a i ni ng me t h od， a nd t he t r a d i t i on a l m e c ha ni c a l e q ui p m e nt i s c o mpl e x， t e c hn ol o g y d i f f i — c u l t ．Ac c o r d i ng t o t he pl u ng e r o f ga s l i f t t e c h no l o gy p r i nc i pl e， a s p e c i a l t o o l i s d e s i g ne d whi c h p owe r i s p r o v i de d by wi r e r o pe f o r d r a i ni ng l i q u i d h ol d ．The t oo l c a n be l i f t l e s s l i q ui d ho l d t o t he g r o un d pr o du c t i o n l i n e o nc e a n d mo r e wi t h m a ny t i m e s ． I t s p r oc e s s c os t i s l O W a nd e f f e c t o b vi ou s， S O i t m a y ha v e mor e a p pl i c a t i o n i n t he f ut u r e ． Ke y wo r d s： g a s we l l ； d r a i na ge ga s r e c o v e r y； t o ol 在天然气开采 中后期 ， 井底能量不足以将气层 产 出的水 携带 至地 面 ， 井 筒将 出现 积液 ， 增 大对地 层 的回压， 并 限制其生 产能力 ， 最终会将气层 完全压 死 ， 严重时导致关井[ 1 ] 。目前 ， 苏里格气 田广泛应用 井下节流器生产 ， 部分气井在节流器以上存在严重 积液， 导致气井被完全压死 。此类井 由于有井下节 流器 ， 且气井能量低 ， 无法采取物理化学排水采气工 艺， 而传统的机械排水采气工艺存在设备结构复杂、 技术难度大、 费用高 等问题 ， 不适合 在苏里格气 田 应 用 。 1 设 计 思 路 柱塞气举排水采气技术是利用气井 自身能量将 作为气液之间机械界面 的柱塞向上推动 ， 并使其上 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 4 — 1 2 专利技术 ： 防上顶 自卸荷排液工具( Z L 2 O 1 O 2 O 6 7 O 9 7 O ． X) 作者简 介 ： 杨旭东 ( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 山西五寨人 ， 工程 师 ， 硕士 ， 2 0 0 7年毕业 于中国石油大 学( 北 京) 油气井 工程专业 ， 主要 从事 采气工艺研究 ， E — ma i l ： y a n g x u d o n g — c q @p e t r o c h i n a ． c o rn． c n 。 石 油矿 场机 械 2 O 1 2 年 1 0月 液 体带 出井筒 的一 种工 艺技术 ] 。由于节 流器 以上 严 重积 液 的气井 自身 能 量 不 足 ， 无 法 将 柱 塞及 液体 向上推动， 而钢丝绳作业可以给柱塞提供动力。针 对现有柱塞无法施加外力的情况 ， 设计 了一种可以 利 用 钢丝绳 作业 的举 液柱塞 。 2结构及工作原理 防上 顶 自卸荷排 水采 气工 具结构 如 图 1 。 1 连接颈 ； 2 - - 主体 ； 3 卡 瓦； 4 一钢球 ； 5 一 阀座 ； 6 —0形密封圈 ； 7 一胶筒 ； 8 弹簧座 9 弹簧 ； 1 O 一导向头 ； 1 1 芯轴 图 1 防上顶 自卸荷排水采气工具结构 防 上顶 自卸荷 排水 采气工 具通 过钢 丝绳作 业完 成节流器以上积液举升过程 。使用前连接好举液工 具 串 ， 自上 而下 工具顺 序 为钢丝绳 、 绳 帽 、 加 重杆 、 震 击 器 、 连接 工具 、 防上顶 自卸 荷排 水采气 工 具 ] 。此 工具有 3种功能 ： 1 ) 取液举升 作业时用试井钢丝绳将防上顶 自卸荷排液工具缓慢下放 到节流器位置以上 ， 工具 从入液面到达节流器位置过程 中， 由于液体对钢球 阻力的作用 ， 钢球与阀座产生间隙， 井筒 中液体从芯 轴 中心 孔进 入 ， 通 过 钢 球 与 阀座 间隙 和 主体 的过 液 孔 ， 到 达工 具与井 壁 间隙 。 由于 胶筒 与井壁 密封 、 弹 簧通 过弹 簧座 向上 推 胶 筒将 芯 轴 卸 荷孑 L 完 全 覆 盖 、 ( ) 形 密封 圈将胶 筒 与 芯 轴 密封 ， 所 以 随着 工 具 的下 深 ， 胶筒 以上 积液 量增加 ； 此 时随着 试井 钢丝 绳上提 及 井 口针 阀的调节 将胶 筒 以上积 液举 升到地 面 。 2 ) 卸荷 向上举 升过 程 中 ， 当胶筒 以上 积 液 压力超 过 弹簧预 设 压缩 张 力 时 ， 胶 筒 随 弹簧 座 向下 压缩 弹簧 ， 此 时胶筒 相对 于芯轴 向下 运动 ， 芯轴 卸荷 孔暴 露并 与胶 筒 以上 举 升 液体 接 触 ， 胶 筒 以 上液 体 通 过芯轴 卸荷 孔 流人井 筒 内。 当胶 筒 以上积 液压力 等 于 弹簧预 设压 缩 张力 时 ， 弹簧 又 通 过 弹簧 座 使 胶 筒 完 全覆盖 芯轴 卸荷 孔 。 3 ) 防上顶 向上举 升过程 中， 当井筒气流 问 歇性 突然 增 大 ， 与此 同 时工具 上下压 差增 大 ， 工 具 主 体将迅速上串， 由于连接颈、 卡瓦与 主体相对运动 ， 连接颈 、 卡瓦由于惯性作用仍保持原上提举升速度 ， 卡瓦受 到 主体锥 面 的阻挡 ， 撑 于井 壁上 ， 使整 个工具 坐 封 于井壁 上 ， 避免工 具迅 速上 串 ， 使试 井钢 丝绳 打 折 ， 造 成井 下事故 。 3 现 场 应 用 苏 X井 于 2 0 0 8 ～ 0 7投放 井下节 流器 生产 。该 井 是产 水气 井 ， 随生产 时 问延 伸 ， 套 压不 断 升 高 ， 井 内 出现积液 ， 气井 无 法 连续 生 产 。 为 了确定 积 液 的情 况 ， 2 0 1 1 - 0 9 — 0 7对 苏 X 井 进 行 静 压 测 试 ， 在 油 管 中 约 有 4 7 0 r n积液 ， 属于 严重 积液井 。连 续 1 1 d加注 起 泡剂 ( 每 日 9时从 套 管 加 注起 泡 剂 2 0 0 L) ， 但 未 见效果 。2 0 1 1 - 1 1 — 1 3采用 防上顶 自卸荷 排 水采 气 工 具对该 井井 内节 流器 以上 液 体进 行 举 升 ， 第 1次 举 升液体 2 1 0 r n ， 第 2次举升液体 2 3 0 m。举液后油套 压差 由试验 前 3 ． 3 MP a降为 1 ． 0 MP a ， 产 气量 由举 液前 的5 5 1 7 m。 ／ d增 加 为 举 液 后 的 6 5 2 6 m。 ／ d ， 增 产 效果 明显 ， 如 图 2 。 6 O 日 4 ． 5 山 要3 ．0 趟 1 ． 5 2 Ol 0 l 举液前 举液后 H划 图 2 苏 X井举液前后效果对 比 4 结 论 1 ) 参考 柱塞 气 举 排 水采 气 技 术 原 理 ， 用钢 丝 绳 提供 柱塞 上行 的外 力 ， 设 计 了一种 利 用 钢 丝 绳作 业 的举 液工 具 。 2 ) 现场应 用 表 明 ， 此 工具 可 以将 井下 节 流 器 以上轻微 积液 1次 举 到地 面 生 产 管线 ， 严 重 积液 时 可 以多 次举液 。 3 ) 此举 液 工艺 较 其他 排 水 采 气 技 术 费用 低 、 现场操作方便 、 排水效果明显 ， 在苏里格气田排水采 气领域 中应 用前 景广 阔 。 参 考 文 献 l E l i 詹姆斯 利． 气井排水采气E M] ． 何 顺利 ， 顾岱鸿 ， 田树 宝 ， 等 译 ． 北京 ： 石 油 工 业 出 版 社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 陈晓明 ， 丁亮． 柱塞气举技术在低压 高油气 比井 中的 应用分析 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 6 ， 3 5 ( 3 ) ： 7 9 8 3 ． [ 3 ] 肖述琴 ， 于志 刚． 新 型卡瓦式 井下节流器 打捞工具研 制 及应用I- j ] ． 石油矿场机械 ， 2 O l O ， 3 9 ( 1 2 ) ： 8 1 — 8 3 ．