柱塞气举排水采气工艺在大牛地气田的应用.pdf

石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报) 2 0 0 9 年 4 月第 3 1 卷第 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y( J ． J P I ) A p r ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 2 3 5 1 柱塞气举 排水 采气工艺在大 牛地气 田的应用 何云 ，张文洪 郑 峰 ，李冰毅 ( 中石化 华北分 公司 第一采气厂， 陕西榆林 ’ 。 。 。 。 ) [ 摘要]为验证柱塞气举工艺在大牛地气田推广的可行性 ，在 D 1 1 — 7 4井进 行 了柱塞 气举排 水采 气工 艺试 验。介绍 了柱塞 气举 的工作原理和工 艺参数计算方 法，并介 绍 了该 气井现场 工 艺试验 情况 ，分 析认 为柱 塞气举排 水采 气工艺可 以在 大牛地 气田推广。 [ 关键词]大牛地 气 田；柱 塞气举；排水采气 ；井筒积液 [ 中图分 类号]TE 3 7 5 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0— 9 7 5 2( 2 0 0 9 )0 2— 0 3 5 1 —0 3 大 牛地气 田属低 渗一 特 低渗 气藏 ，且气 井普遍 产水 。 目前 生 产井 中 日配产低 于 1 i 0 IT l 。的井 占总 井 数的 4 9 ，靠 自身能量不足以将井筒液体全部带出，井筒都有不同程度的积液 ，影响 了气井生产 。为 了摸索适合大牛地气 田的排水采气工艺，对 D1 — 1 — 7 4井进行了柱塞气举试验 ，并优化了生产制度 。 1 柱 塞气举工艺原理 柱 塞气举 是 间歇气 举 的一种 特殊形 式 ，原理是 利用 柱 塞在举 升气 和采 出液 之间形 成 一机 械界 面 ，因 而减少了滑脱损失 ，起到助排的效果。同一般的间歇气举相 比，它能更有效地利用气体的膨胀能量 ，提 高举升 效率 。通过 该工 艺在 我 国各大气 田的试验 研 究 ，证 实 柱 塞气 举适 用 于产 液 量 小 于 5 0 m。 ／ d 、气 液 比大 于 5 0 m。 ／ m。 、带 液能 力较 弱 的 自喷生 产井 h 。 2 柱 塞气举工 艺参数 的设计 2 ． 1最小 工作套 压 当柱塞以上液面到达井 口时所对应的井口套压即为最小工作套压 。而且 ，此时的井 口油压近似为分 离器压力 ( 忽略分离器的压力波动和气体在集输管线中的流动摩阻) 。于是 ，给定卡定器位置和周期排 水 量下 的最小 工作套 压 “ 为 ： P i 一 P h + PL H+ PI ， F+ Pg + Pg f + Mp g ／ l O ／ A 一 Pg ( 1 ) 式 中 ， P i 为最小 工作 套压 ， MP a ； P h 为井 口压力 ， MP a ； P I H为液 段静 液柱 压力 ， MP a ； P r为液段 运 动摩 阻损 失压力 ， MP a ； P 为 油管 内静 气柱 压力 ， MP a ； P 为 油管 流动摩 阻 损失 压 力 ， MP a ； P 为环 空 内静 气 柱压力 ， MP a ； MP为柱塞质量， 5 ． 7 5 k g ； A 为油管内横截面积， m。 ； g为重力加速度 ， 9 ． 8 1 m／ s 。 。 2 ． 2最大工 作套 压 根据最小工作套压和管柱尺寸以及环空中气体膨胀 ，可 以计算平均工作套压。忽略气体膨胀时其偏 差系数的差异 ，按气体定律得到最大工作套压的计算公式 ： P ⋯一 ( + 会 ) ( 2 ) 式中， A 为油套环空横截面积， I T I 。 [ 收稿日期]2 0 0 9 一O 1—0 z [ 作者简介]何云 ( 1 9 8 2一 ) ，男 ，2 0 0 4年大学毕业 ，助理工程 师 。现主要从事天然气开采技术研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 5 2 石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报) 2 0 0 9年 4月 2 ． 3 柱塞 上行 时 间 L r r T 一 1 "2 c ( 3 ) V “ 式 中 ， T 为 柱 塞的上行 时 间 ， s ； H。 为卡定器 下人深 度 ， m； V 为柱 塞 的上行 速度 ， m／ s 。 2 ． 4 柱 塞在气 中下 落时 间 和 在液 中下落 时间 T d g一 ( H 一 HL ) ／ vd g ( 4 ) T d L— HL ／ d I _ ( 5 ) 式 中， rr d 为柱塞在气体中的下行时间， S ； T d 。 为柱塞在液体 中的下行时间， s ； d g 为柱塞在气体中的下行速 度 ， m／ s ； V d 为柱 塞在 液体 中的下行 速度 ， m／ s ； H 为井筒 液面 深度 ， m。 2 ． 5柱 塞运动 速度 表 1总结 了 F o s s — Ga u l( 1 9 6 5年 ) 、T i m B a r r y ( 1 9 8 8年 )和长 庆气 田柱 塞气举 井 中柱 塞 运动 的现 场 实测数据：柱塞上行速度 、柱塞在气体和液体中下落速度。因此在设计时应根据各油 田柱塞气举井的现 场实测 数据确 定柱 塞运 动速度 。 表 1 柱塞运动的现场实测数 据表 2 ． 6 柱塞 运行 的最大周 期 完成一个工作周期所需的时间由开井时间和关井时间两部分组成 。开井时间包括 ：①柱塞从卡定器 处 上升到地 面 的时间 ；② 柱塞停 留在井 口，敞喷放 气生产 的 时间 。关井 时间包 括 ：①柱 塞在气 柱 中下落 的时间；②柱塞在液柱 中下落的时间；③柱塞在卡定器上的停 留时间。 工作周期 数 为 ： N。一 璺 ( 6 ) 丁 + T d +T d 。 十 丁 p + T p 、 式 中 ， N 为工作 周期数 ， 周 期 ／ d ； T 为 柱塞在井 口的停 留时间 ， s ； T 为柱 塞在 卡定 器上 的停 留 时间 ， s 。 柱塞在井 口和在卡定器上的停留时间，应根据地层气液 比的高低来决定 ，并根据实际生产情况进行 调整 。对高气液 比的气井 ，延长柱塞在井 口的停留时间，有利于排水采气，柱塞可不在卡定器上停留， 停留时间可根据周期放气量的大小进行估计。对低气液 比的气井，只有延长柱塞在卡定器 上的停 留时 间，才能使套压恢复到足够高 ，柱塞可不在井 口停 留。柱塞不在井 口和卡定器上停 留时 ，工作周期数 最 大 。 3 实例分析 3 ． 1生产情 况 D 1 — 1 — 7 4井是大牛地气 田的一 口低产、气水同产井，试验前该井携液能力差 ，井筒积液严重 ，具有 代表性 。该井配产 0 ． 3 X 1 0 m。 ／ d ，试验前定产量生产 9 8 d ，累计产气 2 9 ． 7 1 0 m。 ，累计产水 4 1 ． 2 m。 ， 不产油；最大油压 1 8 ． 2 MP a ，最小油压 1 0 ． 4 MP a ，最大套压 2 0 ． 6 MP a ，最小套压 1 6 ． 5 MP a 。油套压差 一 直居 高不 下 。 3 ． 2 工艺参 数设 计结 果 2 0 0 8年 1 O月对该井下柱塞限位装置 ( 井内 2 5 0 9 m处) ，并对井 口流程进行改造 ，安装井 口柱塞控 制器、气动薄膜阀等装置。并根据该井井身结构参数和各生产参数进行柱塞运行设计，结果见表 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l卷第 2 期 何云等 ：柱塞气举排水采气工艺在大牛地气 田的应用 3 5 3 4 8 ． 3 4 6 ． 3 4 5 ． 3 4 4 ． 3 5 6 ． 7 5 7 ． 4 5 8 ． 2 5 9 ． 4 0 ． 2 2 5 0 ． 2 5 7 0 ． 2 9 7 o ． 3 5 2 1 7 3 2 1 9 7 8 2 2 8 3 2 7 1 0 0 ． 9 2 0 ． 7 7 0 ． 5 9 O ． 4 5 0 ． 7 1 0 ． 59 o ． 45 7 0 ． 27 3 ． 3工艺效 果评价 D 1 — 1 — 7 4井于 2 0 0 8年 1 1月 7日启动柱塞气举 ，在 随后 的 1 1 2 d中共计试验 了 6种工作制度 。根据 D1 — 1 — 7 4井柱塞气举前后的各项生产参数分析 ，柱塞气举试验达 到了令人满意 的效果 。在试验 的 1 1 2 d 中，6 种 工作制 度 的试验 结果 表 明 ：① 排液 效 果 较 明显 。柱 塞气 举 前 平 均排 液 量 0 ． 4 2 m。 ／ d ，停举 后 平 均排液量 0 ． 2 5 m。 ／ a 。试验中平均排液量达 0 ． 8 4 m。 ／ d ，最高排液量 1 ． 3 2 m。 ／ d 。②增产效果较明显 。柱 塞气举 前平均 产气 量 3 0 3 0 m。 ／ d ，停举 后 平 均产 气 量 3 1 2 4 m。 ／ d 。试 验 中平 均 产 气 量 达 6 0 5 0 m。 ／ d ，最 高 产气量 7 9 9 2 m。 ／ d 。③在保证较高产气量 的同时又保持了地层能量 ，使该井长期稳产有 了保障 。柱塞气 举 前平 均 套 压 1 7 ． 9 5 MP a ，停 举 后 平 均 套 压 1 9 ． 5 MP a 。 试 验 的 平 均 套 压 1 8 ． 6 8 MP a ，最 高 套 压 1 9 ． 4 1 MP a 。④该 井试 验 的 6种工作 制 度 中 ，合 理 柱 塞 气举 工 作 制 度 是 制 度 6 ，即 每 天 2开 2关 ，每 次 开井 1 ． 5 h ，4 mm气嘴控制流量。与制度 5相比，产气量 、产水量分别减少了 2 7 ． 4 和 2 7 ． 3 ，但是油 压和套压都呈现上涨趋势 ，油套压差保持在 1 ． 5 MP a 左右 ，并且每次开井前油压和套压都能分别恢复到 1 5 ． 5 MP a和 1 8 MP a以上 ，说 明地层 能量 维持 得较 好 。从气 井 长期 稳 产 来考 虑 ，制 度 6更合 理 。⑤ 柱 塞 气举设计计算结果与现场试验情况相符 ，说明此次提出的柱塞气举设计分析方法合理可行 ，可用于大牛 地气田的柱塞气举设计分析 。⑥该井停止柱塞气举试验 ，按配产 0 ． 3 X1 0 ‘ m。 ／ d的连续生产制度 ， 日均 出液量 0 ． 2 5 m。 ，油套压 差 由停止 柱 塞气举 时 的 1 ． 3 MP a 升 至 7 MP a 。可 见该 井按 配产 连 续生 产 不能 有效 排 液 。 4 结 论 1 )采用柱塞气举排水采气工艺 ，能够有效地排除井筒积液，提高气产量。 2 )通过选用合理的生产制度能够保持地层能量 ，延长气井稳产时间。针对大牛地气田低渗的特点， 柱塞气举的设计和工作制度的调整应考虑有效合理利用地层能量。 3 )D 1 — 1 — 7 4井是大牛地气田典型的低产 、气水 同产井 ，试验的成功证 明了柱 塞气举 可以作 为该气 田排水采气工艺之一 ，为该工艺的推广应用提供 了宝贵的经验。 [ 参考文献] [ 1 ]张金 良，吴晓东 ，吕明才，等 ．智能柱 塞气举排液采气技术与应用 E J 3．石油天然气学报 ，2 0 0 5 ，2 7 ( 5 ) t 6 5 2 ～6 5 5 ． [ 2 ]任彦兵，张耀刚 ，蒋海涛 ．柱塞气举排 水采气工艺技术在长庆气 田的应用E J ]．石 油化工应用 ，2 0 0 6 ，2 5( 5 ) ：2 6 ～3 O ． [ 3 ]申健 ，强彦龙 ，陈献 翠，等 ．柱塞气举排液采气工艺技术研 究与应 用 [ J ]．内蒙古石油化 工，2 0 0 5 ，3 1( 8 ) ：l l 2 ～1 1 3 ． [ 4 ]李长 书 ．智 能柱塞气举采油工艺在塔河油 田的应用 E J 2．石油钻探技术 ，2 0 0 0 ，3 O ( 3 ) ：5 5 ~5 7 ． [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m