長慶氣田泡沫排水數(shù)字化配套技術

賈友亮，楊亞聰，陳德見，田 偉，郭 彬

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018；3.長慶油田安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 西安 710018）

長慶氣田泡沫排水數(shù)字化配套技術

賈友亮1,2，楊亞聰1,2，陳德見1,2，田 偉1,2，郭 彬1,3

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018；3.長慶油田安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 西安 710018）

針對氣井泡沫排水采氣人工加注費用高、員工勞動強度大的問題，進行了氣井泡沫排水數(shù)字化配套技術研究與應用，研制的自動投棒裝置和自動注劑裝置，設備性能穩(wěn)定、自動化程度高，實現(xiàn)了泡排劑遠程控制自動定量加注，極大地提高了泡沫排水采氣效率。現(xiàn)場應用68口井，累計增產(chǎn)氣量810×104m3，年節(jié)約生產(chǎn)運行成本210萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為泡沫排水采氣的推廣應用提供了技術支撐。

氣井；泡沫排水；數(shù)字化；配套技術

在天然氣井生產(chǎn)過程中，常伴有地層水產(chǎn)出，隨著地層壓力不斷下降，產(chǎn)氣量逐漸降低，當產(chǎn)氣量低于氣井臨界攜液流量時，氣體無法將產(chǎn)出水全部攜帶出井筒，導致井筒積液，影響氣井正常生產(chǎn)。

泡沫排水采氣是向井筒注入一定比例的起泡劑后，在天然氣流的攪動下，使井底積液轉變?yōu)榕菽瓲盍黧w，從而降低積液密度，減小地層水的表面張力，達到舉升井筒積液的目的。該技術具有設備簡單、施工容易、見效快、不影響氣井正常生產(chǎn)等優(yōu)點，作為排水采氣主體技術在氣田得到普遍應用[1~2]。液體起泡劑主要采用柱塞泵、泡排車[3~4]加注，固體起泡劑需要人工井口加注，雨雪天氣不能按計劃定時定量加注起泡劑，降低了氣井泡排效率。隨著氣田的開發(fā)，需要采取泡排措施的氣井大量增加，泡排作業(yè)存在人員勞動強度大，操作和管理費用高等問題，針對以上問題，研發(fā)了井口自動注劑裝置和泡排棒自動投放裝置[5]，與氣田數(shù)字化系統(tǒng)結合，實現(xiàn)了起泡劑遠程自動定量投放，確保了泡排措施的有效性，大大降低了管理和操作費用，節(jié)省了勞動力，通過現(xiàn)場應用，已形成了成熟的配套工藝，為提高氣井采收率提供了新的技術手段。

1 起泡劑自動加注裝置研制

1.1 泡排棒自動投放裝置

自動投棒裝置采用電磁驅動，由太陽能供電系統(tǒng)供電，通過時間控制器及遠程控制器實現(xiàn)電磁頭的通斷電控制。裝置主要由殼體、電磁頭、轉盤、儲棒筒等17個部分組成，見圖1。殼體承壓分為10MPa、21MPa兩個系列，設有13個儲棒筒，每次可裝投12根泡排棒。

圖1 自動投棒裝置結構示意圖

1.2 工作原理

投棒裝置安裝在采氣樹頂部，二者通過法蘭連接，實施過程如下：

（1）裝棒過程：裝棒前，關閉井口采氣樹1#、4#閥門，殼體泄壓后將一根泡排棒放入當前與裝料口相連通的儲棒筒中，手動控制電磁頭通電，電磁鐵產(chǎn)生的力矩促使轉盤發(fā)生旋轉，固定于轉盤上的儲棒筒同時旋轉固定角度。此時，下一根儲棒筒與裝料口連通，裝入第二根泡排棒。重復上述過程，依次完成12根棒的裝料操作。

（2）投棒過程：裝棒完成后，關閉放空閥及裝料口，打開采氣樹1#、4#閥門殼體充壓，此時，沒有裝入泡排棒的第13根儲棒筒與井口相連通，電磁頭通電，儲棒筒旋轉固定角度，此時，第一根裝有泡排棒的儲棒筒與井口連通，泡排棒在重力作用下落入井筒。重復上述過程，當12根泡排棒全部加注完成后，人工到井口重新裝填藥劑。

1.3 特點

（1）裝置完成一次投棒需時65s，耗電0.48Ah，轉動相位準確，投棒過程安全可靠，節(jié)能省電。

（2）儲棒筒一次裝填泡排棒12根，滿足現(xiàn)場需要。

（3）裝置設計防爆、防腐，適應氣井工況。

（4）自動投棒代替人工投棒，縮短人員上井投棒頻次，減輕員工勞動強度，提高工作效率。

2 自動注劑裝置

2.1 裝置設計

自動注劑裝置由太陽能供電系統(tǒng)供電，通過時間控制器及遠程控制器實現(xiàn)柱塞泵的啟?？刂?。裝置主要組成有太陽能供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、逆變器、液位傳感系統(tǒng)、顯示模塊、柱塞泵、藥劑箱。設計見圖2，實物照片見圖3。

圖2 自動注劑裝置設計圖

2.2 工作原理

井口自動注劑裝置由太陽能系統(tǒng)發(fā)電，蓄電池組提供動力源，經(jīng)過逆變器將DC48V或者24V轉變成AC380V或者220V，由柱塞泵將按比例配好的起泡劑注入氣井油套環(huán)空或油管中。原理見圖4。

圖3 自動注劑裝置實物圖

圖4 井口自動注劑裝置工作原理圖

2.3 特點

（1）智能注劑裝置排量大、承壓高，適合連續(xù)泡排氣井。

（2）裝置實現(xiàn)了遠程控制，定時定量加注泡排劑功能。

（3）采用太陽能供電，柱塞泵可連續(xù)工作10小時，現(xiàn)場檢驗安全可靠。

（4）裝置采用集成撬裝，體積小、重量輕，移動安裝方便。

3 數(shù)字化遠程控制系統(tǒng)

遠程控制通過站控軟件直接發(fā)送指令進行控制，通知站控軟件可接受網(wǎng)絡其他位置發(fā)出的指令進行自動投棒及注劑控制。數(shù)字化遠程控制示意圖如圖5所示。

圖5 數(shù)字化遠程控制示意圖

3.1 遠程自動啟停泵

遠程啟停泵控制原理框圖見圖6。

當油套壓差超過設定值時，控制軟件使用串口將控制指令啟泵發(fā)給RTU控制器DO1繼電器，繼電器閉合，柱塞泵啟動，按照泵的排量注入適量起泡劑后，站控軟件會自動發(fā)出停泵指令。

圖6 遠程啟停泵控制原理框圖

3.2 保護系統(tǒng)

過壓保護控制主要是通過泵出口過壓溢流和電流過載雙控制，確保系統(tǒng)安全。電流過載系統(tǒng)保護是當系統(tǒng)電流瞬時過大后，過載系統(tǒng)自動切斷設備電源，防止系統(tǒng)損壞。液位傳感控制，當儲液罐液位到設定最低值時，系統(tǒng)自動報警通知加液。

4 現(xiàn)場應用

氣井泡沫排水數(shù)字化配套技術從2010年開始在長慶氣田試驗，在長慶氣田已應用86口井，其中智能注劑泵56臺，自動投棒裝置30臺；裝置最長的已連續(xù)平穩(wěn)運行21個月?，F(xiàn)場應用表明，氣井泡沫排水數(shù)字化配套設備性能穩(wěn)定，安全可靠。截止2012年5月，累計增產(chǎn)氣量810×104m3，取得了明顯的增產(chǎn)效果，年節(jié)約運行成本210萬元。

表1 人工加注與數(shù)字化智能泡排對比表

5 結論

（1）研發(fā)的自動投棒裝置和自動注劑裝置，設備性能穩(wěn)定，自動化程度高，實現(xiàn)了泡排劑遠程控制自動定量加注。

（2）氣井泡沫排水數(shù)字配套技術，有效降低了員工勞動強度及生產(chǎn)運行成本，提高了生產(chǎn)效率，為泡沫排水采氣的推廣應用提供了技術支撐。

（3）通過室內研究和現(xiàn)場應用，氣井泡沫排水數(shù)字配套技術已經(jīng)成熟，能夠有效實施氣井泡沫排水數(shù)字化管理，具有巨大的社會和經(jīng)濟效益，有著廣闊的應用前景。

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Digitized Matching Technology on Foam Drainage Gas Wells

JIA You-liang1,2, TIAN Wei1,2, CHEN De-jian1,2, YANYa-cong1,2, GUO Bin1,3
(1.Oil & Gas Technology Institute of Changqing Oil Field Company, Xi′an 710018，China; 2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields，Xi′an 710018，China; 3.Security & Environmental Protection Supervisory Department of Changqing Oil Field Company，Xi′an 710018，China)

TE 32

B

1671-9905(2012)07-0064-03

賈友亮(1982-)，碩士，畢業(yè)于石油大學；主要從事采氣工藝技術研究工作，地址：（710018）陜西省西安市明光路29#長慶油田油氣工藝研究院，電話：（029）86590670，15129270305，E-mail: jyoul_cq@petrochina.com.cn

2012-04-19