神木氣田柱塞氣舉工作制度優(yōu)化

夏 星，夏繼宏，季 偉，景 元，高好潔，折文旭

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 718100）

神木氣田柱塞氣舉工作制度優(yōu)化

夏 星，夏繼宏，季 偉，景 元，高好潔，折文旭

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 718100）

神木氣田目前氣井配產(chǎn)及壓力都比較低，普遍產(chǎn)水，積液井口數(shù)占氣井總數(shù)的1/4左右。目前氣井存在問題主要在于能量衰減快，積液嚴重，生產(chǎn)效率低。柱塞氣舉在提高氣井產(chǎn)能、保持合理生產(chǎn)壓差等方面起到了明顯積極作用。神木氣田排水采氣措施主要以泡排為主，其他方式為輔。2016年第一季度，泡排有效率57.1%，部分積液嚴重的氣井泡排無效。柱塞氣舉是解決無效井的有效途徑之一。因此對神木氣田柱塞氣舉工作制度優(yōu)化，以達到進一步增強柱塞氣舉效果，提高氣井產(chǎn)能的效果。

神木氣田；柱塞氣舉；影響因素；工作制度優(yōu)化

神木氣田排水采氣措施以提產(chǎn)自排、泡沫助排為主，優(yōu)選管柱、柱塞氣舉等方式為輔。2016年第一季度，泡排有效率57.1%，增產(chǎn)氣量621.9×104m3。其中共有26口氣井生產(chǎn)過程中多次采取泡排措施，但效果不明顯。在實際生產(chǎn)過程中氣井產(chǎn)量下降，套壓持續(xù)不變，措施無效，多數(shù)為井筒積液造成。對于泡排無效的氣井，該類氣井先采取短時間關(guān)井恢復(fù)后開井生產(chǎn)的措施，如果關(guān)井后壓力長時間不能恢復(fù)或開井后套壓無變化，氣量下降迅速的氣井，柱塞氣舉等排液措施是解決該問題的有效途徑之一。

神木氣田目前部分低產(chǎn)井已安裝柱塞裝置，由于柱塞運行過程受多方面因素的影響，柱塞的運行制度需通過實時跟蹤進行調(diào)整，工作制度的調(diào)整為柱塞工藝管理的重點和難點。

1 影響因素分析

1.1 工藝原理

柱塞氣舉其實是間歇氣舉的一種形式，是以氣井自身產(chǎn)出的氣體作為動力。利用柱塞在舉升氣和采出液之間形成機械界面，有效防止氣體上竄和液體滑脫，同一般的間歇氣舉相比，它能更有效地利用氣體的膨脹能量，提高舉升效率（見圖1）。

圖1 柱塞工藝原理示意圖

1.2 主要影響因素

柱塞氣舉在實際生產(chǎn)中有很多影響因素，可以將其分類為動力因素、阻力因素、體積因素。其中柱塞氣舉的主要影響因素是地層壓力和液氣比[1-3]。

1.2.1 地層壓力 從地層壓力對柱塞周期影響曲線圖中（見圖2），可以看出地層壓力與柱塞周期呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。地層壓力降低，柱塞到達井口時間增加，壓力恢復(fù)和柱塞氣舉周期的時間增加。當(dāng)?shù)貙訅毫档揭欢ㄖ?，井口油套壓無法恢復(fù)到要求值，柱塞氣舉不能正常進行。

圖2 地層壓力對柱塞周期影響曲線圖

圖3 液氣比對柱塞周期影響曲線圖

1.2.2 液氣比 從液氣比對柱塞周期影響曲線圖中（見圖3），不難看出當(dāng)液氣比增大時，續(xù)流生產(chǎn)時間和柱塞氣舉周期都縮短，此時氣井周期產(chǎn)氣量將會降低。當(dāng)液氣比增大到一定值時，柱塞氣舉就不能正常運行。結(jié)合實際情況來看，以目前神木氣田柱塞井液氣比計算，柱塞氣舉的運行周期在12 000 s～18 000 s，調(diào)整工作制度應(yīng)該以此作為參考數(shù)據(jù)。

2 工作制度優(yōu)化

2.1 工作制度調(diào)試方法

2.1.1 開、關(guān)井時機的理論確定 柱塞氣舉開井時機選擇，根據(jù)載荷系數(shù)K判斷：

載荷系數(shù)是柱塞是否可以通過當(dāng)前壓差進行往復(fù)運動的參數(shù)。其對于判定柱塞投放時機十分重要。一般的，當(dāng)K>50%時認定柱塞無法上行舉升排液；當(dāng)0

2.1.2 工作制度調(diào)試 （1）開井連續(xù)生產(chǎn)；（2）柱塞到達后，繼續(xù)常開生產(chǎn)，至套壓有升高趨勢關(guān)井，計算開井生產(chǎn)的時間，作為該井柱塞制度中的開井時間；（3）關(guān)井后0.5 h～1 h，計算油套壓恢復(fù)速度，根據(jù)載荷系數(shù)判斷該井所需的關(guān)井時間；由于神木氣田是中壓管網(wǎng)，在壓力恢復(fù)時必須避免超壓；（4）下個周期內(nèi)，根據(jù)套壓情況對制度進行調(diào)整，確定最佳開關(guān)井制度。

2.2 柱塞運行制度分析及調(diào)試

根據(jù)神木氣田柱塞氣舉工藝實際應(yīng)用中存在的問題，將其分為三類：開井時間長，關(guān)井時間短；開井時間短，關(guān)井時間長；未采取有效措施或措施不當(dāng)。根據(jù)工作制度調(diào)試方法，綜合神木氣田實際情況對現(xiàn)有柱塞井進行優(yōu)化。本文選取了部分井作為參考實驗，對各種情況做出分析并初步總結(jié)優(yōu)化方案。

圖4 套壓微升法示意圖

2.2.1 開井時間過長 開井時間過長，關(guān)井時間過短。壓力恢復(fù)不足，有很長的無效生產(chǎn)時間。這導(dǎo)致了生產(chǎn)井的產(chǎn)能下降，降低了柱塞氣舉的有效率。

現(xiàn)選取雙10-12井進行柱塞氣舉工作制度優(yōu)化，并記錄其優(yōu)化過程。

表1 雙10-12柱塞優(yōu)化前運行參數(shù)

以雙10-12為例，未優(yōu)化前工作制度采用開4 h關(guān)1 h，可以看出開井時間太長，關(guān)井時間短。無效開井時間長，日產(chǎn)氣量低（見表1）。

表2 雙10-12柱塞優(yōu)化后運行參數(shù)

對工作制度進行優(yōu)化，工作制度制定為開3h關(guān)2h?？梢钥闯鲋\行穩(wěn)定，無效開井時間小，油套壓差合理，有效提高了生產(chǎn)效率（見表2）。

2.2.2 關(guān)井時間過長 關(guān)井時間過長同樣也會造成生產(chǎn)效率降低，單井生產(chǎn)氣量下降。選取榆44-0進行工作制度優(yōu)化，并記錄優(yōu)化過程。

表3 榆44-0柱塞優(yōu)化前運行參數(shù)

榆44-0工作制度為開4 h關(guān)10 h，關(guān)井時間過長，套壓恢復(fù)高，在關(guān)井時壓力恢復(fù)逐漸平穩(wěn)。過長的關(guān)井時間減少了生產(chǎn)時間，降低了生產(chǎn)效率（見表3）。

表4 榆44-0柱塞優(yōu)化后運行參數(shù)

對榆44-0工作制度進行調(diào)整，減少關(guān)井時間。調(diào)整為開4 h關(guān)4 h的工作制度，最高恢復(fù)套壓有一定下降，但增加了柱塞運行周期，提高了單井生產(chǎn)效率（見表4）。

2.2.3 柱塞運行故障井的調(diào)試 雙7-18由于未進行及時有效的工作制度優(yōu)化，導(dǎo)致柱塞無法舉升至地面，套管壓力開始不斷上升，造成無法正常生產(chǎn)。

解決方法：增加關(guān)井時間或減小開井時間，初次可額外關(guān)井一段時間，保證下一次柱塞能夠?qū)⒁号e出。

雙21-11井柱塞未到達地面，不能有效舉升液柱，套壓較高，油套壓差大。分析認為該井目前筒積液較多，壓力恢復(fù)后的開井時間不足以將井筒積液帶至井口。

解決方法：關(guān)井恢復(fù)較長時間，待油壓恢復(fù)至6 MPa以上，井口人工控制開井，使柱塞正常到達井口，必要時需要采取其他措施。

3 結(jié)論與認識

（1）柱塞氣舉排水采氣技術(shù)井口自動化程度高，運行參數(shù)調(diào)整方便，是一種高效的低產(chǎn)氣井排水采氣技術(shù)。

（2）柱塞裝置運行過程中，需實時跟蹤氣井生產(chǎn)情況和柱塞運行情況，定期分析柱塞運行效果，加強柱塞工作制度調(diào)整的及時性，提高柱塞運行效率，避免柱塞無法正常運行。

（3）對于井筒積液嚴重后，柱塞不能正常到達井口的氣井，延長關(guān)井時間提高恢復(fù)壓力，方法無效時可采取與氮氣氣舉結(jié)合的方式恢復(fù)正常生產(chǎn)。

［1］ 任彥兵，張耀剛，蔣海濤.柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)在長慶氣田的應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2006，（5）：26-30.

［2］ 張榮軍，喬康.柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用［J］.鉆采工藝，2009，32（6）：118-119.

［3］ 何順利，吳志均.氣柱塞氣舉影響因素分析及優(yōu)化設(shè)計［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（6）：97-99.

TE377

A

1673-5285（2017）05-0066-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.05.015

2017－04-10

夏星，男（1993-），助理工程師，2015年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)任長慶油田第二采氣廠作業(yè)五區(qū)技術(shù)員，負責(zé)作業(yè)五區(qū)安全及工藝生產(chǎn)。