智能化柱塞排水采氣技術(shù)應(yīng)用

摘要：蘇里格氣田蘇11區(qū)塊屬于低產(chǎn)、低壓、低豐度的典型致密砂巖氣藏。由于開發(fā)年限較長，氣井積液減產(chǎn)現(xiàn)象日益嚴(yán)重，而常規(guī)的排水采氣措施難以長期維持氣井穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。因此，從柱塞氣舉工藝原理出發(fā)，同時(shí)為了解決常規(guī)性柱塞的諸多問題，引進(jìn)一種新型排水采氣智能化柱塞，該設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測與追蹤井筒動(dòng)液面位置，并成功實(shí)現(xiàn)智能化柱塞自主、定量排水和氣井不關(guān)井連續(xù)采氣，極大地提升了柱塞氣舉工藝智能化管控水平。在蘇11區(qū)塊2口直井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，試驗(yàn)結(jié)果表明智能化柱塞能有效解決常規(guī)柱塞存在的問題，并能很好的排液，提高氣井日產(chǎn)氣量。

關(guān)鍵詞：智能化;柱塞;排水采氣;蘇11區(qū)塊;氣井

1 研究背景情況

1.1研究背景情況

目前常規(guī)排水采氣工藝主要有泡排、柱塞氣舉、氮?dú)鈿馀e、機(jī)抽、電潛泵等，其中泡排工藝存在舉升效率低、化學(xué)泡排容易污染儲(chǔ)層等問題，氮?dú)鈿馀e、機(jī)抽、電潛泵等工藝存在著成本相對(duì)較高、生產(chǎn)管理難度大的問題[1-3]。針對(duì)蘇11區(qū)塊目前地層壓力低、新井儲(chǔ)層條件差、水氣比高的現(xiàn)狀，逐步開展了柱塞排水采氣工藝。

為了解決上述問題，2021年年底，蘇11區(qū)塊開展了智能化柱塞先導(dǎo)性試驗(yàn)，獲得了良好的效果。

2 智能化柱塞的結(jié)構(gòu)及工作原理

針對(duì)常規(guī)性柱塞的諸多問題，從柱塞氣舉工藝原理出發(fā)，研制出一種新型排水采氣智能化柱塞，并配套設(shè)計(jì)了智能控制系統(tǒng)，使智能化柱塞可以實(shí)時(shí)監(jiān)測與追蹤井筒動(dòng)液面位置，并成功實(shí)現(xiàn)智能化柱塞自主、定量排水和氣井不關(guān)井連續(xù)采氣，極大地提升了柱塞氣舉工藝智能化管控水平[4]。

2.1結(jié)構(gòu)組成

智能化柱塞主要由抓撈頭、扶正器、高能鋰電池、主控系統(tǒng)、高精度壓力溫度傳感器、微型電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、出水窗、中心流道開關(guān)閥、自適應(yīng)性皮囊等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

其中：

（1）高精度壓力溫度傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)、采集流體壓力和溫度數(shù)據(jù)，識(shí)別井筒積液情況。

（2）主控系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)儲(chǔ)存和處理采集到的井筒流體壓力和溫度數(shù)據(jù)，并以電信號(hào)方式傳輸至控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)柱塞的實(shí)時(shí)定位和工藝參數(shù)的智能調(diào)整。

（3）自適應(yīng)性皮囊具有軟體、變徑、自充壓的特點(diǎn)，當(dāng)中心流道關(guān)閉時(shí)，皮囊內(nèi)部充滿了流速幾乎為零的高壓流體，壓差作用是皮囊發(fā)生膨脹貼緊管壁，阻止液體滑脫回流，起到柱塞作用。

（4）高能鋰電池主要為主控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及微型電動(dòng)機(jī)正常工作提供動(dòng)力。

2.2工藝原理

智能化柱塞的工藝原理：在不改變井口流程的情況下，它利用柱塞的智能、氣井的動(dòng)力能和柱塞自身的重力能，三能結(jié)合，無須外力;用數(shù)字技術(shù)，采用事先編好的程序輸入柱塞系統(tǒng)，讓柱塞探明井筒液面位置后，沉沒于視動(dòng)液面一定深度，自上而下，分級(jí)分段，定量排水。

3 實(shí)施效果

3.1蘇A-1井應(yīng)用情況

蘇A-1井處于地層壓力低、產(chǎn)氣量低的自噴生產(chǎn)狀態(tài)，井深 3540米，油管內(nèi)徑62mm油管。措施前該井間開生產(chǎn)，生產(chǎn)制度為關(guān)井復(fù)壓15h，開井生產(chǎn)7h，平均日產(chǎn)氣量0.15×104m3，平均油壓5.2Mpa，平均套壓5.4Mpa。

該井于2021年12月20日開始實(shí)施智能化柱塞排水采氣作業(yè)，措施后平均日產(chǎn)氣量 0.22×104m3，平均日增產(chǎn)0.07×104m3。柱塞設(shè)定為下行：采用壓力控制，壓力設(shè)置為每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用溫度控制，溫度設(shè)置為18℃（冬季防止柱塞凍結(jié)在井口）。從措施前后對(duì)比可知及措施前后產(chǎn)量對(duì)比曲線（見圖2），投放智能化柱塞后，油套壓差減小，井筒積液得到有效排出，措施后日增產(chǎn)氣量明顯。

3.2蘇A-2井應(yīng)用情況

蘇A-2井處于地層壓力低、產(chǎn)氣量低的自噴生產(chǎn)狀態(tài)，井深 3556米，油管內(nèi)徑62mm油管。措施前該井間開生產(chǎn)，生產(chǎn)制度為關(guān)井復(fù)壓6h，開井生產(chǎn)18h，平均日產(chǎn)氣量0.45×104m3，平均油壓4.5Mpa，平均套壓6.2Mpa。

該井于2021年12月9日開始實(shí)施智能化柱塞排水采氣作業(yè)，措施后平均日產(chǎn)氣量 0.55×104m3，平均日增產(chǎn)0.1×104m3。柱塞設(shè)定為下行：采用壓力控制，壓力設(shè)置為每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用溫度控制，溫度設(shè)置為18℃（冬季防止柱塞凍結(jié)在井口）。從措施前后對(duì)比可知及措施前后產(chǎn)量對(duì)比曲線（見圖3），投放智能化柱塞后，油套壓差減小，井筒積液得到有效排出，措施后日增產(chǎn)氣量明顯，措施效果較好。

小結(jié)：通過2口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，智能化柱塞技術(shù)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，不斷優(yōu)化柱塞井開關(guān)井的時(shí)機(jī)、時(shí)長的功能。不斷提高間開井的生產(chǎn)時(shí)率，在以后的生產(chǎn)過程中要隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)制度，逐步增加開井時(shí)間直至連續(xù)開井。

4 推廣意義及建議

（1）智能化柱塞可以在不關(guān)井情況下，實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)連續(xù)、智能、逐級(jí)、定量排液的工序，并且不需要改動(dòng)井口流程，不增加井口設(shè)備，更方便、便捷，完全可以作為目前常規(guī)柱塞排水采氣工藝的更新產(chǎn)品。

（2）根據(jù)智能化柱塞實(shí)時(shí)監(jiān)測的井筒流體運(yùn)行情況和壓力、溫度數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別井筒動(dòng)液面深度，足夠了解柱塞目前制度是否適應(yīng)當(dāng)下生產(chǎn)狀態(tài)，及時(shí)優(yōu)化最佳生產(chǎn)制度。

（3）現(xiàn)場試驗(yàn)表明，智能化柱塞能夠在井筒內(nèi)自由穩(wěn)定行走，井筒積液得到了有效緩解，增產(chǎn)效果明顯，通過投放智能化柱塞保持氣井低遞減率、高生產(chǎn)時(shí)率、低維護(hù)成本，實(shí)時(shí)監(jiān)測、采集井下數(shù)據(jù)對(duì)低壓、低產(chǎn)含水氣藏有效開發(fā)具有重要的借鑒意義和指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]LEA J F，DUNHAM C L.Methods remove liquids in gas wells[J].The American Oil & Gas Reporter，2007， 50（3）：79-84.

[2]韓勇，宋志軍，白建文，等.柱塞氣舉排水采氣工藝在蘇里格氣田的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（4）：119- 120.

[3]于蓉.對(duì)柱塞氣舉排水采氣工藝的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].鉆采工藝，1994，17（2）：82-85.

[4]殷慶國，劉方，賀杰新，等. 柱塞氣舉排水采氣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油機(jī)械， 2018， 46（9）： 69–74.

作者簡介：蔡岳（1986年2月），男，2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田分公司，工程師，主要從事排水采氣技術(shù)研究和相關(guān)技術(shù)服務(wù)工作。地址：遼寧盤錦，工程有限公司蘇里格氣田分公司.