基于多参数测量柱塞的井底流压连续监测及应用.pdf

作者简介院漆世伟袁中级工程师袁2001 年毕业于西南石油大学石油工程专业袁目前主要从事油气井生产尧排水采气等技术工作遥通讯作者院翟中波遥 E-mail院员 前言X井区位于延安市以北袁鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘袁属于致密气项目遥 产水气井在生产一段时间后袁近井筒地带地层压力逐渐减小袁如果要获得具体的井底流压值袁常见的方法是利用钢丝作业下入井下压力计录取井底压力袁如果想获得连续的压力值袁需要在井底放置井下压力计袁费用高尧风险大1耀5遥针对带环空的积液气井袁柱塞作为一种排水采气措施使用广泛袁具有无需改变井身结构尧无需外界能量尧无储层伤害尧作业简单尧经济性好尧见效快的优点6耀8遥 但是常规柱塞在运行过程中无法监测速度尧压力尧温度等参数袁属于粗放式排水采气遥 为此袁井区引进井下多参数测量柱塞袁该柱塞可依托内置的压力尧温度和加速度传感器袁经内置算法得到柱塞运行过程中沿井筒的温度和压力分布遥由于柱塞排水采气工艺是根据气井情况实施的间歇气举工艺袁因此每个排水采气周期都可以获得井底温度压力数据袁为井区压力监测尧气井生产及排水采气策略的制定提供理论和实际指导数据遥2 井下多参数测量柱塞排水采气常规柱塞气举排水采气周期分为关井复压尧开井气举尧连续生产 3 个阶段遥 多参数测量柱塞与常规柱塞原理相同袁包含井口装置尧井内设备以及远程控制系统三部分遥 多参数测量柱塞与常规柱塞的不同之处在于院淤 多参数测量柱塞中内置了加速度尧温度和压力传感器袁 获取的数据储存于柱塞的存储单元袁柱塞上行至井口被捕捉后袁人工将柱塞每个工艺循环中收集的信息(温度尧压力尧加速度)导出袁远程发送到云服务器和客户端遥 客户端远程控制平台可以根据气井参数远程开关气井尧调大调小节流阀实现柱塞上行下行袁控制模式有定时开关尧定压开关尧人工开关等方式9遥于 多参数测量柱塞改造采气树结构袁 使其内通径(原来的公称通径为 78mm)和生产油管(内径为62mm)一致袁避免柱塞到达井口之后由于流道变大袁造成液体滑脱下落袁柱塞不能进入防喷管而节流造成排水采气效果差遥盂 多参数测量柱塞可以按照设定的压力和时间自动远程调节针阀开度(开度范围 0耀999)袁柱塞运行的整个过程中气井始终保持生产状态遥 图 1 所示为多参数测量柱塞的三个周期遥 关井复压阶段袁常规柱塞关井是直接截断关井袁而多参数测量柱塞基于多参数测量柱塞的井底流压连续监测及应用漆世伟袁翟中波袁王 波袁杨卫刚(斯伦贝谢长和油田工程有限公司袁陕西 西安 710061)摘要为了连续监测井底流压袁为井区压力监测尧气井生产及排水采气策略的制定提供理论和实际指导数据袁以井区柱塞井为研究对象袁依托井下多参数测量柱塞内置的压力尧温度和加速度传感器袁经过内置算法得到柱塞运行过程中沿井筒的温度和压力分布袁并对获取的井底流温和流压数据进行分析遥 结果表明袁得到的柱塞运行过程中沿井筒的温度和压力分布袁 有助于分析气井积液和井下压力等生产状况遥 获取的流温流压数据准确可靠袁Y4-3 井使用井下多参数测量柱塞实施气举排水采气工艺后袁套压下降速度缓慢袁平均降速为 0.0019MPa/d袁年下降 0.6935MPa曰井底流压下降速率为 0.0004MPa/d袁低于井口套压的压降速率遥 井口套压的下降速率和井底流压下降速率并不一致袁前者是后者的 4.75 倍袁井口套压的变化并不能直接反映井底流压的变化袁原因在于环空的积液量情况未知且较难预测遥关键词多参数测量柱塞 井底流压 井口套压 压降速率 排水采气 积液2023年第 28 卷窑62窑中 外 能 源SINO-GLOBAL ENERGY图 4 为井下多参数测量柱塞一个运行周期的连续监测数据袁同样包括油压尧套压尧管输压力尧柱塞测压(柱塞内置压力传感器压力)尧柱塞运行速度尧柱塞测温(柱塞内置温度传感器温度)尧柱塞深度等遥在气井小开度 200/999 小流量生产时袁柱塞开始下行袁除了管压之外袁其他参数开始明显变化袁柱塞到达井下卡定器深度时袁柱塞速度为 0袁斜深保持不变袁柱塞测压有轻微上涨趋势袁这是因为井筒内液柱不断升高导致静液柱增大遥 随后针阀开度 600/999袁柱塞开始上行袁各项参数发生相应变化袁待柱塞到达井口时袁油压和柱塞测压基本一致袁有一个先降后涨的趋势袁压力差值为 1.96-1.54=0.42MPa遥采用流量调节阀(针阀开度 200/999)袁保持小流量生产袁一方面减小液体滑脱袁提升单次排水效率袁另一方面避免全开全关气井减小井筒激动袁从而避免地面设备甚至储层的伤害曰开井气举阶段袁根据单次排液量和柱塞上行速度实测值袁调节针阀开度(600/999耀750/999)袁实现精准调控曰连续生产阶段在气井自主排液结束后开始袁此时针阀开度调至最大(999/999)袁保持全开状态袁提高单次采气效率遥3 井下多参数测量柱塞所测温度压力数据分析3.1 井下多参数测量柱塞气举井井况介绍Y4-3 井是 X 井区的一口定向井(S 型)袁2019 年5 月安装井下多参数测量柱塞袁调试后正常运行至今遥 柱塞安装并调试运行正常之后袁每次柱塞运行至井口时袁人工捕捉柱塞袁并导出每个工艺循环中收集的信息(温度尧压力尧加速度)袁对柱塞运行状态进行实时分析遥图 2 为井下多参数测量柱塞运行参数连续监测数据袁包括油压尧套压尧管输压力尧柱塞测压(柱塞内置压力传感器压力)尧柱塞运行速度尧柱塞测温(柱塞内置温度传感器温度)尧柱塞深度等遥 在柱塞运行制度固定的情况下袁柱塞运行呈现出很好的周期性规律遥3.2 井下多参数测量柱塞气举井压力监测与分析选取柱塞下落瞬间取得的各种压力制成曲线图袁做出套压值趋势线袁如图 3 所示遥 可以看出袁井下多参数测量柱塞井的套压波动范围很小袁而且下降速度缓慢袁平均套压降速为 0.0019MPa/d遥 按照该下降速率袁套压年下降为 0.6935MPa袁套压降属于较低的水平袁有利于气藏的稳产多产袁能够提高气井最终采收率10袁11遥连续生产开度 999/999开井气举开度 600/999关井复压开度 200/999图 1 多参数测量柱塞举升周期示意图35003000250020001500100050008765432102020-11-082020-11-092020-11-102020-11-112020-11-122020-11-13 2020-11-14日 期图 2 井下多参数测量柱塞连续生产曲线油压曰套压曰管压曰柱塞测压曰速度曰柱塞测温曰斜深连续生产开度999/999开井气举开度600/999关井复压开度200/999窑63窑第 10 期漆世伟等.基于多参数测量柱塞的井底流压连续监测及应用从井下多参数测量柱塞排液时油压的变化情况看袁单次能举升出约 42m 即 126L 液体(生产油管外径为 73.02mm)袁排液效果良好遥 随后针阀开度为 999/999袁气井续流生产遥43212019-12-312020-01-152020-01-302020-02-142020-02-292020-03-15 2020-03-30日 期油压柱塞测压套压线性图 3 井下多参数测量柱塞下落瞬间录取的各种压力散点图y=-0.0019x+84.483R2=0.10758765432104颐486颐007颐128颐249颐3610颐4812颐00时 间图 4 井下多参数测量柱塞一个运行周期的连续监测数据柱塞到达井口柱塞上行柱塞到卡定器柱塞下行3500300025002000150010005000油压曰套压曰管压曰柱塞测压曰速度曰柱塞测温曰斜深套压管压图 5 为气井小开度 200/999 小流量生产尧柱塞下落时测得的流温流压曲线遥 可以看出袁整个下落过程中温度和压力斜率变化幅度不大袁相对比较均匀遥 从压力曲线上看袁压力曲线在到达卡定器位置附近时袁没有表现出斜率增大的趋势遥 这是因为在关井初期袁井筒内的液滴回落没有完全袁加上井下多参数测量柱塞的小流量动态液柱举升效应袁滑脱在柱塞卡定器位置积液不多遥也从侧面证实了井下多参数测量柱塞单次排液效果好尧效率高遥图 6 为气井开度 600/999 和 999/999 较大流量生产尧柱塞上行过程中测得的流温流压曲线遥 可以看出袁靠近井底柱塞卡定器的位置袁测得的压力曲线斜率有增大趋势(图 6 中虚线圈所示)袁说明这段深度有积液遥 这是因为经过一段时间小流量生产袁部分液滴在滑脱效应下回落至柱塞卡定器位置袁另外在小流量生产过程中袁产层出来的气体进入环空袁环空内的液体逐渐进入油管内袁导致油管内液面升高袁高于卡定器位置时袁柱塞测得有积液显示遥8765432101201008060402000500100015002000250030003500斜深/m图 5 柱塞下落时的流压流温曲线y=0.0017x+1.9873R2=0.994y=0.0287x+15.82R2=0.9932压力温度2023年第 28 卷窑64窑中 外 能 源SINO-GLOBAL ENERGY井下多参数测量柱塞到达底部的时刻袁代表小流量阶段压力恢复的最高点袁柱塞测压代表即时井底流压袁选取柱塞到底瞬间压力制成曲线图袁如图7 所示遥 可以看出袁试验后段井底流压非常平稳袁在7.47耀7.54MPa 之间袁平均压降速率仅 0.0004MPa/d袁低于井口套压的压降速率遥由上述数据和分析可知袁Y4-3 井在此生产阶段袁井口套压的下降速率和井底流压下降速率并不一致袁前者是后者的 4.75 倍遥 井口套压的变化并不能直接反映井底流压的变化袁原因在于环空的积液量情况未知且较难预测袁因此常规依靠井口套压降低判断储层压力降低袁 并不准确甚至会出现误导遥为了实现积液气井的生产动态监测和精细化管理袁利用合适的井下工具实时连续监测井底流压是非常有必要的袁通过井下多参数测量柱塞对气井井底流压进行实时连续监测与分析袁具有很好的可行性和现实意义遥图 6 柱塞上行时的流压流温曲线8765432101601401201008060402000500100015002000250030003500斜深/m压力温度864202019-12-312020-01-152020-01-302020-02-142020-02-292020-03-152020-03-30日 期油压柱塞测压图 7 井下多参数测量柱塞到底瞬间录取的各种压力散点图y=-0.0004x+23.116R2=0.124套压管压4 结论淤 井下多参数测量柱塞与常规柱塞的排水采气原理基本相同袁但是井下多参数测量柱塞中内置了加速度尧温度和压力传感器遥于 依托井下多参数测量柱塞内置的压力尧温度和加速度传感器袁经过内置算法可以得到柱塞运行过程中沿井筒的温度和压力分布袁结合气井参数可以分析其积液和井下压力等生产状况遥盂 井下多参数测量柱塞获取的流温流压数据准确可靠遥 X 井区 Y4-3 井使用井下多参数测量柱塞实施气举排水采气工艺之后袁井口套压下降速率为 0.0019MPa/d袁年下降 0.6935MPa曰井底流压下降速率为 0.0004MPa/d袁低于井口套压的压降速率遥 井口套压的下降速率和井底流压下降速率并不一致袁前者是后者的 4.75 倍袁井口套压的变化并不能直接反映井底流压的变化遥参考文献院1 付建民袁冯卫华袁马长亮袁等.渤海油田井下关井测压工艺技术J.油气井测试袁2018袁27(5)院61-65.2 王克林袁杨向同袁刘军严袁等.库车山前高压气井钢丝投捞式试井技术J.油气井测试袁2018袁27(4)院15-20.3 崔龙兵袁刘练袁周生福袁等.顺北油田野三高冶油气井试井工艺技术J.油气井测试袁2020袁29(3)院57-63.4 董海峰袁吴维斌袁刘啸峰袁等.元坝 YBXH 井水合物堵卡测压仪器解堵工艺技术J.油气井测试袁2014袁23(4)院43-44袁47.5 万宏春.海上高压气井钢丝作业关键技术J.石油工业技术监督袁2021袁37(8)院55-59.6 党晓峰袁吕玉海袁陈虎袁等.产水井柱塞气举生产制度优化窑65窑第 10 期漆世伟等.基于多参数测量柱塞的井底流压连续监测及应用Continuous Monitoring of Bottom Hole Flowing Pressure Based onMulti-parameter Measuring Plunger and Its ApplicationQi Shiwei袁Zhai Zhongbo袁Wang Bo袁Yang Weigang(Schlumberger Copower Oilfield Services Co.袁Ltd.袁Xi忆an Shaanxi 710061)Abstract In order to continuously monitor the bottom hole flowing pressure袁to provide theoretical and prac鄄tical guidance for the pressure monitoring in well area袁gas well production and drainage gas recovery strate鄄gy袁the plunger wells in the well area are studied as the object.Pressure袁temperature and acceleration sensorare built into the multi-parameter measuring plunger.Built-in algorithm is used to obtain the temperature andpressure distribution along the wellbore during plunger operation袁and the obtained bottom hole flowing temper鄄ature and pressure data are analyzed.The results show that:the obtained temperature and pressure distributionalong the wellbore during plunger operation can help analyze production conditions such as gas well liquidloading and downhole pressure.The obtained flowing temperature and pressure data is accurate and reliable.Af鄄ter the downhole multi-parameter measuring plunger is applied to gas lift drainage gas recovery process inWell Y4-3袁the casing pressure dropped slowly with the average decrease rate of 0.0019MPa/d and annualdecrease of 0.6935MPa.While the decrease rate of bottom hole flowing pressure is 0.0004MPa/d袁which islower than that of wellhead casing pressure.The decrease rate of wellhead casing pressure is not consistentwith that of bottom hole flowing pressure袁which is 4.75 times that of the latter袁so the change of wellheadcasing pressure cannot directly reflect the change of bottom hole flowing pressure.The reason is the liquid-loading volume in the annulus is unknown and difficult to be predicted.Keywords multi-parameter measuring plunger曰bottom hole flowing pressure曰wellhead casing pressure曰pressuredrop rate曰drainage gas recovery曰liquid loadingJ.天然气勘探与开发袁2016袁39(4)院40-43.7 殷庆国袁刘方袁贺杰新袁等.柱塞气举排水采气工艺技术研究与应用J.石油机械袁2018袁46(9)院69-74.8 申世芳袁李怀庆袁汪召华袁等.PCS 智能柱塞举升技术在户部寨气田的研究及应用J.油气井测试袁2003袁12(5)院51-53.9 翟中波.智能柱塞瞬时运行速度研究与应用J.油气与新能源袁2021袁33(5)院78-83袁88.10 沈金才.涪陵焦石坝区块页岩气井动态合理配产技术J.石油钻探技术袁2018袁46(1)院103-109.11 高树生袁叶礼友袁熊伟袁等.大型低渗致密含水气藏渗流机理及开发对策J.石油天然气学报袁2013袁35(7)院93-99.(编辑 谢守国)窑广告目次窑封面院中国石化催化剂有限公司工程技术研究院封底院中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院封二院国家电网有限公司封三院东方尚能 2023 年度活动列表前插 1院克隆集团前插 23院中国石化催化剂有限公司前插 4院天津中瑞邦络克管道联接技术有限公司后插 1院中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院后插 23院中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司后插 4院北京飞燕石化环保科技发展有限公司2023年第 28 卷窑66窑中 外 能 源SINO-GLOBAL ENERGY