柱塞气举排水采气工艺技术在苏里格气田的应用.pdf

1 1 8 钻 采 工 艺 DRI L L I NG & P R0DUC T1 0N T ECHNOL OGY 2 0 0 9年 1 1 月 NO V ．2 0 o 9 柱 塞气 举排水采气 工艺技术在 苏里格气 田的应用 张荣军， 乔康 ( 西安石油 大学石油工程 学院 ) 张荣军等．柱塞气举排水采气工艺技术在苏里格气田的应用． 钻采工艺， 2 0 0 9 ， 3 2 ( 6 ) ： 1 1 8—1 1 9 摘要：为了解决气井井底积液问题 ， 针对苏里格气田产水气井的状况和地质因素， 并根据柱塞排水采气的 特点和工艺要求， 进行柱塞气举排水采气工艺研究。柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式， 柱塞气举的能量主要 来源于储存在套管的高压气体 ， 当开井生产时， 套管中的气体向油管膨胀， 到达柱塞下面， 推动柱塞和液体段塞向 上运动 ； 如果套 管中气体 能量 高， 柱塞及 液体 载荷 能够运动到 井 口， 达到排 出井底 积液的 目的。 关键词 ：柱塞气举 ； 排水采 气；工艺技 术 中图分类号 ：T E 3 7 7 文献标识码 ：B D O I ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6— 7 6 8 X． 2 0 0 9 ． 0 6 ． 0 3 8 随着苏里格气 田的开发， 产水井数逐步增多， 产水量也 逐渐增 大 ， 井 底 积液 问题 日益突 出。为 了解 决井 底 积液 问 题， 针对苏里格气田产水气井的地质因素、 状况及原因进行 调查分析 ， 开展了柱塞气举排水采气工艺技术研究及试验 ， 对柱 塞排水采气工 艺原 理 、 工艺要 求等 进行研 究 ， 并进行 了 现场试验 ， 取得 了较好 的效果 。 一 、苏里格气 田的地质概 况 苏里格气 田上古气藏呈由东北向西南方向倾斜的单斜 构造 。垂直 于构造 线 的两端 高差 约 为 3 8 5 m ／ 1 0 0 k m左 右 ， 即每公里向东北抬高3 ． 8 5 m。区内除有少数鼻状构造外 ， 大 都十分平缓。区内的钻井在 目的层段中均未发现断点。由 实钻资料得出： ①区内断层不发育； 地震盒 构造图显示为 一 宽缓的西倾单斜 ， 坡降 3—1 0 m ／ k in； ②隆起构造也不太发 育， 仅在宽缓的斜坡上存在多排北东走向、 西南倾覆的低缓 鼻隆； 低缓的鼻隆构造对天然气聚集不起控制作用。③单斜 背景上发育多排北东一南西走向的低缓鼻隆，构造幅度高 差很 小 ， 幅度 1 0～ 2 0 m左 右 ， 平均为 3 ． 8 4 m ／ k m。因此 ， 苏里 格气田上古气藏不具备形成构造气藏圈闭条件。④天然气 分布主要受砂体和物性控制 ， 为岩性气藏。 二 、 柱塞气举 工艺原理及 要求 1 ． 工艺原理 柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面， 利用气井 自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液， 能够有效地阻 止气体上窜和液体回落， 减少液体“ 滑脱” 效应 ， 增加间歇气 举效率。柱塞气举过程井筒油套压变化如图 1 所示。 时间( t ) 图1 柱塞举升过程油压 套压变化示意图 ( 1 ) 当控 制薄膜阀关 闭时 ， 柱塞 在 自身 重力作用 下在油 管内穿过气液进行下落。在关井瞬时， 套压可能下降也可能 不变， 套压下降时由于套管中的气体继续向油管膨胀， 使油 套压趋近平衡， 这时油压会相应升高， 之后套压由地层供气 能力控制； 关井初期， 油压恢复较快 ， 之后油压由地层供气能 力控制。 ( 2 ) 柱塞下落到达井下卡定器位置处， 撞击卡定器的缓 冲弹簧， 液面通过柱塞与油管的间隙上升至柱塞以上聚积。 ( 3 ) 地面控制器控制薄膜阀打开 ， 生产管线畅通 ， 套管气 和进入井筒 内的地层气 向油 管膨胀 ， 到达 柱塞下 面 ， 推动柱 塞及上部液体离开卡定器 开始 上升 ， 直 到柱塞到达井 口。开 井后 ， 气体从井 口产 出， 油压迅 速降低 ， 柱塞逐 渐加速 上升 ； 同时套管气体进入油管举升柱塞 ， 套压下降。 ( 4 ) 环空套压迫使柱塞及柱塞以上的液体继续上行， 液 体到达井口后， 由于控制阀节流， 油压又开始增加； 当柱塞到 达井口后， 油压会继续增加， 套压降到最小值。 ( 5 ) 根据设置的关井时问， 地面控制器控制薄膜阀关闭 生产管线 ， 柱塞再次在自身重力作用下开始下落。 收稿 日期 ：2 0 0 9—0 2— 2 3； 修 回日期 ：2 0 0 9—1 1— 0 1 基金项 目：“ 十一五 ” 国家科技支撑计划 “ 延长特低／ 超低渗透油藏注水开发方式优化研 究” ( 编号 ： 2 0 0 7 B A B 1 7 B 0 2 ) 项 目资助。 作者简介 ：张荣军 ( 1 9 6 8一) ， 博士 ， 从事油气 田开发 工程方 面的教学与科 研工作。地址 ： ( 7 1 0 0 6 5 ) 陕西省西 安市 ， 石油大学 石油工 程学 院 ， 电话 ： ( 0 2 9 ) 8 8 3 8 2 6 7 1或 1 3 5 7 2 2 2 5 8 8 0 ，E—m a i l ： O z h a n g 8 8 8 @1 6 3 ． t o m 窆一 出 第 3 2卷 V0 1 ． 3 2 第 6期 No ． 6 钻 采 工 艺 DR I L L I NG＆ P R O DU C T 1 0 N T E C HN O L 0 G Y 1 1 9 2 ． 工艺要求 ( 1 ) 油管内壁规则， 以便柱塞畅通无阻在井中运行。 ( 2 ) 气井自身具有一定的产能， 气井要求为 自喷或间喷 井。 ( 3 ) 产量为 1 0～ 5 0 m ／ d 。 ( 4 ) 气 液 比大于 5 0 0 m 。 ( 5 ) 井深最好在 2 0 0 0～3 5 0 0 m之间， 井底具有一定深 度 的积液 。 ( 6 ) 井底清洁， 无泥浆等污物。 三 、 工艺参数设计 1 ． 最小套压 P ⋯ = P +( P 1 ^ + p 1 ， ) + P + P s ( 1 ) 式中 ： p ⋯ 一最小套压 ， MP a ； P tm in 一最小油压 M P a ； ^ 一举升 l m 液体段赛的静液柱压力， MP a ／ m ； p 。 一举升 l m 液体段赛的摩阻压力， MP a ／ m ； _每周期液体段塞体积， 或称周期排水量， m ’ ； p 一克服柱塞重量所需的压力 ， 一般取 0 ． 0 4 MP a ； p 厂 柱塞以下油管长度上的气体摩阻， MP a 。 2 ． 最大套压 由于最小套压是环空 中气体在 最大套压下 膨胀 的结 果 ， 那么 由气体定律 可以计 算最 大套压 。忽略气 体膨 胀 时偏差 系数差异， 最大套压为 ： = ( 1 A t ) ( 2 ) 式 中 ： p ⋯ 一最 大套 压 ， MP a ； A 一套管面积， m 。 3 ． 柱塞运行周期 的确定 柱塞一天 内的运行周期 ： n 一 ：— — 一 f 3) f P r+ t p d g + P + t + t 式 中： 一工作周期数 ， 周期／ d ； 。 一 柱塞 上行时间 ， s ； 出 一柱塞在气体 中的下行时 间， s ； 一 柱塞在液体中的下行时间， s ； 一 柱塞在井 口的停 留时间 ， s ； 。 一 柱塞 在卡定 器上的停留时间 ， s 。 4 ． 周期需气量 每个周期内的用气量包括： 开井前油管中的气量； 柱塞 上升过程中， 从柱塞和液体段塞滑落的气量； 柱塞停留于井 口时的敞喷气量。柱塞气举最低周期需气量由前两项决定。 最低周期需气量为 ： I ， vg=1 0- 4 0 2 8 9 2 F g , A ( 一 h i ) ( 4 ) 式中 ： 一最低周期需气量 ， 1 0 m ； 一 开井前液体段塞上的油管体积， m ； 一 气体通过柱塞和液体段塞的滑脱系数， 一般取 1 ．1 5； 卜 井筒平均温度 ， K； 一 液柱高度 ， m； 一 气体偏差 系数 。 四、 现场试 验及效果评价 苏里格气 田属 于低产 低效 气 田， 为了进一 步确定柱塞 气 举排水采气工艺在苏里格 气 田的可行性 ， 对苏 6井 区的苏 3 7 — 1 5井实施 了柱塞排水采气试验 ， 试验数据如表 1 所示 。 表 1 苏 3 7—1 5井柱 塞运行前、 后 对比表 平均 平均 平均 日 平均 日 水气比 项 目 油压 套压 压差 产气量 产水量 ( MP a ) ( m ／ 1 0 m ) ( MP a ) ( MP a ) ( 1 0 11 1 ) ( I T 1 ) 柱塞运行前 3 d 2 ． 8 8 ． O 5 ． 2 0 ． 1 4 1 1 O O 柱塞运行后 3 d 4 ． 2 6 ． 5 2 ． 3 0 ． 7 2 7 1 0 ． 9 3 7 1 ． 2 8 9 从 生产情况对 比表 中可 以看 出 ， 苏 3 7—1 5井 柱塞 运行 效果比较理想， 油压 、 套压差 由5 ． 2 MP a降到 2 ． 3 M P a ， 平均 日产气量由0 ． 1 4 1 11 0 i n 增加到0 ． 7 2 7 1 x 1 0 m ， 产水 量 由 0增加 到 0 ． 9 3 7 I n ／ d ， 基 本 消除 了井筒 积液 ， 使气 井恢 复 了产能。 ． 五、 结论 ( 1 ) 柱塞气举工艺可以应用在像苏里格气田这种低产低 压条件下部分气井的排水采气工艺中。该工艺要求气井 自 身具有一定的产能， 为自喷或问喷井。 ( 2 ) 该工艺技术具有一次性投入 成本 低 ， 具有工 艺简单 ， 设 备投资少 ， 无 动力 消耗 ， 地面设备 的 自动化 程度高 ， 易 于管 理等优点。 ( 3 ) 柱 塞排水采气在一定程度上可 以解决 井筒 严重积液 的问题 ， 降低排水采气 的工作量 。但是特定 的柱塞必须 对应 一 个稳定的气井产量、 压力条件 ， 受气井产能的影响较大。 参 考文献 [ 1 ] 李 士伦． 天然气 工程 [ M] ． 北京 ： 石油 工业 出版社 ， 2 0 0 0 ， 8： 3 3 4 — 3 3 9 ． [ 2 ] 申健 ． 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( 8 )： 1 1 2—1 1 3 ． [ 3 ] 张书平． 低 压低 产 气井 排水 采气 工 艺技 术 [ J ] ． 天 然气 工业 ， 2 0 0 5( 4) ： 1 0 6—1 0 9 ． [ 4] 李小奇． 柱塞气举采油工艺在 文东油 田的应用 [ J ] ． 钻 采工艺 ， 2 0 0 4 ( 4) ： 2 8— 3 0 ． [ 5 ] 刘洪海 ． 柱 塞气 举工 艺技 术 及应 用 [ J ] ． 西部 勘 探工 程 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ． ( 编 辑： 黄晓川 )