小直径管注起泡剂排水采气悬挂技术研究.pdf

2 0 1 3年第4 1 卷第 1 1 期 石油机械 C HI NA PE TROL EUM MACHI NERY 油气 田开发工程 小直径管注起泡剂排水采气 悬挂 技术研究 李旭 日 白晓弘 田 伟 卫亚 明 赵彬彬 杨亚聪 ( 长庆油田公司油气工艺研究院；低渗透油气田勘探开发国家工程实验室) 摘要 ：目前国内应用小直径管加注起泡剂工艺采用橇装式下管装置，加注起泡剂时下管装置 与注剂装置相连接 ，增大 了管理难度且不能进行长期加注。为此，设计 了小直径管井 口悬挂密封 装置。该装置的悬挂采用卡瓦式悬挂原理 ，具有结构简单、悬挂 可靠的特 点，密封采用上、下双 重密封 ，确保小直径管密封的可靠性。现场试验 中，采用小直径管加注起泡剂排水采气，气井 日 产气量得到 明显改善 ，由0 3 81 0 m d升高到0 9 51 0 m d ，增产效果 明显；油套压差 由试 验前的5 9 MP a 减小为 1 3 MP a ，表 明井筒积液明显被排出。 关键词 ：排水采气；小直径管 ；悬挂；双重密封；起泡剂 中图分类号 ：T E 9 3 4 文献标识码 ：A d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 5 7 8 2 0 1 3 1 1 0 2 7 Re s e a r c h o n S u s p e n s i o n T e c h n o l o g y o f F o a m Ag e n t I n j e c t i o n Na r r o w Tu be Dr a i n a g e Ga s Re c o v e r y Li Xu fi Ba i Xi a o h o ng Ti a n W e i W e i Ya mi n g Zh a o Bi n b i n Ya n g Ya c o n g ( R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m T e c h n o l o g y ，C h a n g q i n g O i e l d C o m p a n y ；S t a t e E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y of L o w P e r m e a b i l i t y O i l a n d G a s F i e l d E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e ri t ) A b s t r a c t ：A t p r e s e n t ， d o m e s t i c t e c h n o l o g y o f u s i n g B a I T o w t u b e t o i n j e c t f o a mi n g a g e n t a d o p t s t h e s k i d - m o u n t e d r u n n i n g d e v i c e T h e r u n n i n g d e v i c e a n d i n j e c t i o n d e v i c e a r e c o n n e c t e d t o e a c h o t h e r i n i n j e c t i n g t h e a g e n t ， w h i c h i n c r e a s e s t h e m a n a g e m e n t d i ffic u l t y a n d p r e v e n t s l o n g t i m e i n j e c t i o n T h e r e f o r e ， t h e n a r r o w t u b e w e l l h e a d s u s p e n s i o n s e a l d e v i c e wa s d e s i g n e d Th e d e v i c e s u s pe ns i o n a d o pt s s l i p- t y pe s us pe n s i o n p r i n c i p l e，c ha r a c t e r i z e d b y a s i m p l e s t r uc t u r e a n d r e l i a b l e s us pe n s i o n I t s s e a l a d o p t s u p pe r a n d l o we r d o ub l e s e a l i n g i n o r d e r t o e n s ur e t h e r e l i a b i l i t y o f t h e n a r r o w t u b e s e a 1 I n t h e f i e l d t e s t ， t h e n a rr o w t u b e w a s a d o p t e d t o i n j e c t f o a m i n g a g e n t t o d r a i n o ff w a t e r a n d r e c o v e r g a s Th e da i l y p r o d uc t i o n o f t h e g a s we l l s i mp r o v e d r e ma r k a b l y Th e p r o d u c t i o n i n c r e a s e d f r o m 0 3 8 1 0 m d t o 0 9 5 1 0 m。 d wi t h a n o b v i o u s s t i mu l a t i o n Th e t u b i n g c a s i n g p r e s s u r e d i ffe r e n c e d e c r e a s e d f r o m 5 9 MPa be f o r e t h e t e s t t o 1 3 MP a，i n d i c a t i n g t h a t we l l b o r e l i q u i d wa s o b v i o u s l y d i s c ha r g e d Ke y wor ds：dr a i na g e g a s r e a o v e r ； n a rro w t u b e； s u s p e n s i o n； d o u b l e s e ali n g； f o a mi n g a g e n t 0 引 言 泡沫排水采气技术在 国内各个气 田均有应用 ， 长庆气田每年实施达数千井次 ，起泡剂通常通过油 套环空加注或关井状况下经油管加注 。采用油套环 空加注 ，起泡剂不能直接与油管 中的液体混合 ，收 不到最佳起泡效果 ；采用油管直接加注 ，起泡剂会 被气井生产气量带出，影响加注浓度 ；若在关井时 加入 ，又存在关井对气井的不利影响。小直径管注 起泡剂排水采气技术是一种特殊的泡沫排水技术 ， 其优势是将小直径管下入气层中深 ，使起泡剂与油 管积液直接 、快速、充分地发挥作用 ，从而有效提 高排水效率 。 目前 ，采用橇装式下管装 置下入注剂小 直径 管 ，注剂结束后需要起出管子 ，长期注剂的气井 占 基金项 目：江汉机 械研究所 与长庆油气 院合作项 目 “ 小直径 管悬挂 注剂排水采气工艺施工与试验” ( 1 1 C QF w 一 0 1 6 ) 。 石 油机械 2 0 1 3年第 4 1 卷第 1 1期 用 了下管装置 ，对于多次加注气井增加了重复劳动 和作业成本 ，影响了起泡剂加注周期 。小直径管悬 挂密封技术解决了起泡剂通过小直径管加注的时间 限制 ，使下管装置从井 口上解放出来 ，能够进行多 口井小直径管安装 ，保证了小直径管加注起泡剂的 稳定性 1 小直径管注起泡剂应用现状分析 1 1 小直径管注起泡剂技术 小直径管注剂技术 中起泡剂通过 9 5 2 5 m m 1 2 4 mm小直径管直接注入井底。小直径管注剂技 术具有起泡剂与积液混合充分 、加注量易掌握 、起 泡效率高等特点，同时为油套不连通的气井加注起 泡剂提供 了新 的方法 。该 技术在 国外应用较为成 熟 ，至 2 0 0 7年底 累计在美 国、加拿大 、墨西哥 和阿联酋等气 田应用 7 0 0 0余套。国内 自2 0 0 6年 开始对该技术进行研究和应用 I 4 J ，截至 2 0 1 2年 底在长庆气 田和四川气 田共应用 1 0余 口井。 1 2 小直径管注起泡剂装置 技术升级后的小直径管注剂系统加注流程如图 1 所示 。小直径管加注装置主要 由注剂系统 、防 喷系统 、井 口支架和注入头 4大部分构成。 1 - l 直径管橇装装置 ；2 一小直径管 ；3 一注入 头 ； 4 一 防喷系统 ； 5 一 悬挂器 ； 6 一井 口安 装架 。 图 1 改进前 小直径管加注流程图 F i g 1 F l o w c h a r t o f n a r r o w t u b e i n j e c t i o n b e f o r e m o d i f i c a t i o n 注剂系统的主要作用是当小直径管下人预定深 度后 ，通过该系统向井内注入起泡剂 ；防喷系统通 过液压实现封井 ，保证小直径管下管与注剂过程 中 的安全；注入头承受小直径管 的全部重力 ，控制起 下管的速度，同时提供足够的推拉力起下小直径管。 1 3 小直径管注起泡剂应用现状分析 采用小直径管加注起泡剂时 ，先安装小直径管 橇装装置 ，连接后情况如图 1所示。采用下管装置 将小直径管下人预定深度 ，固定好小直径管 ，将注 剂系统与小直径管相连接 ，按照要求注入起泡剂进 行排水采气 。注起泡剂排水采气过程中，井 口防喷 系统、注入头和盘管绞车需停留在井 口，注起泡剂 结束后将小直径管起出。 前期橇装设备在现场 1 0多 口气井应用 ，分析 认为现用小直径管注起泡剂存在以下 3方面不足 ： 下管装置利用率低。加注管理难度大。长期 加注可行性不高。 针对前期小直径管注剂存在的不足 ，同时也为 了使小直径管注起泡剂排水采气技术能够更好地服 务气田，提出将小直径管悬挂在井 口的思路 ，从而 设计出了小直径管的悬挂密封注剂装置。 2 小直径管悬挂密封注剂装置 小直径管悬挂密封注剂装置能够将小直径管悬 挂在气井 中，在井 口预留预定长度后可将小直径管 切断 ，从而可拆卸掉下管装置 、井口封井器和注人 头，预留小直径管用于注剂结束后将小直径管起 出。悬挂密封后小直径管可与井 口智能注剂系统相 连接 ，实现高效智能化的泡沫排水采气 。其关键技 术是小直径管悬挂密封装置的性能 ，下面分别从小 直径管的悬挂和小直径管密封 2方面进行说明。 2 1 小直径管悬挂原理及结构 小直径管悬挂过程如图 2所示 ，其原理是由带 有卡瓦座的悬挂密封装置和卡瓦来实现，操作窗专 为安装卡瓦而设计 。由图可知，操作窗上有可上 、 下运动的滑筒 ，手柄用来控制滑筒的上、下运动。 悬挂时，在小直径管密封条件下，打开滑筒 ， 取出操作窗内的防磨套 ，再通过操作窗的窗 口将卡 瓦安装到悬挂器的卡瓦座上 ，关闭操作窗 口并解封 小直径管 ，采用注入头将管子的重力释放到悬挂器 上 ，实现对小直径管悬挂 。小直径管悬挂后 ，需检 查悬挂性能，检查方法是慢慢将注人头的夹持力减 小 ，当夹持力完全卸去后 ，小直径管重力全部作用 在悬挂器上 ，在管子上做标记 ，观察管子有无相对 位移 ，无相对位移时确定悬挂正常。小直径管悬挂 正常后 ，在悬挂器密封小直径管情况下 ，剪切小直 径管并拆卸井 口注入头 、防喷器和操作窗等设备 。 2 2 小直径管密封原理及结构 小直径管悬挂密封装置结构如图 3所示。该装 置依靠悬挂密封器里面的密封胶皮和上密封法兰中 的密封件对小直径管形成双重密封。 2 0 1 3年第 4 1卷第 l 1 期 李旭 日等 ：小直径管注起 泡剂排 水采 气悬挂技 术研 究 一1 1 7 1 一悬挂密封器；2 一卡瓦座；3 一操作窗； 4 一滑筒 ； 5 一 - 防磨 套 ； 6 一 开关 手柄 ； 7 一小 直 径管 ； 8 一 卡瓦 。 图 2 小直径 管悬挂 密封装置结构 示意图 F i g 2 S t r u c t u r a l d i a g r a m o f n a l T o w t u b e s u s p e n s i o n s e al d e v i c e 3 1 一悬挂 密封器 ；2 一密封法兰 ；3 一密封加压杆 ；4 一 小直 径 管 ； 5 一 密 封 接 头 ； 6 一 密 封 件 ； 7 一 密 封 胶 皮 ； 8 一 密封 心子 ； 9 一 密封 丝杆 ； l O 一 丝杆 保护 套 。 图 3 小直径 管悬挂 密封后 的结构示意图 Fi g 3 S t r u c t ur a l di a g r a m a f t e r na r r o w t u b e s u s p e n s i o n s e a l i n g 小直径管密封过程 ：悬挂密封器安装在采气树 顶部 ，当小直径管下入到井筒设计深度后 ，悬挂器 卡瓦安装且小直径管已悬挂 ，拧紧密封丝杆 ，密封 丝杆带动密封心子挤压密封胶皮实现对小直径管下 密封 ；小直径管实现下密封之后 ，在预留备用长度 处剪断小直径管 ，拆去下管装置，在悬挂密封器的 上法兰盘上安装密封法兰。密封法兰 由密封件、密 封接头和密封加压杆组成，密封件中间有孔可使小 直径管通过 ，安装于密封法兰的 内部 ；密封接头采 用螺纹连接方式安装在密封法兰顶部 ，密封接头 中 心安装有密封加压杆 ，拧紧密封加压杆作用在密封 件上，实现对小直径管上密封。小直径管在长期注 起泡剂过程 中，出现密封漏气时，可通过调整密封 加压杆实现密封。小直径管悬挂密封后 ，将丝杆保 护套安装于悬挂密封器的密封丝杆上，用于保护悬 挂密封器的丝杆。加注起泡剂时将智能注剂泵与井 口小直径管相连接，实现气井 自动高效加注起泡剂。 2 。 3主要技 术参数 最大悬挂载荷 3 0 k N，井 口密封压力 3 5 M P a ， 环境温度 一1 5 6 5，质量约 7 0 。 3 现场试验及 效果分 析 为了测试 小直径管悬挂 密封性能 ，2 0 1 2年 8 月在苏里格气 田苏 1 4一 xx井进行 了首 口井小直 径管悬挂注起泡剂排水采气试验 。试验 中采用悬挂 器对小直径管进行悬挂密封 ，并与智能注剂泵连接 进行排水采气 ，悬挂 密封后进行起泡剂加注 1 0 d ， 之后将小直径管起 出恢复为套管加注起 泡剂。采用 小直径管加注起泡剂排水采气试验效果如图4所示。 一 一 、 _ 、 一 一油 压 ： 一 套 压 L 一 一0 8 0 l 2 0 1 2 O 8 1 5 2 0 】 Z 0 8 - 2 9 ： D I 2 0 9 - 1 2 2 0 1 2 - 0 9 2 6 2 0 1 2 - 1 0 1 0加 1 2 一 l 0 - 2 4 2 0 1 2 - l ： 直径管 试验前 拄起泡剂 套管加往 一 ， r ， 一 、 ，一 ， 一 、 、 图4 苏 1 4一X x井小直径管注起 泡剂试验 曲线 F i g 4 T e s t C ll r V e o f f o a m a g e n t i n j e c t i o n w i t h n a r r o w t u b e i n We l l 1 4 X X o f S u 由图可以看出，采用小直径管加注起泡剂排水 采气 ，气井 E t 产 气 量 由 0 3 8 x 1 0 I I 1 d升 高到 0 9 5 x 1 0 i n d ，增产效果明显 ；油套压差 由试验 前 的5 9 MP a 减小为 l - 3 MP a ，表明井筒积液明显 被排出。试验期间 ，小直径管悬挂器悬挂可靠 、密 封性能 良好 。试验后起管顺利 ，验证 了小直径管悬 挂密封技术 的稳定性 。 4 结 论 ( 1 )小直径管悬挂技术是小直径管注剂技术 发展过程 中关键性的一次改革 ，将小直径管悬挂加 ( 下转第 1 2 1页) 2 0 1 3年 第4 1 卷 第 期 宋祖厂等：井下分注管柱电动验封技术研究与应用 一 1 2 1一 窆 出 I I 、 ： 冀 冀 ； i 图 5 港 5 3 8 4井桥 式偏 心分注管柱验封 曲线 F i g 5 S e a l i n g c h e c k c u r v e o f b r i d g e e c c e n t ric s e p a r a t e i n j e c t i o n s t ri n g i n We l l 5 - 3 8 4 o f G a n g 4 结 论 ( 1 )电动验封系统 由地面控制系统、电缆和电 动验封仪组成，地面控制电机进行胶筒坐封和解封 ， 降低了作业时验封仪掉、卡等井下事故的风险。 ( 2 )现场应 用结果表 明，电动验封 技术 的验 封成功率 达到 1 0 0 ，配水 器 的最大下 入深度 达 2 5 7 2 m，验封后仪 器胶筒 无损 伤、无 遇卡现 象 ， 大大提高 了验封效率。 ( 3 )电动验封技术不但 为井下 分注管柱验封 开辟了新途径 ，也为大港油 田实现分注管柱验封技 术升级奠定 了基础。 参考文献 1 宋祖厂，盖旭波，刘扬 ，等 H R P液压封隔器性能 参数 数值模 拟研 究 J 石 油机 械，2 0 1 1 ，3 9 ( 5 ) ：4 1 4 4 孙合营，刘云滔，谢桂青，等 注水井多级封隔器 逐级验封技术研究与应用 J 石油天然气学报， 2 0 0 8 ，3 0 ( 3 ) ：3 9 3 3 9 4 邓索分注井验封工艺技术在宝浪油田的应用 J 油气井测试，2 0 0 6 ，1 5( 5 ) ：6 6 6 7 ， 6 9 李和义，李绿伟 堵塞式压力计验封的应用 J 油气井测试，2 0 1 0 ，1 9( 2 ) ：5 6 5 9 杨昌鑫，刘尊程，杨宝华，等 大港油 田分层注水 工艺技术 J 油气井测试 ，2 0 1 1 ，2 0 ( 1 ) ：6 5 69 盖旭波，刘扬，窦守进，等 大港油田分注难点技 术研 究与 试验 应用 J 价值 工程，2 0 1 2 ，3 1 ( 3 1 ) ：4 0 4 2 张林业 ，刘青松，安龙，等 双压力计验封工艺的 改进 及应 用 J 石 油天 然气 学报，2 0 0 6 ，2 8 ( 2 ) ：1 3 41 3 6 第一作者简介 ：宋祖厂 ，工程师 ，生 于 1 9 8 2年 ，2 0 0 9 年毕业于中国石油大学 ( 华东) ，获硕士学位，现从事油 田分注工艺设计、井下工具研发及数值模拟工作。地址： ( 3 0 0 2 8 0 ) 天津市大港区。电话 ： ( 0 2 2) 6 3 9 5 5 7 3 5 。Ema i l ： s o n g z u c ha n g 1 6 3 c o rn 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 3 2 8 ( 本文编辑王刚庆) ( 上接 第 1 1 7页) 注起泡剂 ，实现 了将下管装置从 气井井 口解 放 出 来 ，保证了小直径管注起泡剂的安全性 ，同时节省 了人力和物力 ，使该技术得到了进一步完善 。 ( 2 )小直径管悬 挂密封器具有 结构简单 、悬 挂密封可靠 的特点 ，悬挂采用卡瓦式结构 ，密封具 有上、下双重密封 功能 ，下密封 用于密封小直 径 管 ，更重要的作用在于安装卡瓦 ；上密封具有可调 节功能 ，可保证小直径管长期稳定的密封。 ( 3 )现场试验 结果表 明，小 直径管悬挂器悬 挂可靠 、密封性能 良好 ，试验后起管I I , N ，验证了 小直径管悬挂密封技术 的稳定性 。 2 参考文献 A w a d z i J ， A m o c o D o w n h o l e c a p i l l a r y s o a p i n j e c t i o n i m p r o v e s p r o d u c t i o n R S P E 5 2 1 5 3 ，1 9 9 9 张书平 ，吴革生 ，白晓弘 ，等 橇装 式小 直径管 排 水采 气工 艺技 术 J 天然气 工业 ，2 0 0 8 ，2 8 ( 8 ) ：9 2 9 4 3 4 5 6 白晓弘，吴革生，陈德见，等 小直径管排水采气 技术在靖 边气 田的应 用 J 石油化 工应用 ， 2 0 0 9 ，2 8 ( 7 ) ：6 9 9 0 王柳 ，付善勇，徐境 毛细管加注泡沫排水采气新 技术 J 海洋石油，2 0 0 9 ，2 9( 3 ) ：6 3 6 6 曹和平，廖伍彬 ，陈新欣，等 注剂作业用小直径 管适用 性试 验研究 J 石 油机 械，2 0 0 7 ，3 5 ( 7 ) ：4 6 周忠城，曹和平 ，张志海 ，等 小直径管排水采气 装置在 四川气 田应用 J 石油机械，2 0 1 2 ，4 0 ( 1 1 ) ：1 1 61 1 9 第一作者简 介 ：李旭 日，工程师 ，生于 1 9 8 2年 ，2 0 0 9 年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业，获硕士学位， 现从事采气技术研究 工作 。地址 ： ( 7 1 0 0 2 1 ) 陕西省 西安市 。 E ma i l ： l i x u r i c q pe t r o c h i n a c o r n c n 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 42 7 ( 本文编辑刘峰 ) 1j 1 J 1 J l寸l l卜 _