小直径管排水采气装置在四川气田的应用.pdf

石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 2年第4 0卷第 1 1 期 油气 田开发工程 小 直径 管排水 采气 装置在 四川气 田的应 用 周忠城 曹和平 张志海 叶茂华 赵维斌 ( 1 中国石油集 团钻井工程技术研究院江汉机械研 究所2 川庆钻探 长庆井下技 术作 业公 司) 摘要：小直径管排水采气技术能使起泡剂通过小直径管直接快速到达 出液段、水淹段，起泡 剂扩散效果好，与液体接触面积大，采气效果好。介绍 了小直径管排水采集装置的结构、工作原 理及在 四川气 田实施的几种工艺，即与电潜泵结合死井复产工艺、与气举车气举相结合死井复产 工艺、在生产井中边注边采工艺及小直径管测试工艺。实施结果表明，小直径管排水采气技术不 仅适用于低压气井排水采气 ，也适用于低压高产井排水采气；小直径管排水采气技术为 四川气 田 井下有封 隔器 、油套环空不通井提供 了解决井 内积液问题的新方法。 关键词 ：小直径管；排水采气技术；四川气田；泡排；橇装式 中图分类号 ：T E 3 7 7文献标识码 ：B文章编号 ：1 0 0 1 4 5 7 8 ( 2 0 1 2 )1 1 0 l 1 6 0 4 Ap p l i c a t i o n o f t h e S m a l l Di a me t e r CT DGR De v i c e i n S i c h ua n Ga s fie l d Z ho u Zh o n g c h e n g Ca o He p i n g Zh a n g Z h i ha i Ye Ma o h u a Zh a o W e i b i n ( 1 J i a n g h a n Ma c h i n e r y R e s e a r c h n s t i t u t e 2 C h a n g q i n g D o w n h o l e O p e r a t i o n C o m p a n y ，C h u a n q i n g D r i l l i n g C o m p a n y ) A b s t r a c t ：T h e t e c h n o l o g y o f d r a i n a g e g a s r e c o v e r y( D G R)w i t h s m a l l d i a me t e r c o i l e d t u b i n g( C T )c a n ma k e f r o t h e r a r riv e a t t h e fl ui d o u t l e t s e c t i o n a n d t he wa t e r flo o d e d s e c t i o n d i r e c t l y a n d q ui c k l y Th e d i s pe r s i o n e f f e c t o f f r o t h e r i s d e s i r a b l e， t h e c o n t a c t a r e a be t we e n l i q ui d a n d f r o t h e r i s l a r g e a n d t h e g a s r e c o v e r y e f f e c t i s s a t i s f a c t o r y Th e p a p e r i n t r o d u c e s t h e s t r u c t u r e a nd o pe r a t i n g p r i n c i pl e o f t h e s ma l l d i a me t e r CT DGR d e v i c e a n d s e v e r a l c o t r e s p o n di n g t e c h n o l o g i e s a d o p t e d i n S i c h u a n Ga s fie l d T he t e c h n o l o g i e s i n c l u d e t h e t e c hn o l o g y o f c o mb i n i n g t h e d e v i c e wi t h e l e c t ric s u b me r s i b l e p ump t o r e s t o r e d e a d we l l p r o d u c t i o n， t h e t e c hn o l o gy o f c o mb i n i n g t h e d e v i c e wi t h g a s l i f f v e h i c l e l i ft i n g t o r e s t o r e d e a d w e l l p r o d u c t i o n t h e t e c h n o l o g y o f i n j e c t i o n a n d r e c o v e ry i n p r o d u c t i o n w e l l a n d t he t e c h n o l o gy o f s ma l l di a me t e r CT we l l t e s t i n g Th e i mp l e me n t a t i o n s h o ws t ha t t h e t e c h n o l o g y i s s u i t a b l e f o r bo t h DGR i n l o w p r e s s u r e g a s we l l a n d DGR i n l o w p r e s s u r e a n d h i g h p r o d u c t i v i t y we l 1 Th e t e c h n o l o gy o f f e r s a n e w s o l u t i o n t o t h e b o r e h o l e e f f us i o n f o r t u b i ng c a s i n g a n n u l a r p l u g g e d we l l s wi t h a d o wn h o l e p a c k e r i n S i c h u a n Ga s fie l d Ke y wo r ds ： s ma l l di a me t e r CT； DGR t e c h n o l o g y； S i c h ua n Ga s fte l d； foa m d r a i n a g e； s k i d mo u n t e d 0 引 言 四川盆地气 田的特点之一是产水气 田多。由于 气藏产水 ，对气井 的生产造成严重危害，产量急剧 递减 ，水淹停产井逐年增多 ，成为气 田生产 的主要 矛盾 。多年来 ，科研 工作者进行 了多种工 艺探 索 ，常用的排水采气工艺有泡排 、气举 、机抽等 ， 其 中泡排和气举用最 多 ，已形 成规模 J 。但 是常 规泡沫排水采气工艺是从气井井 口加注起泡剂 ，起 泡剂靠 自重沿套管壁缓慢流入液面 ，耗时长 ，如果 施工井有封隔器则不能实施泡排工艺 。小直径管注 起泡剂排水采气工艺能使起泡剂通过小直径管直接 快速到达出液段 、水淹段 ，起泡剂扩散效果好 ，与 液体接触面积大，采气效果好成为处理积液气井行 之有效的方法之一。 小直径管排水采气技术在美国、加拿大 、墨西 哥 以及阿拉伯联合酋长国等国家和地区有广泛的应 用 ，取得 了良好 的经济效益 。B J 公 司的统计 数字 显示 ，在北美地区安装的 9 5 0 0套小直径管排水采 气系统中，有 8 5 用于排水采气。这些井 在安装 小直径管排水系统前往往生产几天或几个小时就要 2 0 1 2年 第 4 0卷第 1 1 期 周 忠城 等：小直径管排 水采气装置在四川 气田的应 用 关井数天复压才能再生产 ，有些井 因积液太严重而 无法生产 ，应用小直径管排水采气技术后成功实现 了稳定 、连续生产 ，增产效果明显 J 。 随着 国内气 田开采时间的增长 ，低压低产小水 量气井越来越多 ，对排水采气工艺提 出了更高的要 求 。2 0 0 5年江汉机械研究所 开展了小直径管排水 采气装置及配套工具研究 ，研制了国内首台橇装式 小直径管排水采 气装置 J 。该装置 的优 越性表现 在带压连续起下管柱 ，边作业边生产 ；起下管柱时 可准确监测注剂头在井内的位置 ；可精确控制注剂 量。该装置 已在 长庆、西南、渤海等 油气 田应 用 3 0余井次 圳 ，1 0种作业工艺 ，显著效果。笔者 主要介绍了该装置的结构 、工作原理及在四川气 田 实施 的4种工艺 ，以期为四J l l 气 田的中后期开发提 供新 的技术思路 ，为类似气井排水采气提供参考。 1 技术分析 1 1 结构 小直径 管排 水采气装置结构示意 图如 图 1所 示 ，主要由橇装装置 、监测与控制 系统 、注人 头、 防喷 系统 、 井 口支撑 架 、 井 下 工具 及 注剂装 置组 图 1 小直 径 雷 排 水 果 气装 置 结构 示 意 图 Fi g 1 St r uc t u r d d i a g r a m o f s ma l l d i a me t e r CT DGR s y s t e m 1 一橇装装置 ；2 - 监测与控制系统 ；3 注剂装置 ；4 一注入头 ；5 -防喷系统 ；6 -井 口支撑架 ；7 -井下工具 。 成 。橇装装置是该设备的主体 ，包括小直径管及盘 封 、放空短节 和考克 ，系统压力 3 5 MP a 。井 口支 绕滚筒、柴油机 、液压系统总成 、控制 台、测量与 撑架主要 由小架 、中架及 大架等组 成【 ，可根 据 控制装置、拖橇式底座和顶 吊式框架、辅助设备 井 口 要求进行选配。运输时中架与小架置于大架内 等 。盘管容量 4 5 0 0 m，装机 功率 4 57 5 k W，总 部 ，以节省运输 空间。井 口支撑 架最大工作 高度 质量小于 9 6 t ；外形尺寸为 5 0 m2 4 m 2 6 7 9 1 3 3 。井下工具包 括导 引头、加重 杆、注剂 头、 m。监测与控制系统可监测和控制柴油机转速、压 单 向阀和接头等 。注剂装置包括注入泵 、药剂罐 、 力和温度 ，监测和控制滚筒转速、注入头注入和提 连接管汇和过滤装 置 ，可防 H S和 C O 腐蚀 ，排 升速度 ，监测和控制注入头夹持力 、张紧力 ，监测 量 5 01 0 0 L h ，压力等级 3 5 MP a 。 和控制防喷器和防喷盒压力 ，监测和控制小直径管 1 2 工作原理 起下深度 ，监测和控制下入载荷 ，监测和控制注剂 泵注入量和注入压力。注入头包括箱式主体 、链条 及驱动装置 、液压 马达 、夹紧机构和张紧机构等 。 注入头 最 大提升 力 3 0 k N，最大 提 升速度 3 0 m m i n 。防喷系统包 括井 口防喷器组 、防喷管 、动密 小直径管排水采气装置是一款微型化 的连续管 作业机 ，采用全液压驱动 ，电器控制方式 。作业时 用橇装式小直径管排水采气作业装置将小直径管下 入井下 ，由地面注剂泵 系统通过小直径管将化学剂 注人井 内，使液体 泡沫化后随天然 气流携带 出井 一 1 1 8一 石 油机械 2 0 1 2年第4 0卷第 1 1期 筒 ，消除气井井底和管柱内的滞留液体。 该装置添加防腐 、防垢剂可清除井筒中因连续 出水导致的盐块堆积及结垢 ，添加清蜡剂可清除井 筒 中结蜡 ，带井下工具可开展特殊作业。 1 3 主要技术参数 管子规格 ： 5 m m1 2 4 m m 4 0 0 0 m； 注人头最大注人力 ：1 5 k N； 最大起 、下管子速度 ：3 0 m ra i n ； 最大 下人 深度 ：3 6 0 0 In； 井 口密封压力 ：3 5 MP a ； 适应环境温度 ： 一l 5 6 5 ； 连续工作时间： 1 2 h ； 最大注剂排量 ：5 0 L h ； 工作压力 ：2 5 MP a 。 2 关键技术 2 1 液压 自动控制技术 装置液压系统采用模块化、集成化设计 ，远程 控制方式 ，保证了盘管绞车马达 、排管器马达和注 人头马达 ，以及注人头张紧、夹紧机构 、防喷器等 各个执行元件互不干扰且相互操作协调。液压系统 进行了防误操作设计 ，液压刹车系统有载荷 自适应 功能 ，防止操作 中发生意外事故 。针对液压系统元 件繁多 ， 必须在控制台上操作的问题 ，根据功能模 块设计 出高度集 成化的液压集成块 ，减少软管连 接 ， 保证操作 台的操作和手柄分区、协调。 2 2 机 电一体 化控 制技 术 电器控制系统采用 自动化设计 ，由控制台上的 按钮和开关远程控制柴油机 、离合器 、滤油器、加 热器、冷却器及报警喇叭等电气元件按序工作。控 制台集 中了整机的操作 、控制和作业参数的显示及 记 录 。 2 3注入 头技术 注入头设有同步齿轮机构 ，保证成对夹持块无 相对滑动。夹持块表面经过了特殊处理 ，提高了夹 挣 性能 ，延长 了使用寿命 ，同时减少 了对管子 的 损伤 。 2 4 滚 筒技术 机械计数器和编码器同时记录起下深度 ，保证 计数 的准确性 。滚筒与注入头之间通过液压系统控 制实现速度同步 ；滚筒限扭设计 ，避免盘管力矩过 大小直径管挤压变形。 2 5防喷系统技术 利用远程液压控制 的压紧机构调节密封元件的 压紧程度 ，适应套压变化保持密封 ，使压紧力不致 过大 ；防喷器采用 V形闸板 ，配备手动和远程液 压控制 2种操作方式 ，保证防喷器在密封头密封失 效时及时动作 ，确保井 口作业安全 。 3 现场施工及 效果分析 江汉机械研究所和西南油气 田分公司等单位合 作 ，应用小直径管排水采气装置在四川气 田开展 了 4种工艺 ，取得了显著效果。 3 1 与电潜泵结合死井复产工艺 纳 5 9井井深 3 0 9 6 In，人工井底 3 0 8 6 i n ，地 层压力 7 5 MP a ，1 9 8 2年 1 2月投产 ，是低压高产 井 。试验前曾用多种排水采气工艺措施复产 ，均未 成功。通过使用橇装式小直径管排水采气装置与 电 潜泵相结合抽出井底积液 ，使纳 5 9井一次性复产 成功 ，在完成作业 的 5 d内，累计注 剂 2 8 8 0 L， 累计排水 6 0 0 m ，累计产气 3 4 5万 m 。 小直径管排水采气技术不仅可用于小水量排水 采气 ，也适应 于产水量较大 的气井 生产。在纳 5 9 井试验期 间，共排水 6 0 0 m ，平均 日排水 1 2 0 m ， 满足排水采气生产需求；纳 5 9井在工艺上实现 了 边作业边注 、边注边采 和起 下管柱分 时分段 注液 等，摸索出了注剂量 、速度及排水采气工艺制度 ， 并与常规排水采气工艺成功实现接替 。 3 2与气举车气举相结合死井复产工艺 坝 一1 7井 构造 位 置 位 于 长 轴 近 端 端 上 盘 ， 1 9 8 1 年 3月 1 6开 始 出水 ，投产 初期 套 压 3 1 3 0 MP a ，油压 2 7 9 6 MP a ，日产气 2 3 6 7万 In ，日产 水 6 2 3 0 m 。2 0 0 5年 1 0月 1 9日地层垮塌进行修 井作业 ，由于井下砂堵 ，气井只能间歇生产 ，月生 产时间不足 1 d ，月产气 1 2万 m ，2 0 0 8年 4月 1 2日井 口生产套压 5 4 0 M P a 。通过橇装式小直径 管排水采气作业装置与气举车气举相结合 ，使该井 一 次性复产成功 ，平均 日增产 3 4万 In 。图 2为 坝 1 7井排水采气作业现场。 3 3 在生产井中边注边采工艺 新沙 2 11 3 H井是 1口水平井 ，垂深 2 2 6 9 5 0 m，斜深 2 4 4 3 3 0 In 。该井于 2 0 1 1 年 9月 2 3日投 产 ，生产层位为 J s ，投产时油压 2 0 6 7 MP a ，套 压 2 4 2 0 MP a ，日产气 2 3万 m ，日产水 1 2 9 m 。 该井投产以来 ，产量 、压力一直呈递减趋势 ，压力 月递减率 2 8 0 MP a ，产量月递减率为 0 5 2万 m ， 递减速度较快 ，递减率分别 为 8 9 2 和 5 9 3 。 该井累计产气 2 9 7万 m ，产水 1 0 8 8 m ，剩余 可 2 0 1 2年 第 4 ( 】 卷 第 1 1期 周忠城等 ：小直径 管排 水采 气装 置在 四川气田的应用 采储 量 1 8 6 9万 m 。 目前 ，该井 油压 2 2 3 MP a ， 套压 3 5 0 MP a ， 日产气 0 9万 m。 ， 日产水 4 IT I 。 一 直 自然生产 ，随着压力 的快速下降 ，产量同步下 降，压差为 1 2 5 MP a ，井底存在 积液，需及 时开 始辅助排液措施 。2 0 1 2年 5月对该井进行 了小直 径管排水采气作业 ，小 直径管下人井下 2 3 6 0 m， 边注边采 。实施小直径管排水采气作业后 ，在压差 从 2 2 MP a降低到 0 8 MP a的情况下 ，气井 日产量 最高达到 3 3万 m ，平均 日产量约增加 0 7万 m 。 图 2坝 1 7井排 水 果 气 作 业 现 场 F i g 2 DGR s i t e o f Ba We l l 1 7 由于该井油套环空中存在封隔器 ，当井筒积液 严重时 ，只有停产加注起泡剂才能维持生产 ，而采 用小直径管排水采气技术可以在不停产的情况下边 注边采 。小直径管排水采气工艺为油套不连通气井 加注起泡剂提供了新的方法 ，若按照合理 比例配置 泡排剂 ，并在射孔段上方挤注起泡剂 ，则排水采气 效果更好 。 3 4小直径管测试工艺 兴华 1井是 1口直井 ，人工井底 2 6 2 0 m，利 用 9 5 mm小直径管带存储式压力计对 兴华 1开 井 、关井全周期进行井底压力及压力梯度测试。通 过压力 、压力梯度测试数据分析井下积液情况。兴 华 1井井深 2 1 6 0 m，永 久式封 隔器位于 1 9 9 0 m 左右 ，从安全考虑本次作业设计深度 1 9 8 0 m。该 工艺能否成功的关键在于是否将压力计完好地送人 测试井段 ，并 能顺利将测试结果取出。施工要点 ： 先不带压力计仅 用小直径管探井确 认井 内是否 畅 通 ；下放压力计时下放速度应控制在 1 0 m ra i n以 内，密切观察指重表的变化情况 ，确保无遇阻；上 提压力计时速度要控制在 8 m ra i n以内，同时密切 观察指重表和指轻表的变化 ，避免上提过快遇卡。 拆卸作业装置后 ，成功取出压力计 ，将存储在 压力计的数据进行回放和分析，实现了对兴华 1 开 井 、关井全周期井底压力及压力梯度测试 ，确定了 井下积液情况。 4 结论及建议 ( 1 )结合现代新兴 电子 技术 ，应用小 直径管 测试技术可将储存式 电子仪器下到井内，完成 目的 层位的参数测试 ，并对测试参数进行记录 ，便于地 层参数资料获取 。 ( 2 )小直径管排水采气技术为 四川气 田井 下 有封隔器 、油管环空不通井提供 了解决井 内积液问 题的新方法 。如果能应用复合工艺 ，积液问题会得 到更好的解决 。 ( 3 )小直径管排水采气技术 不仅适 用于低压 气井排水采气 ，也适用于低压高产井排水采气 ，应 用前景 良好 。 ( 4 )为 了促进小直径管排水采气技术的发展 ， 建议开展提高管子抗腐蚀性能研究 ，增加管子下人 深度 ，同时开发小直径管悬挂注剂排水采气技术。 1 2 3 4 5 6 7 8 参考文献 黄艳 ，佘朝毅 ，马辉运 ，等 采气工艺技术研究与应用 J 3 l ( 5 )：6 66 9，7 2 邹 小龙 ，曹世昌 ，魏伟 ，等 气区气井的应用前景分析 J 1 4 ( 1 1 )：6 16 3 四川 盆地 气 田排 水 钻采 工艺 ，2 0 0 8 ， 毛细 管技术 在川 东 中外 能源 ，2 0 0 9 ， 曹光强 ，王云 ，谭其艳 毛细管注剂排水采气技 术 研究 J 钻采工艺 ，2 0 0 9 ，3 2 ( 5 ) ：3 4 3 6 ，4 9 曹 和平 ，张志 海 橇装 式 小 直 径 管排 水 采 气 装置 J 石油科技论坛，2 0 1 1 ，3 0( 3 ) ：6 1 6 3 马卫 国 橇装小直径连续管排水采气装置 的研究与应 用 f 石油机械 ，2 0 0 7 ，3 5( 4 ) ：3 4 3 5 ，5 3 乐宏 ，刘 同斌 ，张 俊杰 ，等 电潜泵 +毛细管泡 排复合 工 艺 在 纳 5 9井 的 应 用 J 钻 采 工 艺 ， 2 0 0 9 ，3 2 ( 2 ) ：8 1 8 3 张志海 井口支撑架在小直径连续管设备中的应用 J 石油机械 ，2 0 1 1 ，3 9( 1 0 ) ：1 8 61 8 7 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 92 8 ( 7)：6 97 0，8 3 第一作者简介 ：周 忠城 ，工程师 ，生 于 1 9 8 1 年 ，2 0 0 8 年毕业于西南石油 大学 ，获 硕士学 位 ，现从 事连 续管装 备 研发工作 。地 址 ： ( 4 3 4 0 0 0 ) 湖 北 省荆 州 市。 电话 ： ( 0 7 1 6 ) 8 1 2 2 0 3 3 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 91 1 ( 本文编辑王刚庆)