长庆气田泡沫排水数字化配套技术.pdf

第 4 1 卷 第 7 期 2 0 1 2 年 7 月 化工技术与开发 Te c hn o l o g y & De v e l o p me n t o f Ch e mi c a l I n du s t r y Vo 1 ． 41 No ． 7 J u 1 ． 2 0 1 2 长庆气田泡沫排水数字化配套技术 贾友 亮 1 ,2 ，杨亚聪 1 ,2 ，陈德见 1 ,2 ，田伟 一 ，郭彬 ， ( 1 ． 长庆油田公司油气工艺研究院，陕西 西安 7 1 0 0 1 8 ； 2 ． 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 7 1 0 0 1 8 ； 3 ． 长 庆油田安全环保监督部 ，陕西 西安 7 1 0 0 1 8) 摘 要： 针对气井泡沫排水采气人工加注费用高、员工劳动强度大的问题，进行了气井泡沫排水数字化配套技 术研究与应用，研制的自动投棒装置和自动注剂装置，设备眭能稳定、自动化程度高，实现了泡排剂远程控制 自动 定量加注，极大地提高了泡沫排水采气效率。现场应用6 8 1 2 1 井，累计增产气量8 1 0 l O m ，年节约生产运行成本2 1 0 万元，取得了良好的经济效益和社会效益，为泡沫排水采气的推广应用提供了技术支撑。 关键词： 气井； 泡沫排水； 数字化； 配套技术 中图分类号 ： T E 3 2 文献标识码 ： B 文章编号 ：1 6 7 1 ． 9 9 0 5 ( 2 0 1 2 ) 0 7 ． 0 0 6 4 - 0 3 在天然气井生产过程中， 常伴有地层水产出， 随 着地层压力不断下降 ， 产气量逐渐降低 ， 当产气量低 于气井临界携液流量时 ， 气体无法将产 出水全部携 带出井筒 ， 导致井筒积液 ， 影响气井正常生产。 泡沫排水采气是 向井筒注人一定 比例 的起泡剂 后， 在天然气流的搅动下， 使井底积液转变为泡沫状 流体 ， 从而降低积液密度 ， 减小地层水 的表面张力 ， 达到举升井筒积液的目的。该技术具有设备简单、 施工容易、 见效快 、 不影响气井正常生产等优点， 作 为排水采气主体技术在气 田得到普遍应用 [ 1 - 2 ] o液 体起泡剂主要采用柱塞泵、 泡排车 [3 - 4 1 加注， 固体起 泡剂需要人工井 口加注 ， 雨雪天气不能按计划定时 定量加注起泡剂， 降低了气井泡排效率。随着气田 的开发 ， 需要采取泡排措施的气井大量增加 ， 泡排作 业存在人员劳动强度大， 操作和管理费用高等问题， 针对以上问题 ， 研发了井 口 自动注剂装置和泡排棒 自动投放装置 『 5 】 ， 与气 田数字化系统结合 ， 实现 了起 泡剂远程 自动定量投放 ， 确保了泡排措施的有效性 ， 大大降低 了管理和操作费用 ， 节省了劳动力 ， 通过现 场应用 ， 已形成了成熟的配套工艺 ， 为提高气井采收 率提供了新的技术手段 。 1 起泡剂 自动加注装置研制 1 ． 1 泡排棒 自动投放装置 自动投棒装置采用电磁驱动 ， 由太 阳能供 电系 统供电 ， 通过 时间控制器及远程控制器实现电磁头 的通断 电控制。装置 主要 由壳体 、 电磁 头 、 转 盘 、 储棒筒等 l 7 个部分组成， 见图 1 。壳体承压分为 I O MP a 、 2 1 MP a 两个系列 ， 设有 1 3个储棒筒 ， 每次可 装投 1 2根泡排棒 。 1 ． 壳体 2 ． 转盘 3 ． 储棒简 4 ． 心轴 5 ． 电磁头 6 ． 防爆盒 7 ． 吊耳 8 ． 顶板 9 ． 观察1： 3 1 0 ． 装料 口 1 1 ． 压力表 1 2 ． 放空阀 l 3 ． 底法兰 1 4 ． 电磁铁 1 5 ． 拉杆 1 6 ． 回位弹簧 1 7 ． 棘轮 1 8 ． 棘爪 图 1 自动投棒装置结构示意图 1 ． 2 工作 原理 投棒装置安装在采气树顶部 ， 二者通过法兰连 接 ， 实施过程如下 ： ( 1 ) 装棒过程： 装棒前 ， 关闭井口采气树 1 # 、 甜 阀门， 壳体泄压后将一根泡排棒放入 当前与装料 口 相连通的储棒筒中， 手动控制 电磁头通 电， 电磁铁产 生的力矩促使转盘发生旋转， 固定于转盘上的储棒 作者简介： 贾友亮 ( 1 9 8 2 - ) ，硕士，毕业于石油大学 ； 主要从事采气工艺技术研究工作 ，地址 ： ( 7 1 0 0 1 8 )陕西省西安市明光路 2 9 # 长庆油田油气工艺研究院，C a i n： ( 0 2 9) 8 6 5 9 0 6 7 0 ，1 5 1 2 9 2 7 0 3 0 5 ，E - m a i l ： j y o u l _ c q @ p e t r o c h i n a ． t o m ． c n 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 4 — 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 7期 贾友亮等：长庆气田泡沫排水数字化配套技术 6 5 筒同时旋转固定角度。此时， 下一根储棒筒与装料 口连通， 装入第二根泡排棒。重复上述过程， 依次完 成 1 2根棒的装料操作。 ( 2 ) 投棒过程 ： 装棒完成后 ， 关闭放空阀及装料 口， 打开采气树 1 # 、 甜 阀门壳体充压 ， 此时 ， 没有装 入泡排棒的第 1 3根储棒筒与井 口相连通 ， 电磁头通 电， 储棒筒旋转固定角度， 此时， 第一根装有泡排棒 的储棒筒与井 口连通 ， 泡排棒在重力作用下落人井 筒。 重复上述过程， 当1 2 根泡排棒全部加注完成后， 人工到井 口重新装填药剂 。 1 _ 3 特点 ( 1 ) 装置完成一次投棒需时6 5 s ， 耗电 0 ．4 8 A h ， 转动相位准确 ， 投棒过程安全可靠 ， 节能省电。 ( 2) 储棒筒一次装填泡排棒 l 2根 ， 满足现场需 要 。 ( 3 ) 装置设计防爆 、 防腐 ， 适应气井工况。 ( 4 ) 自动投棒代替人工投棒， 缩短人员上井投 棒频次， 减轻员工劳动强度， 提高工作效率。 2 自动注剂装置 2 ． 1 装置设计 自动注剂装置 由太阳能供 电系统供 电， 通过时 间控制器及远程控制器实现柱塞泵的启停控制。装 置主要组成有太阳能供电系统、 控制系统、 逆变器、 液位传感系统、 显示模块、 柱塞泵、 药剂箱。设计见 图 2 ， 实物照片见图 3 。 底座 图 2自动注 剂装 置设 计 图 2 ． 2 工作原理 井口自动注剂装置由太阳能系统发电， 蓄电池 组提供动力源， 经过逆变器将 D C 4 8 V或者 2 4 V转 变成 A C 3 8 0 V或者 2 2 0 V， 由柱塞泵将按 比例配好的 起泡剂注入气井油套环空或油管中。原理见图4 。 图 3 自动注剂装置实物图 图 4 井 口 自动 注剂 装置 - r 作 原理 图 2 ． 3 特点 ( 1 ) 智能注剂装置排量大、 承压高， 适合连续泡 排气井。 ( 2) 装置实现 了远程控制 ， 定时定量 加注泡排 剂功能。 ( 3 ) 采用太阳能供电， 柱塞泵可连续工作 l O 小 时， 现场检验安全可靠。 ( 4) 装置采用集成撬装 ， 体积小 、 重量轻 ， 移动 安装方便。 3 数字化远程控制系统 远程控制通过 站控 软件直接发送指令进行控 制， 通知站控软件可接受网络其他位置发出的指令 进行 自动投棒及注剂控制。数字化远程控制示意图 如图 5所示。 数据采集指令 i。 _=)、) ) 帕 自动投棒装置 — 一 l 一。I 采集压力流量等数据 井V I 自动注剂装置 图 5 数 字化 远程 控制 示意 图 3 ． 1 远程自动启停泵 远程启停泵控制原理框 图见 图 6 。 当油套压差超过设定值时， 控制软件使用串口 将控制指令 启泵发给 R T U控 制器 D O1 继 电器 ， 继 电器闭合 ， 柱塞泵启动 ， 按照泵的排量注入适量起泡 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m