苏里格气田自动间歇控制系统的应用研究_龙华.pdf

苏里格气田自动间歇控制系统的应用研究龙华，潘协根，刘小鹏（长庆油田分公司机械制造总厂，陕西西安710201）摘要：由于间歇井的开关井生产需要大量的人工巡井，无法保证开井时率，且采收率较低。通过开展气井自动间歇装置的应用研究，评价了自动间歇装置的实用性和经济性，可以实现远程自动间歇开关井、实时监测井口油套压、稳压外输和高压保护等功能，通过判断上下游油差形成最优间歇生产模式，提高了单井产气量，大幅减少了人工巡井工作量，为低压低产井提供了一种高效的增产措施。关键词：苏里格气田开关井自动间歇柱塞气举中图分类号：TE931文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0271-02引言苏里格气田是典型的低压、低渗、低丰度“三低”气田，大部分气井开采 23 年后，油压降低，携液能力差，井筒积液、气量减少，只有采取有效的稳产措施，调整生产运行制度才能延长气井开采寿命。通常积液井采用柱塞气举工艺，而积液少的低产井则需间歇生产。由于气井分布点多面广，区域面积大，如果采用人工巡井模式管理间歇井，劳动强度大、人工成本高、管理难度大，需要耗费大量人力、物力。同时，人工开关井受到天气、外协等干扰因素大，无法保证间歇生产井开井时率。因此，气井后期生产中，气井自动间歇控制系统的应用研究成为气田稳产的一项重要内容。1自动间歇控制系统现有智能柱塞气举系统在苏里格气田技术成熟，应用广泛。因此，该控制系统以柱塞气举工艺为基础进行优化设计和改进1，其较之原有柱塞系统去掉了井口防喷器和井下柱塞工具，将常规气动薄膜阀更换为可调节开度、带指挥器的气动薄膜阀；先通过智能控制器的 ModbusRS485 通信接口，将井口数据传输至远传信号杆的数据转发系统，再通过 4G-APN 网络通信将数据链入中心服务器进行处理和存储，最后接入厂级监控平台，实现远程操作和数据监测。自动间歇井场示意图，如图 1 所示。2控制系统实现的功能2.1远程自动间歇开关井气井自动间歇控制系统由薄膜阀和控制系统组成。将带指挥器的气动薄膜阀安装于采气井口针阀下游，控制采用柱塞气举的自控系统，通过薄膜阀、智能控制器、数据远传的配合实现远程自动间歇开关井。2.2稳压外输和高压保护由于苏里格气田采用井下节流、中低压集输工艺开采天然气，开井在迅速降低井口油压的同时，确保地面集输管线压力不超过其设计压力 6.4 MPa。智能控制器根据现场生产需要，通过数学建模、运用算法，开发出多种控制模式，包括常开、定时开关井、压力控制等工作模式。高压下开井后，装置对上游高压进行减压，使装置下游达到设定的压力值，以保持下游管线不超压。当下游压力超出压力保护范围后，控制器自动操作装置切断气路。带指挥器的气动薄膜阀实物见图 2。2.3实时监测井口油、套压通过自控系统智能控制器、数据远传，实时监测井口油压、套压，将数据反馈至控制器执行远程自动间歇开关井和高压保护。自动间歇装置远程控制如下页图 3 所示。3国内外同类技术对比四种开关井技术的应用对比，可以验证出远程自动控制间歇井开关井技术增产效果明显，能实现远程自动控制，可调节开度，后期可直接改造实施柱塞气收稿日期：2022-07-13第一作者简介：龙华（1982），男，湖北黄冈人，本科，毕业于长江大学，机械工程师，岗位项目经理，研究方向为机械设计制造及其自动化。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.109图 1自动间歇井场示意图图 2带指挥器的气动薄膜阀实物油压变送器套压变送器气动截断阀 流量计薄膜阀技术应用机械管理开发第 38 卷举。几种间歇井生产技术应用情况对比见表 1。4应用效果2020 年在长庆油田苏里格气田投用 6 口井，通过调整优化，油套压差呈下降趋势，单口井日增产气量0.1 万方（1 方=1m3）以上，近两年，运行稳定，应用效果良好。自动间歇气井应用情况前后数据对比见表2。4.1经济效益自动间歇控制系统的改造，每口气井只需一次性投资费用约 7 万元，后期只产生少量的维护费用，且智能化程度高，投入产出比高，经济效益可观。以苏东 47-29 井为例：单口井人工间歇年度成本支出 22 400 元（单次巡井费用按照 120 元/次计算，平均 3 d 开关井一次）。单口井自动间歇前期一次投资成本约 7 万元，日增产气量 0.17 万方，年增产气量可达 62 万方，折算投资回收期在 35 d 左右，同时大大降低了巡井人员的劳动强度，减少了人工开关井用车成本，提高了单井生产制度调整的时效性。4.2推广前景以长庆油田苏里格气田某区块为例，未改造的间歇生产井约 958 口，占总井数的 46.0%，产能 154.18万方/d，仅占总产能的 12.7%，整个苏里格气田间歇井数量庞大，产能贡献低，急需改造，市场需求巨大。5结论1）自动间歇装置控制系统可实现气井的远程开关井、阀门可调节开度的自动控制，智能化程度高、通信稳定、操控简便、运行稳定，是解决苏里格气田间歇井生产最为适合的一种工艺技术。2）增产效果明显，单口井日增产气量0.1万方以上。3）适用范围广,输出压力范围为 0.810 MPa，在气井不同压力下定压开井、根据设定压力自动调节气井开度。4）该系统运行可靠，可替代传统人工巡井开关井的管理模式，工作人员在监控室远程操控，劳动强度大大降低，后期可直接改造实施柱塞气举，可实现一井一法自动控制，推广应用性强。参考文献1杨旭东，白晓弘，李耀德，等.苏里格气田智能柱塞气举排水采气工艺技术研究J.钻采工艺，2013，36（5）：55-57.（编辑：贾娟）图 3自动间歇装置远程控制图开关井技术工作方式优缺点人工间歇开关井人工巡井维护工作量和劳动强度大，容易受天气、外协影响，费用高，管理难度大远程控制电动针阀开关井技术由电动针阀、智能井口控制器、阀门开度控制传感器等组成结构复杂，针阀开度不能有效控制，发生故障自主维修困难等原因导致停用远程控制电磁阀开关井技术由电磁阀、智能井口控制器、阀门开度控制传感器等组成只适用于油压低于 4.5 MPa 的气井，适用范围小，耗电量大，开关井成功率低（80%），不能自动控制和调节开度，同时电磁阀对精度要求高，在野外易冻堵，故障率高远程自动控制薄膜阀开关井技术(自动间歇)由可调节开度气动薄膜阀、智能控制器、远传系统等组成增产效果明显，适用范围广（0.810 MPa），远程自动控制，可调节开度；后期可直接改造实施柱塞气举表 1几种间歇井生产技术应用情况对比气井序号井号改造前油、套压/（MPa）改造后油、套压/（MPa）改造前生产制度/h改造后生产制度/h改造前产量（万方/d）改造后产量（万方/d）1苏东 43-26 1.3/4.3 2.53/5.98 开 24 关 72 开 2 关 12 0.01 0.092召 331.4/6.2 2.06/4.65 开 24 关 72 开 2 关 24 0.03 0.153苏东 44-25 1.0/5.0 4.90/6.44 开 24 关 168 开 3 关 14 0.02 0.124苏东 47-23 1.8/9.4 2.13/4.54 开 24 关 48 开 3 关 18 0.02 0.135苏东 41-17 1.0/5.2.4.34/6.29 开 24 关 160 开 3 关 21 0.02 0.126苏东 47-29 2.8/9.2 4.02/5.58 开 24 关 24 开 6 关 6 0.14 0.31表 2自动间歇气井应用情况前后数据对比Application of Automatic Intermittent Control System in Surig Gas FieldLong Hua,Pan Xiegen,Liu Xiaopeng（General Machinery Manufacturing Plant,Changqing Oilfield Branch,Xian Shaanxi 710201）Abstract:As the production of switching wells in intermittent wells requires a large amount of manual work to carry out well inspection,the opening hourly rate cannot be guaranteed and the recovery rate is low.By carrying out research on the application of automaticintermittent device for gas wells,the practicality and economy of the automatic intermittent device were evaluated,which can realize thefunctions of remote automatic intermittent well switch-on and switch-off,real-time monitoring of wellhead oil sleeve pressure,stablepressure outflow and high pressure protection,etc.The optimal intermittent production mode is formed by judging the upstream anddownstream oil difference,which improves the gas production per well,significantly reduces the workload of manual well inspection,andprovides an efficient It provides an efficient method to increase production in low-pressure low-production wells.Key words:Sulig gas field;switching wells;automatic interval;plunger gas lift远程监控平台（用户监控软件）中心服务器（数据中心）网络数字压力计（测油压）数字压力计（测套压、控制器集成）RS485RS485GPRS智能控制器（采集、识别、存储间歇井运行数据；执行设定的生产制度；执行本地操作；执行远程操作命令）数据转发系统（信号杆上）驱动气源（取套管气、过滤、减压）气动薄膜阀（开关井执行结构）电磁阀（薄膜阀驱动机构）272