柱塞气举排水采气工艺技术现状及应用

随着我国气田开采的逐渐深入，低产低压井增多，柱塞气举是解决低产低压有水气井液体滑脱损失严重的重要措施之一。

柱塞气举排水采气工艺能够实现对低产低压井的间歇性开关处理，井内能量能够实现逐步积攒，这些能量能够推动油管内部的柱塞反复上下方向进行运动，井底的积液能够全面推出，避免井内出现液体滑脱等方面的问题引发的严重损失。

柱塞气举排水采气是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需其它动力设备、生产成本低，在美国被认为是最佳的排水采气工艺。

一、柱塞排水采气工艺简介
1.柱塞排水采气工艺的优缺点
（1）主要优点
提高间歇气举的举升效率高：柱塞气举同其它排水采气工艺相比具有更高的采收率；柱塞提供的固体界面极大的减少了液体回落，相应提高了气体的举升效率；设备投资少，使用寿命长且维修成本低经济效益好，其安装成本和运行维护费用低，无需电力消耗，节约人力时间等；能充分利用地层能量，无需其他能量消耗；地面设备的自动化程度高，易于管理。

（2）主要缺点
地面装置相对其他气举方式复杂，柱塞中的运动机构复杂且不可靠；操作管理有一定的难度。

需要根据生产井的生产情况确定柱塞下落的时机和开井与关井的时间；工艺参数的计算和地面控制系统都非常复杂；生产过程容易在地面集输管网内造成较大的压力波动；间歇式生产。

柱塞的最大横截面积与生产管柱的内横截面积很接近，使柱塞在管柱中运动时，受到的气流阻力太大，并且运动过程中受到的摩擦阻力非常大；柱塞的下落速度慢。

柱塞在油管中下落时，由于受到油管内壁的摩擦力、气体的阻力和托举力的作用，下落的速度变的很慢。

2. 柱塞排水采气工艺关键技术
（1）气举动力模型的建立
建立气举动力模型是柱塞气举排水采气工艺的关键技术，该模型能够对工艺的运行过程进行有效的控制，并能够对相关各项参数的变化做出合理的分析，以此来反应出柱塞气举排水采气工艺的动态数值变化情况，为后期编制运行程序和具体工作制度提供必要的支持。

建立气举动力模型的整体过程比较
复杂，需要以柱塞进行气举的周期性运
动规律作为主要的依据，并分析上行、
下行以及续流生产的整体过程，明确气
体在流入井筒和流出井筒会对柱塞气举
排水采气工艺产生的影响，依据质量守
恒定律建立气体断塞和柱塞的方程式。

（2）计算柱塞气举
在实际应用柱塞气举排水采气工艺
过程中，需要在保证柱塞气举正常使用
的情况下，提高采效率，为此需要对可
能影响柱塞气举的各类影响因素进行分
析，并合理的进行优化设计，重点考虑
的因素包括井筒的积液高度、套压、井
口油压等可控的因素，同时需要妥善处
理柱塞气举的动力学模式和数学模型。

在柱塞实际运行过程中，气体在环空中
的流动速率比较低，产生的摩擦阻力可
以忽略不计。

（3）柱塞气举影响因素分析
为保证气井柱塞气举正常和较高产
量，需要对影响柱塞举升和井口产气量
的各个参数进行优化设计，影响柱塞气
举因素分为不可控因素和可控因素两大
类。

柱塞气举优化设计就是对可控因素
进行优化设计，可控因素为开井时井口
油压和套压、续流开井时间、井筒积液
高度。

气井开井时井口油压和套压、续
流开井时间决定井筒积液高度，当续流
时间和开井时套压一定时，开井时油压
就相对应一个定值。

因此，柱塞气举的
优化实质上是对开井时套压和续流开井
时间这两个参数进行优化。

二、柱塞气举排水采气工艺的应
用
1.改进后的柱塞气举工艺在水平井
的应用
水平井柱塞气举的挑战之一是把水
平井井筒的液体运移到减震器弹簧以上
的油管，为了实现这一点需要把减震器
弹簧安装的尽可能深，这又使得减震器
弹簧和柱塞运行起来比较困难。

因为在
大斜度段下入止回阀后会导致在关井期
间液体经止回阀泄露，如果下入段井斜
角大于45°且关井时间过长，发生泄露
就会越明显。

因此对止回阀进行改进，
减震器弹簧安装在80°的球座内，改进
后的止回阀可以在倾斜角达到67°的井
中使用；同时在水平井中将关井时间减
少到柱塞到达减震器弹簧的时间，也能
够使液体泄露对气井的影响达到最小。

这样就克服了柱塞气举在水平井上排水
采气的难题。

当然，把减震器弹簧下到
大斜度井中，会导致柱塞在倾斜井筒中
上下移动时的摩擦。

同时也会使得下降
速度变慢、柱塞的磨损和频繁的维修。

2.在出砂井上的应用
刷式柱塞是唯一可以用于出砂井
的柱塞，它有一个螺旋加工的柔软尼龙
刷子部分，此部分尺寸稍大，以便使柱
塞和油管产生较好的密封性，可以允许
柱塞在含砂的油管中运行，一部分砂粒
能被携带到地面，其原理与机械防砂相
同。

3.在致密砂岩储层中的应用效果
在西南某致密气田实施柱塞气举
排水采气工艺的13口井中选取G108、
G128、G103、G002-X27等4口井应用气
井动态管理和分析方法，分析其柱塞气
举实施效果。

柱塞气举排水采气工艺在
该气田第一批实施5口井，取得良好的排
水采气效果和经济效益，在初期运行调
试过程中，运行参数逐步稳定，单井增
产效果明显。

第二批试验井在第一批井
经验的基础上，也取得了良好的增产效
果。

参考文献：
[1]郭瑞祥,向欣,李勇龙,等.论柱塞气举排水采
气工艺关键技术[J].中国石油和化工标准与质
量,2019(17):251-252.
[2]贾敏,李隽,李楠.柱塞气举排水采气技术进展及
应用[J].西部探矿工程,2015 (7):25-28.
[3]魏星.柱塞气举排水采气工艺在广安须家河气
藏的应用[D].成都:西南石油大学,2016.
[4]杨亚聪,穆谦益,白晓弘,等.柱塞气举排水采气
技术优化研究[J].石油化工应用,2013,33(10):11-
13,17.
作者简介：刘少鹏（1990—），男，汉族，山西
运城人，助理工程师，主要从事油气开采工作。

柱塞气举排水采气工艺技术现状及应用
刘少鹏　张　毅　曹璐颖 中国石油青海油田分公司采气二厂
【摘　要】柱塞气举排水采气技术是解决低产低压井的携液能力不足重要技术。

本文通过系统调研，分析了柱塞气举排水采气工艺的优缺点和关键技术，并总结了其在水平井、出砂井及致密储层的应用。

【关键词】柱塞气举；排水采气；低产低压井；水平井
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