柱塞气举排水采气工艺技术的应用

柱塞气举排水采气工艺技术的应用

摘要：根据苏里格“三低”气田的现状，通过柱塞气举现场试验情况，分析柱塞工艺的适用性，开展试验效果评价，为低产低效气井探索一种与之相适应的排水采气工艺方法。

关键词：苏里格气田柱塞气举排水采气

一、应用背景

苏里格气田是低产、低压、低丰度、非均质性强的复杂气田。2008年之前投产的气井压力和产能都普遍较低，不能满足生产过程中的气井携液要求，导致部分气井井底产生积液，严重影响了气井连续稳定生产。因此，研究一套适合低产、低效气田开发的排水采气工艺技术成为苏里格气田发掘气井产能、长期稳产的有力保障。

二、柱塞气举工艺原理

1.柱塞气举工艺组成

柱塞气举装置的组成主要包括（1）防喷管：主要功能为放喷、缓冲，必要时可以捕捉柱塞；（2）地面控制装置：主要由时间--周期控制器和气动阀组成；气动阀按控制器定时发出的指令开关；（3）井底座落器：限位，并缓冲柱塞下行碰撞冲击；（4）柱塞：关键装置，充当天然气与液体间的机械界面。

2.柱塞气举工艺原理

柱塞气举装置的正常工作由时间周期控制器控制气动阀的开关来完成。当气动阀关闭时，柱塞自行下落，柱塞下落至井下座落器时，油管中液面不断上升并超出柱塞高度。当气动阀打开时，气体迅速进入油管，与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升至地面，待气井生产一定时间需要恢复地层压力时，气动阀自动关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。

三、柱塞气举现场应用及效果评价

1. 选井原则

根据试验取得的经验，柱塞工艺的适用条件如下：

1.1气井自身具有一定的产能，自喷生产井；

1.2日产水量小于5m3/d；

1.3井深≤4000m；

1.4流体介质腐蚀性不强；

1.5油、套管畅通、洁净无污物；

2.试验气井情况

根据柱塞气举工艺要求，优选苏48X井开展柱塞气举试验，其基本情况见表1。

由压力梯度图可以看出，苏48X井试验前压力梯度突变明显，井筒积液严重，气井自喷生产能力差。

图1 苏48X井压力梯度图

3.柱塞气举试验效果分析

3.1柱塞试验期间生产情况

11月25日至12月11日进行试验，平均油压1.79MPa，平均套压2.46MPa，平均油套压差0.67MPa，平均产气量0.7945×104m3/d，累计产气11.7127×104m3，累计增产10.5927×104m3。柱塞试验期间生产曲线1如图2。

图2 苏48X柱塞试验生产曲线1

12月26日至1月31日采用“开四关四”（开4小时关4小时）的生产制度进行试验，平均油压1.56MPa，平均套压1.97MPa，平均油套压差0.41MPa，平均产气量0.5035×104m3/d，累计产气18.1254×104m3，累计增产15.6054×104m3。柱塞试验期间生产曲线2如图3。

图3 苏48X柱塞试验生产曲线2

3.2周期生产特征分析

经现场多次试验，确定苏48X井生产制度为“开四关四”（开4小时关4小时），开井初期套压迅速下降，产气量剧烈波动，说明柱塞推动液柱上行到达井口，接着产气量增大，并持续稳定生产。关井后套压缓慢回升，整个过程中，气井呈周期性生产规律，集中产液效果明显。

随着气井生产制度的优化，苏48X井油套压压差下降9.97MPa，增产气量0.52万方/天，气井增产效果明显，柱塞气举试验取得了较好的效果，柱塞气举试验效果分析见表2。

表2 试验前后生产情况对比表

五、柱塞气举影响因素分析

1. 气液比对柱塞气举的影响

气液比是决定柱塞气举的关键因素，气体是柱塞举升液体的动力，液体是由柱塞举升的，气液比愈高，柱塞气举愈有利。假设其他参数不变，气液比的下降对柱塞气举造成的影响：（1）随着气液比降低，连续生产时间缩短，柱塞气举周期延长，气井周期产气量降低；（2）当气液比下降到一定值时，连续生产时间缩短至零以后，只有增加液柱高度才能保证柱塞气举前后的油套压相等；（3）如果再继续降低气液比，柱塞就不能进行正常气举，这是液柱高度太高所引起的。因此，只有当气液比高于一定值时才能实施柱塞气举进行排水采气，根据气液比的高低决定连续生产时间，以保证气井较高产量。

2. 地层压力和产能对柱塞气举的影响

由气井流入动态方程可知，地层压力与产能是互相影响的。假设其他参数不变，地层压力的下降对柱塞气举造成的影响：（1）随着地层压力不断降低，柱塞到达井口时间将增加，压力恢复和柱塞气举周期都明显增加；（2）当地层压力降到一定值，井口油套压无法恢复到要求值，柱塞气举不能正常进行。井口套压是由地层压力所决定的，气井能够恢复的最大套压就等于地层压力减去气柱和油套环空积液所产生的压力。因此，只有当地层压力高于一定值时，井口套压才能恢复到临界柱塞气举压力。

3. 柱塞气举的井深因素分析

在柱塞举液上升过程中，气井的深度决定着柱塞气举运动的距离以及油套环空膨胀的大小，气井越深，柱塞气举运动的距离越长，油套环空膨胀越大。假设其他参数不变化，气井深度的变化对柱塞气举的影响：（1）随着气井深度的增加，在相同井口油套压的情况下，柱塞上面液柱高度和周期气井产气量都有一定增加，柱塞到达井口时间、压力恢复所需时间和柱塞气举周期时间都在明显增加；（2）当井深增加到一定深度后井口套压不能恢复到设定值。因此，随着气井深度的增加，要采用柱塞气举，地层必须具有更高的压力和产气量。

六、认识和结论

1.柱塞气举全套设备由于只有一个运动件——柱塞，工艺非常简单，柱塞可以在井口自动捕捉，不需要立架，检查、维修或更换都很方便。井下试验设备可用钢丝绳起出，不需要起出油管，作业比较简单。

2.柱塞气举装置井口自动化程度高，操作方便，节省人力，是低压低产气井，尤其间歇气井的一种较为适用的排水采气技术。为使产气量最佳，每口井都需制