柱塞氣舉排水采氣工藝在氣田中的應(yīng)用

柱塞氣舉排水采氣工藝在氣田中的應(yīng)用摘要：柱塞氣舉工藝是氣田主要的排水采氣技術(shù)，但存在柱塞氣舉氣井分布散、管理難、規(guī)模小和效果評價方法單一的問題。為了便于柱塞氣舉氣井管理，提高運行效率和綜合評價。本文提出了柱塞氣舉示范推廣的思路，通過分析氣田氣井生產(chǎn)現(xiàn)狀，對比優(yōu)選排水采氣工藝，柱塞氣舉提高了區(qū)域產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量，降低了產(chǎn)量遞減率，對高效開發(fā)致密氣藏具有重要意義，有利于準確評價柱塞氣舉工藝和提高氣田最終采收率。關(guān)鍵詞：排水采氣技術(shù)；柱塞氣舉；效果評價一、采氣工藝面臨挑戰(zhàn)柱塞氣舉是間歇氣舉的一種特殊形式，柱塞作為固體密封界面將舉升氣體和被舉升液體分開，阻止了積液下落，可以減少滑脫損失，提高舉升效率。隨著開發(fā)的深入，多數(shù)氣井產(chǎn)量、壓力較低，達不到臨界攜液能力，易出現(xiàn)積液、水淹等現(xiàn)象，甚至將氣層完全壓死以至關(guān)井，對氣田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)帶來較大影響。泡排一定程度上提升了氣井排液效果，但隨著生產(chǎn)的進行，出現(xiàn)氣井低壓、低產(chǎn)，達不到臨界攜泡流量，產(chǎn)出液含凝析油，易造成乳化物堵塞，導(dǎo)致氣井僅僅處于維持生產(chǎn)狀態(tài)；而氣舉、速度管等工藝可短期內(nèi)取得一定成效，但施工過程復(fù)雜，動用設(shè)備、人員多，經(jīng)濟效益較低，不具備推廣性。因此，為實現(xiàn)氣田的高效、低成本開發(fā)，有必要探索一種新的排水采氣工藝技術(shù)。二、氣田采氣工藝面臨挑戰(zhàn)1、排水采氣工作量大，管理難度逐年增加隨著氣井?dāng)?shù)量逐年增多，人工泡排、間歇等措施工作量大幅攀升，2021年最多達3.7萬井次，且技術(shù)人員人均管理井?dāng)?shù)由39口增加至133口，規(guī)模應(yīng)用智能化排水采氣措施顯得尤為重要。2、數(shù)字化基礎(chǔ)不扎實，智能柱塞工藝推廣受阻氣田自建的MESH網(wǎng)絡(luò)打通了“萬兆到區(qū)、千兆到站、百兆到井”高速通道的最后一公里，具有帶寬高、信號全覆蓋無障礙等優(yōu)點，為柱塞工藝的推廣提供了數(shù)字化基礎(chǔ)。面對當(dāng)年建成500口，時間緊、任務(wù)重等特殊情況，成立組織機構(gòu)，統(tǒng)一思想、明確職責(zé)、細化分工、倒排計劃，確保項目快速啟動、如期投運。

三、氣田柱塞氣舉主體技術(shù)探討氣田柱塞應(yīng)用經(jīng)歷了探索試驗、優(yōu)化選型、規(guī)模應(yīng)用等三個階段，截止2022年底氣田累計應(yīng)用1090口。示范區(qū)建設(shè)以質(zhì)量效益為核心，強化基礎(chǔ)研究，加大技術(shù)攻關(guān)，在規(guī)模應(yīng)用的過程中做精做細總結(jié)評價，取得了以下幾方面建設(shè)成效。1、綜合選井方法指導(dǎo)，源頭保證措施效果總結(jié)形成了區(qū)間分析、三維圖版、可行性判斷的“三步走”綜合選井方法，優(yōu)選產(chǎn)量、管柱結(jié)構(gòu)等參數(shù)符合條件的氣井進行柱塞配套。區(qū)間分析法分析不同產(chǎn)量區(qū)間內(nèi)柱塞措施效果，確定介于0.15-0.3×104m3/d的井為高效區(qū)間。三維圖版法利用氣井套壓、產(chǎn)量、井深等繪制三維圖版，分析明確區(qū)域Ⅳ為柱塞措施最優(yōu)范圍?？尚行耘袛喾ǎ灾髟O(shè)計分析軟件，自動判斷柱塞舉升排液的可行性，進一步驗證柱塞措施的適應(yīng)性。通過“三步走”柱塞綜合選井方法，示范區(qū)措施有效率達到91.74%，較以往常規(guī)選井方法提升了5.7個百分點。2、標(biāo)準施工作業(yè)流程，助力示范區(qū)高效建成井下、地面、數(shù)字化多專業(yè)協(xié)同，各工序緊密銜接，總結(jié)形成了“井下工具撈投→井口流程改造→控制系統(tǒng)安裝”等10道工序的柱塞施工標(biāo)準化流程，助力示范區(qū)高效率、高質(zhì)量建成。3、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，科學(xué)指導(dǎo)制度調(diào)參對柱塞密封原理再認識，繪制了200個周期運行參數(shù)散點圖，總結(jié)了壓力、載荷系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)與柱塞周期攜液的規(guī)律，科學(xué)指導(dǎo)開關(guān)井時機判識與制度優(yōu)化。（1）關(guān)鍵運行參數(shù)分析壓力通過分析4種壓力參數(shù)與柱塞周期攜液量的關(guān)系，明確了柱塞氣井最優(yōu)運行壓力區(qū)間，為人工制度優(yōu)化提供了最直觀的依據(jù)。上行速度，柱塞上行速度是影響液體漏失與氣體滑脫的關(guān)鍵，最佳上行速度控制區(qū)間為200-235m/min，對應(yīng)靜液柱高度60-125m（約0.2-0.4m3）。載荷系數(shù)是開關(guān)井時機的主要判識依據(jù)，數(shù)據(jù)分析顯示最佳載荷系數(shù)值為0.37-0.46。（2）開關(guān)井時機判斷開井時機，載荷系數(shù)小于0.46，滿足柱塞攜液到達條件，可以開井；高于0.46時，可適當(dāng)延長關(guān)井恢復(fù)時間。關(guān)井時機，續(xù)流階段后期，當(dāng)套壓微升值△P達到0.2~0.4MPa時，為關(guān)井時機。（3）生產(chǎn)制度優(yōu)化第一階段投棒前，依據(jù)關(guān)井復(fù)壓情況，針對性開展人工泡排、氣舉等輔助措施降低井筒液面，達到柱塞投棒條件。第二階段投棒運行后，初期執(zhí)行關(guān)2h開2h的生產(chǎn)制度，依據(jù)壓力、速度等關(guān)鍵運行參數(shù)指導(dǎo)柱塞日常調(diào)參，確保措施效果。第三階段從氣井生產(chǎn)動態(tài)、系統(tǒng)生產(chǎn)組織兩方面出發(fā)，采取輔助措施復(fù)產(chǎn)、制度錯峰執(zhí)行、加密制度調(diào)整等方式，保障系統(tǒng)運行平穩(wěn)、柱塞效果充分發(fā)揮。4、智能技術(shù)攻關(guān)研究，降低人工勞動強度積極推廣應(yīng)用氣井智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)，目前已接入柱塞氣井420口，實現(xiàn)了自動調(diào)參、故障智能診斷等功能，降低人工調(diào)參工作量30%。建立了智能算法模型，通過理論計算、實測對比、算法修正等，建立了目前地層壓力、井筒積液量測算等數(shù)學(xué)模型，奠定了柱塞智能化技術(shù)攻關(guān)基礎(chǔ)。開發(fā)了制度優(yōu)化軟件，以井筒積液測算等數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，完成了基于舉升液量優(yōu)化的柱塞運行制度軟件開發(fā)，實現(xiàn)調(diào)參由“經(jīng)驗管理”向“科學(xué)計算”的轉(zhuǎn)變。開展了芯片智能化改造，結(jié)合智能算法模型，完成了傳統(tǒng)柱塞主板芯片的智能化改造，編寫了基于壓力、積液量、速度等關(guān)鍵參數(shù)的智能運行代碼，在定時、壓力微升等模式的基礎(chǔ)上新增了“智能優(yōu)化模式”，實現(xiàn)傳統(tǒng)柱塞智能調(diào)參。開展了復(fù)合措施智能一體化試驗，針對部分排采裝置適應(yīng)性減弱的現(xiàn)狀，完成了柱塞與注劑裝置一體化改造，實現(xiàn)了藥劑加注量智能計算、開關(guān)井時機智能判識等功能，日節(jié)約藥劑20%，日增產(chǎn)966m3，為智能化建設(shè)探索了新方向。

結(jié)論柱塞運行制度在定時模式基礎(chǔ)上，提出開、關(guān)井時機以套壓回升速率為時機的三種運行制度，效果良好，可為柱塞氣舉運行制度自動優(yōu)化技術(shù)提供依據(jù)。氣井不同生產(chǎn)階段的柱塞工作制度不同，氣井從高液量返排階段進入間開期后，應(yīng)及時進行柱塞排水采氣，減少氣井井筒能量損失。高壓高產(chǎn)水間開期要求在氣井有積液征兆時循環(huán)柱塞，低壓低產(chǎn)水間開期要求以壓力模式控制開關(guān)井，保證氣井有連續(xù)的能量供給。

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