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柱塞气举排水采气工艺技术在苏里格气田的应用

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柱塞 排水 工艺技术 里格 气田 应用
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·118· 钻 采 工 艺 009年11月 0塞气举排水采气工艺技术在苏里格气田的应用 张荣军,乔康 (西安石油大学石油工程学院) 张荣军等.柱塞气举排水采气工艺技术在苏里格气田的应用.钻采工艺,2009,32(6):118—119 摘要:为了解决气井井底积液问题,针对苏里格气田产水气井的状况和地质因素,并根据柱塞排水采气的 特点和工艺要求,进行柱塞气举排水采气工艺研究。柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式,柱塞气举的能量主要 来源于储存在套管的高压气体,当开井生产时,套管中的气体向油管膨胀,到达柱塞下面,推动柱塞和液体段塞向 上运动;如果套管中气体能量高,柱塞及液体载荷能够运动到井口,达到排出井底积液的目的。 关键词:柱塞气举;排水采气;工艺技术 中图分类号:77 文献标识码:B 0.3969/j.006—768X.2009.06.038 随着苏里格气田的开发,产水井数逐步增多,产水量也 逐渐增大,井底积液问题日益突出。为了解决井底积液问 题,针对苏里格气田产水气井的地质因素、状况及原因进行 调查分析,开展了柱塞气举排水采气工艺技术研究及试验, 对柱塞排水采气工艺原理、工艺要求等进行研究,并进行了 现场试验,取得了较好的效果。 一、苏里格气田的地质概况 苏里格气田上古气藏呈由东北向西南方向倾斜的单斜 构造。垂直于构造线的两端高差约为385 m/100 即每公里向东北抬高3.85 m。区内除有少数鼻状构造外,大 都十分平缓。区内的钻井在目的层段中均未发现断点。由 实钻资料得出:①区内断层不发育;地震盒 构造图显示为 一宽缓的西倾单斜,坡降3—10 m/隆起构造也不太发 育,仅在宽缓的斜坡上存在多排北东走向、西南倾覆的低缓 鼻隆;低缓的鼻隆构造对天然气聚集不起控制作用。③单斜 背景上发育多排北东一南西走向的低缓鼻隆,构造幅度高 差很小,幅度10~20 均为3.84 m/此,苏里 格气田上古气藏不具备形成构造气藏圈闭条件。④天然气 分布主要受砂体和物性控制,为岩性气藏。 二、柱塞气举工艺原理及要求 1.工艺原理 柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面,利用气井 自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液,能够有效地阻 止气体上窜和液体回落,减少液体“滑脱”效应,增加间歇气 举效率。柱塞气举过程井筒油套压变化如图1所示。 时间(t) 图1 柱塞举升过程油压 套压变化示意图 (1)当控制薄膜阀关闭时,柱塞在自身重力作用下在油 管内穿过气液进行下落。在关井瞬时,套压可能下降也可能 不变,套压下降时由于套管中的气体继续向油管膨胀,使油 套压趋近平衡,这时油压会相应升高,之后套压由地层供气 能力控制;关井初期,油压恢复较快,之后油压由地层供气能 力控制。 (2)柱塞下落到达井下卡定器位置处,撞击卡定器的缓 冲弹簧,液面通过柱塞与油管的间隙上升至柱塞以上聚积。 (3)地面控制器控制薄膜阀打开,生产管线畅通,套管气 和进入井筒内的地层气向油管膨胀,到达柱塞下面,推动柱 塞及上部液体离开卡定器开始上升,直到柱塞到达井口。开 井后,气体从井口产出,油压迅速降低,柱塞逐渐加速上升; 同时套管气体进入油管举升柱塞,套压下降。 (4)环空套压迫使柱塞及柱塞以上的液体继续上行,液 体到达井口后,由于控制阀节流,油压又开始增加;当柱塞到 达井口后,油压会继续增加,套压降到最小值。 (5)根据设置的关井时问,地面控制器控制薄膜阀关闭 生产管线,柱塞再次在自身重力作用下开始下落。 收稿日期:2009—02—23;修回日期:2009—11—01 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划“延长特低/超低渗透油藏注水开发方式优化研究”(编号:2007目资助。 作者简介:张荣军(1968一),博士,从事油气田开发工程方面的教学与科研工作。地址:(710065)陕西省西安市,石油大学石油工程学 院,电话:(029)88382671或13572225880,E—63.一 出 第32卷 2 第6期 钻 采 工 艺 119· 2.工艺要求 (1)油管内壁规则,以便柱塞畅通无阻在井中运行。 (2)气井自身具有一定的产能,气井要求为自喷或间喷 井。 (3)产量为10~50 m /d。 (4)气液比大于500 m 。 (5)井深最好在2 000~3 500 底具有一定深 度的积液。 (6)井底清洁,无泥浆等污物。 三、工艺参数设计 1.最小套压 P …=P +( +P +1) 式中:p… 一最小套压,^一举升l m 液体段赛的静液柱压力,m ; p。 一举升体段赛的摩阻压力,m ; _每周期液体段塞体积,或称周期排水量,m’; p 一克服柱塞重量所需的压力,一般取0.04 2.最大套压 由于最小套压是环空中气体在最大套压下膨胀的结果, 那么由气体定律可以计算最大套压。忽略气体膨胀时偏差 系数差异,最大套压为: = (1 (2) 式中:p… 一最大套压,A 一套管面积,m 。 3.柱塞运行周期的确定 柱塞一天内的运行周期: — 一 P +t +t 式中: 一工作周期数,周期/d; 。 一柱塞上行时间,s; 出一柱塞在气体中的下行时间,s; 一柱塞在液体中的下行时间,s; 一柱塞在井口的停留时间,s; 。一柱塞在卡定器上的停留时间,s。 4.周期需气量 每个周期内的用气量包括:开井前油管中的气量;柱塞 上升过程中,从柱塞和液体段塞滑落的气量;柱塞停留于井 口时的敞喷气量。柱塞气举最低周期需气量由前两项决定。 最低周期需气量为: I, 0·2892 ( 一(4) 式中: 一最低周期需气量,10 m ; 一开井前液体段塞上的油管体积,m ; 一气体通过柱塞和液体段塞的滑脱系数,一般取 1.15; 卜井筒平均温度,K; 一液柱高度,m; 一气体偏差系数。 四、现场试验及效果评价 苏里格气田属于低产低效气田,为了进一步确定柱塞气 举排水采气工艺在苏里格气田的可行性,对苏6井区的苏37 —15井实施了柱塞排水采气试验,试验数据如表1所示。 表1苏37—15井柱塞运行前、后对比表 平均 平均 平均日 平均日 水气比 项目 油压 套压 压差 产气量 产水量 ((m /10 m ) (((10 111 ) ( 柱塞运行前3d 2.8 8.O 5.2 0.1411 O O 柱塞运行后3d 4.2 6.5 2.3 0.7271 0.937 1.289 从生产情况对比表中可以看出,苏37—15井柱塞运行 效果比较理想,油压、套压差由5.2 均 日产气量由0.141 1×10 加到0.727 1 x 10 m ,产水 量由0增加到0.937 d,基本消除了井筒积液,使气井恢 复了产能。 . 五、结论 (1)柱塞气举工艺可以应用在像苏里格气田这种低产低 压条件下部分气井的排水采气工艺中。该工艺要求气井自 身具有一定的产能,为自喷或问喷井。 (2)该工艺技术具有一次性投入成本低,具有工艺简单, 设备投资少,无动力消耗,地面设备的自动化程度高,易于管 理等优点。 (3)柱塞排水采气在一定程度上可以解决井筒严重积液 的问题,降低排水采气的工作量。但是特定的柱塞必须对应 一个稳定的气井产量、压力条件,受气井产能的影响较大。 参考文献 [1]李士伦.天然气工程[M].北京:石油工业出版社,2000,8:334 —339. [2]申健.柱塞气举排液采气工艺技术研究与应用[J].内蒙古石油 化工,2005(8):112—113. [3]张书平.低压低产气井排水采气工艺技术[J].天然气工业, 2005(4):106—109. [4]李小奇.柱塞气举采油工艺在文东油田的应用[J].钻采工艺, 2004(4):28—30. [5]刘洪海.柱塞气举工艺技术及应用[J].西部勘探工程,2003 (2). (编辑:黄晓川)
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