柱塞气举排水采气工艺在含硫气井中DOC(DOC 12页)
12页1、柱塞气举排水采气工艺在含硫气井中的应用川东北地区各气田普遍含硫,随着气田开发程度的逐步增大,特别是石炭系气藏,大部分已产地层水。气水井的出水特征差异较大,井口压力不断降低,管理、开发难度不断增大。特别是针对部分具有井深、小产气量、小产水量等特点的气水同产井,传统的泡排工艺已出现不适应性,需要探索新的排水采气接替工艺。同时采用中心站的管理模式,取消了单井站,井站无人值守。间歇生产人工开关井受值班时间的制约具有随意性,由于人工进行间歇开关井,存在诸多不利因素,如开关井时间制度,工作量、人员配置、交通等矛盾。如何延长气水同产井的自喷生产期、如何将传统意义的间歇生产人工开关井过渡到自动化间歇生产、如何解决柱塞气举工艺所涉及到一系列工具的抗硫性能是要面临的一大课题。 为了达到理想的开采效果,针对气水同产井的实际井况,开展了国内首次柱塞气举排水采气工艺在含硫的气水同产井的先导性试验。通过对柱塞排水采气工艺原理、工艺要求等进行研究,优化地面抗硫配套工具,并进行现场试验,达到经济有效的开采目的,逐步形成了含硫的气水同产井的柱塞气举排水采气工艺配套技术。该工艺对延长低压间歇气井天然能量生产期,优化地面管
2、理、实现自动化,有效提高经济效益,并最终提高含硫的气水同产井的采收率具有十分重要的指导意义。一、 柱塞气举工艺原理及参数设计1、 柱塞气举排水采气工艺原理及要求(1) 柱塞气举排水采气工艺原理 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见图1。 图1 柱塞举升过程油压、套压变化示意图 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。 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集。 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
3、套管气体进入油管举升柱塞,套压下降。 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。 根据设置的关井时间,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。(2)工艺要求 气井具有一定的产能,带液能力较弱的自喷或间喷生产井。 日排液量小于30 m³。 气液比大于每千米250 m³/m³。 国内一般井深H4 000 m(国外资料可以达5 000 m)。 井底有一定深度的积液。 油管完好畅通、管串上工具内径和油管统一。 井底清洁,无泥浆等污物。2、相关工艺参数设计 在Foss & Gaul图版技术的基础上,利用柱塞举升数值模拟技术,借助现场实测数据,模拟求解柱塞的运动参数。结合气井产能拟稳定态的IPR,系统设计柱塞举升的工作参数,使整个生产系统处于最佳,试验井TS12井及L12井参数设计如下。(1)TS12井柱塞气举工艺参数 依靠该井自身能量进行生产。 卡定器下入深度:3 929 m。 运行周期:38次/天。 预计产水:1015 m³/d(
4、初期水量较大)。 预计产气:(11.5)100000 m³/d。(2)L12井柱塞气举工艺参数 依靠该井自身能量进行生产。 卡定器下入深度:3 727.6 m。 运行周期:38次/天。 预计产水:410 m³/d(初期水量较大)。 预计产气:(11.8)100000m³/d。二、含硫气井柱塞气举工艺优化 由于柱塞气举工艺在国内还没有在含硫气水同产井中应用的先例,因此在开展试验前,充分借鉴四川气田广安区块5口井现场应用的实际情况,结合试验井的具体井况,对卡定器设计的合理性、气源连接管线、薄膜阀控制系统动力气源优化等三个方面进行了深入思考,并进行工艺优化,最终取得现场应用的成功。1、卡定器、缓冲弹簧设计整体优化 在广安区块实施柱塞举升工艺的5口井中,部分井的卡定器+缓冲弹簧在井下发生位移(图2)。分析认为是井下工具设计缺陷所致,缓冲弹簧的密封性不好,在柱塞工艺井下工具发生位移后,将对气井安全生产造成严重的影响。 图2 打捞出井的卡定器、缓冲弹簧 有些卡定器、缓冲弹簧上设计有密封胶皮,用来起密封作用阻止液体回落。这种想法初衷是好的,但是走进了思维误区。首先,卡定
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