柱塞氣舉排水采氣工藝運行優(yōu)化

劉麗萍，劉 洋，高旺斌，李永軍，韓 娜，李增增，許 均

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

柱塞氣舉通過建立穩(wěn)定的氣水機械界面舉升液體，具有氣量要求低、舉升效率高、自動化程度高等優(yōu)勢，是低產(chǎn)氣井排水采氣的主體技術之一。

蘇東南區(qū)共計開展了175口柱塞氣舉排水采氣工藝，占蘇東南區(qū)已投產(chǎn)上古氣井的24.10%。隨著柱塞氣舉工藝規(guī)模逐年擴大，不同氣井產(chǎn)能差異較大，柱塞運行管理難度也隨之增大。所以，有必要對柱塞氣舉排水采氣工藝進行優(yōu)化管理[1-3]。

1 柱塞氣舉排水采氣運行優(yōu)化

1.1 柱塞氣舉氣井效果評價

1.1.1 柱塞氣舉氣井生產(chǎn)動態(tài)分析評價 根據(jù)氣井靜態(tài)分類、投產(chǎn)時間及生產(chǎn)動態(tài)對2017年以前實施的58口柱塞氣舉氣井生產(chǎn)動態(tài)進行分析評價。

1.1.1.1 氣井靜態(tài)分類分析

（1）Ⅰ類氣井。目前Ⅰ類氣井（1口）柱塞實施后生產(chǎn)穩(wěn)定、單井措施效果良好，后期需持續(xù)加大Ⅰ類氣井柱塞實施力度，進一步評價柱塞實施效果（見表1）。

（2）Ⅱ類氣井。26口Ⅱ類柱塞氣井由于Ⅱ類氣井自身產(chǎn)能較好，實施柱塞氣舉后能有效降低套壓、氣井生產(chǎn)穩(wěn)定。目前2口氣井實施柱塞前套壓較高，井筒積液，氣井自身能量不足，柱塞無法運行（見表2）。

表1 Ⅰ類氣井柱塞實施效果對比

表2 Ⅱ類氣井柱塞實施效果對比

（3）Ⅲ類氣井。39口Ⅲ類氣井柱塞氣舉整體效果良好，實施后能有效降低套壓、生產(chǎn)穩(wěn)定。 目前4口氣井實施柱塞前套壓較高、井筒積液，氣井自身能量不足，柱塞無法運行（見表3）。

表3 Ⅲ類氣井柱塞實施效果對比

表4 氣井不同投產(chǎn)時間及生產(chǎn)階段實施柱塞生產(chǎn)情況對比

理論上Ⅱ類氣井產(chǎn)能好于Ⅲ類氣井，從柱塞實施后氣井生產(chǎn)穩(wěn)定性及積液井比例得出Ⅱ類氣井運行效果好于Ⅲ類氣井。

1.1.1.2 投產(chǎn)時間及不同生產(chǎn)階段實施柱塞分類分析隨著蘇東南區(qū)柱塞示范區(qū)的建成，2015年、2016年柱塞氣舉排水采氣規(guī)模逐年上升，從不同投產(chǎn)時間及生產(chǎn)階段實施柱塞的氣井生產(chǎn)情況進行對比分析（見表4）。

從表4分析可知：

（1）2014年、2015年投產(chǎn)氣井實施柱塞氣舉工藝后氣井生產(chǎn)比2010年、2012年、2013年氣井生產(chǎn)更穩(wěn)定，表明同一階段實施柱塞氣舉氣井由于投產(chǎn)時間早，氣井后期產(chǎn)能遞減更突出，影響柱塞實施后氣井生產(chǎn)穩(wěn)定性；

（2）在自然連續(xù)生產(chǎn)期內(nèi)實施柱塞氣舉的氣井比在措施連續(xù)生產(chǎn)期實施柱塞氣舉氣井生產(chǎn)穩(wěn)定。

表5 柱塞實施前氣井不同生產(chǎn)階段情況對比

1.1.1.3 柱塞氣舉氣井不同生產(chǎn)階段對比 通過對58口柱塞氣舉氣井實施柱塞前自然連續(xù)生產(chǎn)期、措施連續(xù)生產(chǎn)期、無阻生產(chǎn)期及生產(chǎn)動態(tài)對比分析（見表5）。

表6 6口積液柱塞氣舉氣井生產(chǎn)動態(tài)對比

從表5分析可知：

（1）同一生產(chǎn)階段內(nèi)，后續(xù)生產(chǎn)階段越長，隨著產(chǎn)能的進一步釋放，實施柱塞后由于井筒積液影響更突出；

（2）自然連續(xù)生產(chǎn)期小于1年或自然連續(xù)生產(chǎn)期大于2年的氣井，后續(xù)措施連續(xù)生產(chǎn)期大于2年的氣井更易出現(xiàn)井筒積液問題，從而影響柱塞運行。

1.1.2 6口積液柱塞氣舉氣井積液原因分析

（1）氣井物性分析。6口積液柱塞氣舉氣井中4口氣井位于砂體厚度較薄區(qū)域，產(chǎn)能遞減快，影響柱塞氣舉措施效果。

（2）生產(chǎn)動態(tài)分析。3口氣井自然連續(xù)生產(chǎn)期在1年內(nèi)，表明氣井產(chǎn)能遞減快，進入措施連續(xù)生產(chǎn)期時間大于2年，隨著產(chǎn)能的進一步遞減，井筒積液加劇；3口氣井自然連續(xù)生產(chǎn)期大于1年，進入措施連續(xù)生產(chǎn)期或無阻生產(chǎn)期時間較長（大于3年），產(chǎn)能進一步遞減后因井筒積液影響柱塞措施效果（見表6）。

從表6生產(chǎn)動態(tài)分析，自然連續(xù)生產(chǎn)期短的氣井因產(chǎn)能低、井筒積液問題導致柱塞無法正常運行；自然連續(xù)生產(chǎn)期較長的氣井，由于措施連續(xù)生產(chǎn)期過長導致隨著產(chǎn)能的釋放，自身能量不足導致井筒積液，柱塞無法正常運行。

綜上所述，氣井砂體較薄、氣井產(chǎn)能相對差，而措施生產(chǎn)期或無阻生產(chǎn)期過長，隨著產(chǎn)能的進一步釋放甚至因井筒積液、氣井自身能量不足，導致柱塞無法達到開井條件。

1.2 柱塞氣舉選井優(yōu)化及效果評價

通過對2017年以前已實施的58口柱塞氣井對比分析，對柱塞選井條件、實施時機選取總結如下：

1.2.1 柱塞選井條件

（1）從氣井靜態(tài)分類考慮，理論上Ⅰ、Ⅱ類氣井產(chǎn)能好于Ⅲ類氣井角度出發(fā)以及生產(chǎn)動態(tài)對比分析，應優(yōu)先選取Ⅰ、Ⅱ類氣井實施柱塞，其次為Ⅲ類氣井實施柱塞。

（2）柱塞選井的同時考慮氣井砂體分布，砂體較薄區(qū)域、產(chǎn)能相對較差的氣井不建議實施柱塞。

圖1 柱塞實施時機優(yōu)化

圖2 載荷因數(shù)與柱塞上行速率變化關系曲線圖

1.2.2 柱塞實施時機優(yōu)化

（1）應優(yōu)先選取投產(chǎn)時間小于2年氣井實施柱塞氣舉；

（2）對于投產(chǎn)時間大于2年氣井，考慮氣井自然連續(xù)生產(chǎn)期長短及措施連續(xù)生產(chǎn)期措施效果制定柱塞優(yōu)化選井程序（見圖1）。

1.2.3 優(yōu)化后實施效果評價 本著持續(xù)在Ⅰ類氣井和水平氣井中開展柱塞氣舉排水采氣試驗，以獲取更多生產(chǎn)數(shù)據(jù)評價柱塞實施效果為原則，結合柱塞優(yōu)化選井條件，2017年在26口氣井開展柱塞氣舉，柱塞實施后井均套壓由實施前6.92 MPa降至3.74 MPa，產(chǎn)氣由實施前 15.72×104m3/d上升至 17.91×104m3/d，產(chǎn)水由實施前8.64 m3/d上升至13.90 m3/d，柱塞氣舉排水采氣措施效果明顯。

1.3 柱塞氣舉氣井管理優(yōu)化

1.3.1 柱塞氣舉氣井管理

（1）根據(jù)柱塞運行階段劃分，分析優(yōu)化階段運行參數(shù)，引進柱塞氣舉生產(chǎn)制度的載荷因數(shù)計算方法，降低了調(diào)參工作量（見圖2）。

當載荷因數(shù)小于57%時，達到柱塞順利啟動上行條件，即開井初始條件；通過《氣舉手冊》可知柱塞上行速度在3.81 m/s～5.08 m/s氣舉效率最高，從而得知氣井載荷因數(shù)保持在38%～47%時，氣舉效果最佳，即最佳開井優(yōu)化條件。

（2）為避免同一井場的柱塞井井間運行時油壓互相抑制，開井輸壓波動大、容易對柱塞井產(chǎn)生回壓等影響，通過制度調(diào)整錯時開、關井，提高措施有效率。

（3）隨著氣井產(chǎn)能的降低，為提高柱塞有效率。將2017年前實施的58口柱塞氣舉氣井按照投產(chǎn)時間、產(chǎn)能差異分為3類進行管理。其中Ⅰ類氣井日跟蹤、周分析，及時調(diào)整生產(chǎn)制度，預防井筒積液嚴重；Ⅱ類氣井每3天跟蹤1次，及時優(yōu)化生產(chǎn)制度，提高柱塞舉升效率；Ⅲ類氣井每周跟蹤1次，做好效果分析，提高運行時率。

1.3.2 完善柱塞氣舉排水采氣遠程控制系統(tǒng)功能 隨著柱塞氣舉氣井規(guī)模化的應用，柱塞氣舉分類管理思路逐步成熟，為滿足氣井可視化分類管理需求，逐步完善遠程控制系統(tǒng)管理功能，以實現(xiàn)柱塞氣舉氣井個性化管理，從而使得重點井更加突出、便于管理。

1.3.3 建立柱塞氣舉氣井管理手冊 柱塞氣舉裝置需要勤于管理、科學高效管理，主要從運行管理和維護管理兩方面著手，形成《柱塞氣舉裝置運行管理制度》、《柱塞裝置維護管理制度》，通過專人定員管理、分類管理、明確維護保養(yǎng)內(nèi)容、保養(yǎng)周期等，確保柱塞高效運行。

1.4 柱塞氣舉裝置工藝優(yōu)化

（1）將電磁閥由水平安裝調(diào)整為垂直安裝。借助重力，減小液體、砂礫在泄壓孔內(nèi)存積，避免昆蟲在泄壓孔內(nèi)產(chǎn)卵，可降低電磁閥失效概率。

（2）將油壓壓力變送器水平安裝改成垂直安裝，有效解決柱塞氣井排液過程中因氣溫較低導致油壓取壓孔凍堵，引起油壓測量波動嚴重的問題，提高柱塞運行效率。

2 結論

（1）隨著柱塞氣舉的運行，氣井產(chǎn)能逐步遞減，柱塞氣舉生產(chǎn)制度也需要優(yōu)化設計。

（2）氣井實施柱塞后措施效果受氣井靜態(tài)分類、氣井投產(chǎn)時間影響，Ⅰ類、Ⅱ類氣井實施柱塞后生產(chǎn)比Ⅲ類氣井更穩(wěn)定，投產(chǎn)時間小于2年氣井實施柱塞后生產(chǎn)更穩(wěn)定。

（3）制定了柱塞氣井選井優(yōu)化程序及分類管理思路，對提升柱塞舉升效率及經(jīng)濟產(chǎn)出比具有指導意義。