組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創新技術應用

呂玉海，陳 虎，劉麗萍，高旺斌，柳 明

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

水平井技術是有效動用難采儲量的主要途徑之一，作為油氣田開發的新技術已被應用于各種不同類型的油氣藏，并獲得了良好的開發效果[1，2]。但隨著氣田的持續開發，部分水平井產量、壓力遞減快，表現出不同程度井筒積液特征。受限于水平井特殊井身結構，氣井所需臨界攜液流量高，同時泡沫排水、速度管柱、提產帶液等工藝措施效果不佳，井筒積液后排液非常困難。根據西南油氣田楊功田等在斜井模擬試驗裝置對斜井段臨界攜液流量測試結果，結合現場經驗判斷出主流水平井1.0 MPa 時臨界攜液流量在1.8×104m3/d～2.6×104m3/d，日產氣量低于該值井筒積液將逐漸顯現，特別是低滲透致密氣藏開發中該問題尤為突出。

1 水平井柱塞氣舉排水采氣技術難題

相比常規直井，受限于水平井特殊井身結構，導致水平井所需的臨界攜液流量高，尤其是井斜40°～60°的斜井段，一旦積液很難排出，同時，復雜的井下壓裂管串、較長的造斜段及氣田地面集輸模式，使得泡沫排水、速度管柱等工藝措施效果不佳。而柱塞氣舉工藝作為鄂爾多斯盆地氣區排水采氣的主要技術，也是低產及致密氣藏最經濟有效的排水采氣工藝，由于柱塞坐落器難以在大斜度井段卡定，只能應用于直井段，無法作用在攜液最困難斜井段，導致常規柱塞氣舉技術應用于水平井排液效果非常有限。因此，解決水平井斜井段攜液問題，是柱塞氣舉排水采氣工藝能否在水平氣井成功應用的關鍵。

2 水平井柱塞氣舉排水采氣技術創新

2.1 水平井生產管柱特征

統計分析水平井主流管柱結構，79 %水平井油管由φ88.90 mm 與φ73.02 mm 管柱組合而成，變扣連接處位于斜井45°～80°的位置，按照管柱受力設計，油管變徑短節點極重負荷為520 kN；10 %水平井油管采用φ73.02 mm 管柱，在斜井段45°～80°處有安全接頭，內徑為54 mm；11 %水平井油管采用φ88.90 mm 全通徑管柱。因此，主體管柱結構以組合式為主。

2.2 技術創新

常規柱塞裝置在井底投放井下工具，主要具有柱塞下落定位和緩解柱塞下落沖擊力的功能。受限于水平井特殊井身結構，該工具難以在造斜點之下進行卡定，應用于最難攜液的井斜40°～60°位置，無法有效發揮柱塞氣舉帶液的效果。因此，結合水平井主體的組合管柱結構，設計研發水平井專用柱塞裝置。該裝置井口捕捉機械裝置及自控系統與常規柱塞裝置相同，井下工具采用“自緩沖柱塞”，將縮徑點作為定位臺階，解決柱塞在斜井段的通行、定位問題。該柱塞自身帶有緩沖功能，以實現緩解柱塞下落沖擊力的功能，能夠進入斜井段或者水平段，比普通柱塞下深增加350 m 以上，垂直投放深度增加250 m 以上，實現最大下入深度，滿足柱塞下深越大排液效果越好的要求[3，4]。

表1 6 口組合水平井柱塞措施前后對比表

通過水平井“自緩沖柱塞”試驗發現，水平井柱塞坐落點下方垂深、井深大，水平井關井后井底進入井筒液體回流至柱塞卡定位置下放，導致再次開井時柱塞上方無液體，柱塞排液效果不理想的問題。通過進一步優化設計井下限位器，其下入φ73.02 mm 油管內的安全接頭上方，井斜30°～60°，把水平井分割成上下兩段，主要發揮液相向上單向流動和過濾隔離壓裂砂的作用。經過兩次的優化設計，創新形成了組合管柱水平井“自緩沖阻塞+井下限位器”排水采氣工藝。

3 應用效果評價

在6 口組合管柱水平井開展了“自緩沖柱塞+井下限位器”試驗，實施柱塞后井均套壓由4.56 MPa 降低至2.22 MPa，井均壓降2.34 MPa，井均增產0.73×104m3/d，試驗期柱塞有效運行時率97 %，舉液效率明顯提升，可有效排除井筒積液，實現水平氣井全井筒積液舉升（見表1、圖1、圖2）。

同時，通過柱塞運行實時曲線圖對比分析，“自緩沖柱塞+井下單流閥”井均最低套壓2.22 MPa、開井舉升過程中油壓平均升幅1.3 MPa，較“自緩沖柱塞”井最低套壓下降0.86 MPa、油壓平均升幅提高1.25 MPa，舉液效率明顯提升，實現了水平氣井井筒積液接力舉升。

圖1 組合管柱“自緩沖柱塞”氣舉曲線

圖2 組合管柱水平井“自緩沖柱塞+井下限位器”氣舉曲線

4 結論

（1）自緩沖柱塞的獨特設計，充分利用組合管柱的特殊結構，變扣臺階承接柱塞下落、停留，與常規柱塞工藝相比，無需再使用井下柱塞坐落器，同時減少了坐落器投放作業，工藝實施更加簡單、快速。

（2）“自緩沖柱塞+井下限位器（單流閥+防砂罩）”創新應用，有效解決了組合管柱連接處位置高、積液易回落、舉升效果差以及壓裂砂返吐沖蝕井口裝置的技術難題。

（3）組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創新技術的成功研發應用，顯著提升柱塞舉液效率和井口機械裝置運行時率，應用前景廣泛。