氣舉采油井下工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)方案

辛常青

（渤海石油裝備（天津）鉆井裝備公司螺桿鉆具廠，天津 300280）

0 引言

氣舉采油是把一定量的高壓天然氣通過(guò)油套管環(huán)空，經(jīng)氣舉閥連續(xù)不斷地注入油管，在油管內(nèi)與井液充分混合形成混合流體，從而降低井液密度，能在較低的地層壓力條件下將混合井液舉出，達(dá)到舉升采油的目的。氣舉采油因其管理方便、操作成本低、產(chǎn)量調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢(shì)，以及對(duì)海上采油、斜井、含砂、含氣較多和含有腐蝕性成分的油井良好的適應(yīng)性，被更多地選擇，正在全球越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。我國(guó)在氣舉采油技術(shù)方面也一直在探索開(kāi)發(fā)，吐哈油田、中海油、冀東等油田在氣舉采油工藝方面都有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也建立了自己獨(dú)特的氣舉采油工藝方法及氣舉井下工具。想要做好我國(guó)自有的氣舉技術(shù)品牌，達(dá)到性能可靠、質(zhì)量?jī)?yōu)良、技術(shù)先進(jìn)，氣舉配套工具是非常重要的一環(huán)，而一項(xiàng)優(yōu)秀產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，離不開(kāi)對(duì)其各個(gè)性能指標(biāo)的試驗(yàn)和檢驗(yàn)。建設(shè)研制氣舉采油井下工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)是非常有必要、非常迫切的，為滿足我國(guó)油田內(nèi)外業(yè)務(wù)迅速發(fā)展和油氣生產(chǎn)低成本高效開(kāi)發(fā)的需求，應(yīng)對(duì)氣舉采油技術(shù)在新領(lǐng)域應(yīng)用方面的挑戰(zhàn)，迫切需要建設(shè)和完善氣舉試驗(yàn)基地，提升氣舉采油工藝技術(shù)及氣舉配套工具研發(fā)能力，加快科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1 試驗(yàn)系統(tǒng)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

SY/T 5810《連續(xù)氣舉采油井設(shè)計(jì)及施工作業(yè)》，SY/T 6644《使用注入壓力操作閥的連續(xù)氣舉井設(shè)計(jì)推薦作法》，SY/T 6401《氣舉井下裝置》，SY/T 5871《丟手可鉆封隔器》，SY/T 5106《油氣田用封隔器通用技術(shù)條件》，SY/T 6400《氣舉閥性能試驗(yàn)方法》。

2 氣舉工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)功能

氣舉工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)主要對(duì)氣舉技術(shù)配套工具性能進(jìn)行試驗(yàn)，研究各種工具操作特性，及在各種環(huán)境下的適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)尺寸和性能的匹配性，檢驗(yàn)各種工具的技術(shù)參數(shù)，試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方案（表1）。

3 氣舉工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)組成

多功能試驗(yàn)機(jī)與室內(nèi)試驗(yàn)井配合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)封隔器等井下工具、工藝管柱等的起、下過(guò)程，及封隔器、工藝管柱坐封、解封、密封性能等試驗(yàn)。室內(nèi)設(shè)計(jì)12 m 深的3 口試驗(yàn)井，各2 根旁通管（圖1）。模擬試驗(yàn)井的井身結(jié)構(gòu)：①7″試驗(yàn)井，Φ177.8 mm×10.36 mm，深12 m；②5″試驗(yàn)井，Φ139.7 mm×9.17 mm，深12 m；③7″+5-1/2″組合溫度井，上部Φ177.8 mm×10.36 mm，深6 m，下部Φ139.7 mm×9.17 mm，深6 m。

利用3 口室內(nèi)12 m 深試驗(yàn)井模擬實(shí)際油井現(xiàn)場(chǎng)工況，可完成氣舉工具耐壓、耐溫、密封等性能單項(xiàng)或組合試驗(yàn)。可對(duì)氣舉封隔類(lèi)、打撈類(lèi)、控制類(lèi)和鋼絲投撈作業(yè)類(lèi)工具的工作性能進(jìn)行模擬測(cè)試。

表1 氣舉工具性能試驗(yàn)系統(tǒng)主要試驗(yàn)

表2 氣舉工具調(diào)試系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目

圖1 室內(nèi)井氣舉工具模擬試驗(yàn)井

4 氣舉完井工具試驗(yàn)工藝流程

氣舉完井工具在地面進(jìn)行性能試驗(yàn)后，按不同的規(guī)格和要求下入12 m 井模擬井筒中，井筒內(nèi)液體環(huán)境模擬達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)要求，然后對(duì)模擬井筒內(nèi)的單件或組合氣舉工具進(jìn)行加載等不同方式的性能檢測(cè)，地面和井下配套的不同設(shè)備同時(shí)監(jiān)測(cè)并錄取試驗(yàn)參數(shù)，這些錄取的參數(shù)最終通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)傳輸至計(jì)算機(jī)分析處理。

圖2 氣舉完井工具試驗(yàn)工藝流程

5 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要完成對(duì)試驗(yàn)裝置載荷、機(jī)械力、液壓力、流量、溫度等參數(shù)的測(cè)量和控制，上下移動(dòng)時(shí)位移和速度的測(cè)量和控制，并完成所有試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控試驗(yàn)過(guò)程，試驗(yàn)結(jié)果線圖和報(bào)表的生成，試驗(yàn)過(guò)程動(dòng)畫(huà)顯示，根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置機(jī)械裝置的安全參數(shù)、工況監(jiān)測(cè)和報(bào)警后的自動(dòng)安全處理。試驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，也可以通過(guò)儀表柜中的電動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)全過(guò)程的手動(dòng)控制。

6 氣舉工具調(diào)試系統(tǒng)

氣舉工具調(diào)試系統(tǒng)配備恒溫水浴、調(diào)試臺(tái)架、加壓設(shè)備和鉗工操作臺(tái)等，為油田生產(chǎn)和出口氣舉工具進(jìn)行上井前的檢測(cè)和試驗(yàn)（表2）。

7 輔助配套系統(tǒng)及功能

（1）多功能試驗(yàn)機(jī)。一旦封隔器或工具試驗(yàn)完畢，試驗(yàn)壓力卸去后，封隔器難以解封、卡瓦類(lèi)工具難以縮回取出試驗(yàn)井筒，需要利用拉拔解封試驗(yàn)機(jī)上拉或下壓，解封或解卡。

（2）高溫高壓試驗(yàn)井。為井下工具試驗(yàn)提供全尺寸模擬井筒試驗(yàn)條件，以便進(jìn)行井下工具的高溫高壓性能試驗(yàn)。

（3）電加熱系統(tǒng)。利用可控硅控制原理控制加熱功率，為3口高壓井筒加熱，實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場(chǎng)采油環(huán)境。電加熱系統(tǒng)包括電控柜、測(cè)量溫度傳感器、電纜動(dòng)力線、測(cè)量信號(hào)線和布線電纜盒等。

（4）靜壓打壓系統(tǒng)。以壓縮空氣為動(dòng)力源，采用氣動(dòng)液體增壓泵，向試驗(yàn)井中心管、井下工具井筒上段和井下工具井筒下段打壓，滿足試驗(yàn)工具（封隔器）的壓力試驗(yàn)要求。

（5）測(cè)控系統(tǒng)。控制試驗(yàn)設(shè)備的操作，準(zhǔn)確控制試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)壓力，采集、測(cè)量、處理、顯示和存儲(chǔ)試驗(yàn)參數(shù)，并準(zhǔn)確測(cè)取壓力、壓差、溫度、流量、拉力、壓力等參數(shù)。

8 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)氣舉采油技術(shù)的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，我國(guó)氣舉技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域已從吐哈油田推廣應(yīng)用到塔河、塔里木、克拉瑪依、青海、玉門(mén)、長(zhǎng)慶、冀東和中海油平湖等9 個(gè)油田和國(guó)外哈薩克斯坦、蘇丹等多個(gè)國(guó)家，并且隨著油田海外油氣業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)大，氣舉工藝及井下工具技術(shù)的不斷提升將為我國(guó)在氣舉采油方面帶來(lái)更加廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。氣舉采油井下工具測(cè)試系統(tǒng)的建成，將為未來(lái)氣舉新技術(shù)、新課題的研發(fā)提供強(qiáng)大的技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)研究試驗(yàn)開(kāi)發(fā)出新的氣舉技術(shù)，并將成果應(yīng)用推廣服務(wù)于國(guó)內(nèi)外油田市場(chǎng)，以合理費(fèi)用追求市場(chǎng)效益最大化，為低成本氣舉采油技術(shù)在油田現(xiàn)場(chǎng)廣泛推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)，大幅度提高氣舉技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成功率，為油田帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。