頁巖氣柱塞舉升排水采氣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

蔡龍浩

摘要：目前頁巖氣油管生產(chǎn)井占比較大、低壓低產(chǎn)井?dāng)?shù)持續(xù)增加、產(chǎn)水量逐月升高，保證排水采氣工藝的穩(wěn)定運(yùn)行、提高排水采氣效果是今后頁巖氣井穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵，因此本文著重對(duì)頁巖氣柱塞舉升排水采氣工藝進(jìn)行技術(shù)研究。通過總結(jié)已開展柱塞舉升工藝生產(chǎn)井運(yùn)行情況，形成了柱塞舉升工藝參數(shù)設(shè)計(jì)以及柱塞舉升工藝工況診斷方法，建立了柱塞舉升工藝從參數(shù)制定到運(yùn)行穩(wěn)定的全周期保障體系。

關(guān)鍵詞：柱塞舉升;參數(shù)設(shè)計(jì);工況診斷

頁巖氣井已進(jìn)入油管生產(chǎn)、排水采氣階段，表現(xiàn)為“低壓低產(chǎn)井?dāng)?shù)多、產(chǎn)氣量占比大、產(chǎn)水量高”三個(gè)特點(diǎn)。隨著低產(chǎn)低效產(chǎn)水氣井的逐漸增加，柱塞舉升排水采氣工藝將會(huì)成為頁巖氣井日產(chǎn)生產(chǎn)過程中的重要措施，本文通過開展柱塞舉升工藝參數(shù)設(shè)計(jì)與工況診斷，以提高低成本排水采氣工藝的應(yīng)用效果。

1柱塞舉升工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

1.1開關(guān)井時(shí)間模擬

（1）開井時(shí)間計(jì)算-柱塞上行時(shí)間

開井階段，將柱塞與液體看作一個(gè)整體，在井筒內(nèi)做初速為0的變加速向上運(yùn)動(dòng)，主要受柱塞與液體重力、柱塞下端氣體壓力、柱塞上端氣體壓力、管壁摩擦力，為方便計(jì)算簡(jiǎn)化為勻加速運(yùn)動(dòng)：

（2）關(guān)井時(shí)間計(jì)算-柱塞下行時(shí)間

關(guān)井階段，柱塞分別在氣體和液體中做初速為0的變加速向下運(yùn)動(dòng)，主要受柱塞重力、浮力以及管壁間的摩擦力作用，滿足牛頓第二定律：

1.2續(xù)流時(shí)間設(shè)置

柱塞舉升續(xù)流時(shí)間設(shè)置主要有兩種方法，即定量法和定壓法。

定量法是利用計(jì)算當(dāng)前壓力、溫度下的瞬時(shí)臨界攜液流量，并用流量計(jì)監(jiān)控瞬時(shí)產(chǎn)量情況，若瞬時(shí)產(chǎn)氣量低于瞬時(shí)臨界攜液流量關(guān)井，如圖1所示。

定壓法是根據(jù)柱塞開井過程中套壓的增加量設(shè)置關(guān)井時(shí)間，當(dāng)套壓變化超過預(yù)設(shè)值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)井，如圖2所示。

2柱塞舉升工藝工況診斷

7月25日3點(diǎn)54分關(guān)井，5點(diǎn)13分計(jì)算載荷因數(shù)為0.65，開井柱塞未到達(dá)井口，判斷積液高度又增加15m。8點(diǎn)13分關(guān)井，10點(diǎn)12分計(jì)算載荷因數(shù)為0.36，開井柱塞運(yùn)行正常，并陸續(xù)帶出大段積液。16點(diǎn)30分由于達(dá)到設(shè)定關(guān)井時(shí)間，但井口依然處于排液階段，關(guān)井后未排出的液體回落，如圖3所示。

17點(diǎn)57分再次開井，開井前計(jì)算載荷因數(shù)為0.78，柱塞未到達(dá)井口分析原因由于上次關(guān)井積液回落造成關(guān)井油壓降低。但是開井后3分鐘系統(tǒng)出現(xiàn)了誤判斷柱塞到達(dá)井口，且當(dāng)天單量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，綜合導(dǎo)致了未及時(shí)發(fā)現(xiàn)柱塞運(yùn)行異常，后又將工作制度調(diào)整為常開造成井底持續(xù)積液。19點(diǎn)10分放噴未達(dá)到效果，反而使井底積液進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致后續(xù)措施依然無法實(shí)現(xiàn)復(fù)產(chǎn)，如圖4所示。

3結(jié)論與建議

（1）柱塞舉升工藝具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)周期長、綠色環(huán)保、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，適合頁巖氣井高效、低成本開發(fā);

（2）形成了包括運(yùn)行及續(xù)流時(shí)間設(shè)置柱塞舉升工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法，;

（3）開展了柱塞舉升工況診斷技術(shù)研究，利用油套壓和產(chǎn)量綜合診斷氣井生產(chǎn)狀況.

參考文獻(xiàn)：

[1]汪崎生.柱塞氣舉特性分析 [J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（9）：61-64.

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