柱塞氣舉排水采氣工藝運行優化

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、自動化程度高等優勢，是低產氣井排水采氣的主體技術之一。

蘇東南區共計開展了175口柱塞氣舉排水采氣工藝，占蘇東南區已投產上古氣井的24.10%。隨著柱塞氣舉工藝規模逐年擴大，不同氣井產能差異較大，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化管理[1-3]。

1 柱塞氣舉排水采氣運行優化

1.1 柱塞氣舉氣井效果評價

1.1.1 柱塞氣舉氣井生產動態分析評價 根據氣井靜態分類、投產時間及生產動態對2017年以前實施的58口柱塞氣舉氣井生產動態進行分析評價。

1.1.1.1 氣井靜態分類分析

（1）Ⅰ類氣井。目前Ⅰ類氣井（1口）柱塞實施后生產穩定、單井措施效果良好，后期需持續加大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類氣井自身產能較好，實施柱塞氣舉后能有效降低套壓、氣井生產穩定。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、生產穩定。 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 氣井不同投產時間及生產階段實施柱塞生產情況對比

理論上Ⅱ類氣井產能好于Ⅲ類氣井，從柱塞實施后氣井生產穩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 投產時間及不同生產階段實施柱塞分類分析隨著蘇東南區柱塞示范區的建成，2015年、2016年柱塞氣舉排水采氣規模逐年上升，從不同投產時間及生產階段實施柱塞的氣井生產情況進行對比分析（見表4）。

從表4分析可知：

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

（2）在自然連續生產期內實施柱塞氣舉的氣井比在措施連續生產期實施柱塞氣舉氣井生產穩定。

表5 柱塞實施前氣井不同生產階段情況對比

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

表6 6口積液柱塞氣舉氣井生產動態對比

從表5分析可知：

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

（2）自然連續生產期小于1年或自然連續生產期大于2年的氣井，后續措施連續生產期大于2年的氣井更易出現井筒積液問題，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域，產能遞減快，影響柱塞氣舉措施效果。

（2）生產動態分析。3口氣井自然連續生產期在1年內，表明氣井產能遞減快，進入措施連續生產期時間大于2年，隨著產能的進一步遞減，井筒積液加??；3口氣井自然連續生產期大于1年，進入措施連續生產期或無阻生產期時間較長（大于3年），產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生產動態分析，自然連續生產期短的氣井因產能低、井筒積液問題導致柱塞無法正常運行；自然連續生產期較長的氣井，由于措施連續生產期過長導致隨著產能的釋放，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、氣井產能相對差，而措施生產期或無阻生產期過長，隨著產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）從氣井靜態分類考慮，理論上Ⅰ、Ⅱ類氣井產能好于Ⅲ類氣井角度出發以及生產動態對比分析，應優先選?、?、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，砂體較薄區域、產能相對較差的氣井不建議實施柱塞。

圖1 柱塞實施時機優化

圖2 載荷因數與柱塞上行速率變化關系曲線圖

1.2.2 柱塞實施時機優化

（1）應優先選取投產時間小于2年氣井實施柱塞氣舉；

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

1.2.3 優化后實施效果評價 本著持續在Ⅰ類氣井和水平氣井中開展柱塞氣舉排水采氣試驗，以獲取更多生產數據評價柱塞實施效果為原則，結合柱塞優化選井條件，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，產氣由實施前 15.72×104m3/d上升至 17.91×104m3/d，產水由實施前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化

1.3.1 柱塞氣舉氣井管理

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

當載荷因數小于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保持在38%～47%時，氣舉效果最佳，即最佳開井優化條件。

（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、容易對柱塞井產生回壓等影響，通過制度調整錯時開、關井，提高措施有效率。

（3）隨著氣井產能的降低，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時間、產能差異分為3類進行管理。其中Ⅰ類氣井日跟蹤、周分析，及時調整生產制度，預防井筒積液嚴重；Ⅱ類氣井每3天跟蹤1次，及時優化生產制度，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功能 隨著柱塞氣舉氣井規?；膽?，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管理功能，以實現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、明確維護保養內容、保養周期等，確保柱塞高效運行。

1.4 柱塞氣舉裝置工藝優化

（1）將電磁閥由水平安裝調整為垂直安裝。借助重力，減小液體、砂礫在泄壓孔內存積，避免昆蟲在泄壓孔內產卵，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，氣井產能逐步遞減，柱塞氣舉生產制度也需要優化設計。

（2）氣井實施柱塞后措施效果受氣井靜態分類、氣井投產時間影響，Ⅰ類、Ⅱ類氣井實施柱塞后生產比Ⅲ類氣井更穩定，投產時間小于2年氣井實施柱塞后生產更穩定。

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