智能化柱塞排水采氣技術應用

摘要：蘇里格氣田蘇11區塊屬于低產、低壓、低豐度的典型致密砂巖氣藏。由于開發年限較長，氣井積液減產現象日益嚴重，而常規的排水采氣措施難以長期維持氣井穩產、增產。因此，從柱塞氣舉工藝原理出發，同時為了解決常規性柱塞的諸多問題，引進一種新型排水采氣智能化柱塞，該設備可以實時監測與追蹤井筒動液面位置，并成功實現智能化柱塞自主、定量排水和氣井不關井連續采氣，極大地提升了柱塞氣舉工藝智能化管控水平。在蘇11區塊2口直井進行了現場應用，試驗結果表明智能化柱塞能有效解決常規柱塞存在的問題，并能很好的排液，提高氣井日產氣量。

關鍵詞：智能化;柱塞;排水采氣;蘇11區塊;氣井

1 研究背景情況

1.1研究背景情況

目前常規排水采氣工藝主要有泡排、柱塞氣舉、氮氣氣舉、機抽、電潛泵等，其中泡排工藝存在舉升效率低、化學泡排容易污染儲層等問題，氮氣氣舉、機抽、電潛泵等工藝存在著成本相對較高、生產管理難度大的問題[1-3]。針對蘇11區塊目前地層壓力低、新井儲層條件差、水氣比高的現狀，逐步開展了柱塞排水采氣工藝。

為了解決上述問題，2021年年底，蘇11區塊開展了智能化柱塞先導性試驗，獲得了良好的效果。

2 智能化柱塞的結構及工作原理

針對常規性柱塞的諸多問題，從柱塞氣舉工藝原理出發，研制出一種新型排水采氣智能化柱塞，并配套設計了智能控制系統，使智能化柱塞可以實時監測與追蹤井筒動液面位置，并成功實現智能化柱塞自主、定量排水和氣井不關井連續采氣，極大地提升了柱塞氣舉工藝智能化管控水平[4]。

2.1結構組成

智能化柱塞主要由抓撈頭、扶正器、高能鋰電池、主控系統、高精度壓力溫度傳感器、微型電動機、傳動機構、出水窗、中心流道開關閥、自適應性皮囊等主要結構構成。

其中：

（1）高精度壓力溫度傳感器實時感應、采集流體壓力和溫度數據，識別井筒積液情況。

（2）主控系統主要用于實時儲存和處理采集到的井筒流體壓力和溫度數據，并以電信號方式傳輸至控制系統，從而實現柱塞的實時定位和工藝參數的智能調整。

（3）自適應性皮囊具有軟體、變徑、自充壓的特點，當中心流道關閉時，皮囊內部充滿了流速幾乎為零的高壓流體，壓差作用是皮囊發生膨脹貼緊管壁，阻止液體滑脫回流，起到柱塞作用。

（4）高能鋰電池主要為主控系統的信號傳輸、數據存儲以及微型電動機正常工作提供動力。

2.2工藝原理

智能化柱塞的工藝原理：在不改變井口流程的情況下，它利用柱塞的智能、氣井的動力能和柱塞自身的重力能，三能結合，無須外力;用數字技術，采用事先編好的程序輸入柱塞系統，讓柱塞探明井筒液面位置后，沉沒于視動液面一定深度，自上而下，分級分段，定量排水。

3 實施效果

3.1蘇A-1井應用情況

蘇A-1井處于地層壓力低、產氣量低的自噴生產狀態，井深 3540米，油管內徑62mm油管。措施前該井間開生產，生產制度為關井復壓15h，開井生產7h，平均日產氣量0.15×104m3，平均油壓5.2Mpa，平均套壓5.4Mpa。

該井于2021年12月20日開始實施智能化柱塞排水采氣作業，措施后平均日產氣量 0.22×104m3，平均日增產0.07×104m3。柱塞設定為下行：采用壓力控制，壓力設置為每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用溫度控制，溫度設置為18℃（冬季防止柱塞凍結在井口）。從措施前后對比可知及措施前后產量對比曲線（見圖2），投放智能化柱塞后，油套壓差減小，井筒積液得到有效排出，措施后日增產氣量明顯。

3.2蘇A-2井應用情況

蘇A-2井處于地層壓力低、產氣量低的自噴生產狀態，井深 3556米，油管內徑62mm油管。措施前該井間開生產，生產制度為關井復壓6h，開井生產18h，平均日產氣量0.45×104m3，平均油壓4.5Mpa，平均套壓6.2Mpa。

該井于2021年12月9日開始實施智能化柱塞排水采氣作業，措施后平均日產氣量 0.55×104m3，平均日增產0.1×104m3。柱塞設定為下行：采用壓力控制，壓力設置為每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用溫度控制，溫度設置為18℃（冬季防止柱塞凍結在井口）。從措施前后對比可知及措施前后產量對比曲線（見圖3），投放智能化柱塞后，油套壓差減小，井筒積液得到有效排出，措施后日增產氣量明顯，措施效果較好。

小結：通過2口井的現場試驗，可以發現，智能化柱塞技術具備實時數據采集，不斷優化柱塞井開關井的時機、時長的功能。不斷提高間開井的生產時率，在以后的生產過程中要隨時調整生產制度，逐步增加開井時間直至連續開井。

4 推廣意義及建議

（1）智能化柱塞可以在不關井情況下，實現井筒內連續、智能、逐級、定量排液的工序，并且不需要改動井口流程，不增加井口設備，更方便、便捷，完全可以作為目前常規柱塞排水采氣工藝的更新產品。

（2）根據智能化柱塞實時監測的井筒流體運行情況和壓力、溫度數據，自動識別井筒動液面深度，足夠了解柱塞目前制度是否適應當下生產狀態，及時優化最佳生產制度。

（3）現場試驗表明，智能化柱塞能夠在井筒內自由穩定行走，井筒積液得到了有效緩解，增產效果明顯，通過投放智能化柱塞保持氣井低遞減率、高生產時率、低維護成本，實時監測、采集井下數據對低壓、低產含水氣藏有效開發具有重要的借鑒意義和指導作用。

參考文獻

[1]LEA J F，DUNHAM C L.Methods remove liquids in gas wells[J].The American Oil & Gas Reporter，2007， 50（3）：79-84.

[2]韓勇，宋志軍，白建文，等.柱塞氣舉排水采氣工藝在蘇里格氣田的應用研究[J].內蒙古石油化工，2011（4）：119- 120.

[3]于蓉.對柱塞氣舉排水采氣工藝的幾點認識[J].鉆采工藝，1994，17（2）：82-85.

[4]殷慶國，劉方，賀杰新，等. 柱塞氣舉排水采氣工藝技術研究與應用[J].石油機械， 2018， 46（9）： 69–74.

作者簡介：蔡岳（1986年2月），男，2009年畢業于遼寧石油化工大學，長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田分公司，工程師，主要從事排水采氣技術研究和相關技術服務工作。地址：遼寧盤錦，工程有限公司蘇里格氣田分公司.