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智能柱塞气举排液采气技术与应用张金良,吕明才龙小平吴晓东(中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京102249)(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)(中原石油勘探局供水管理处,河南濮阳457001)[摘要]系统研究了智能柱塞气举系统装置的作用、工艺原理、适用范围、参数分析设计、选井应用。用图示方法解释了智能柱塞气举系统的工作过程,用井筒流入(IPR)、流出特征(VLP)曲线优化、分析了智能柱塞气举井的生产特性,对现场应用可起借鉴指导作用。[关键词]智能柱塞气举;采气;排液;原理;设计分析;应用[中图分类号]TE377[文献标识码]A[文章编号2005)050652041智能柱塞气举装置及主要作用111结构及原理智能柱塞气举装置主要由井口装置、柱塞和井底装置组成,见图1。该装置既可以完全依靠储层能量实现间歇自喷生产(如图1(a)所示),也可以用注气补充能量方式间歇气举;地层能量严重不足、衰减到不能驱动柱塞时,可下入气举管柱,人工注气补充能量推动柱塞举升积液[1],(b)所示。提高采收率,如图1图1智能柱塞气举装置示意图智能柱塞气举系统工作原理是:正常工作由电子控制器按照井况条件编制好的方案程序设定,智能控制气动阀定时开、关井,控制柱塞周期性上行举升、下落恢复能量的循环往复运动,将井内液体举升出井口[2]。一个循环周期分关井恢复压力和开井生产两个阶段。[收稿日期基金项目]中国石油化工集团公司资助项目(P02044)。[作者简介]张金良(1968),男,1988年江汉石油学院毕业,高级工程师,博士生,现主要从事油气田开发理论和技术的研究应用工作。第27卷第5期张金良等:智能柱塞气举排液采气技术与应用·653·关井恢复压力阶段:用在油管气液柱中下沉,气动阀关闭,柱塞上的阀被防喷管内的撞击杆顶开,打开旁通,靠自身重力作撞击管柱底部弹簧承接器后,阀关闭。关井期间,井底能量恢复,近井和油套环空油气聚集,油管内液面上升,套压回升。若地层能量较低,柱塞应在缓冲弹簧上停留一段时间,直至压力恢复到足以把柱塞及上面的液体从井底举升到井口。开井生产阶段:当油套环空压力恢复到足以突破油管鞋举升柱塞及以上液体时,气动阀打开,开井生产,聚集的套管气迅速从油管鞋进入油管,和地层流入井底的天然气一起,推动柱塞及上部液体向上举升,液体被举出井口后,若地层气量充足,柱塞下部天然气要放喷一段时间,完成一个举升过程。柱塞撞击防喷管内的顶杆后,阀再次打开,气动阀关闭;在自身重力作用下下落,开始下一循环。112适用条件和优点选井要求必须有一定的地层能量,能推动柱塞及液柱上行到井口。适宜于高气液比、产液量不大、井筒积液的低产、间歇自喷井[3]。但地层能量太低、恢复太慢的低孔低渗井,会因为无法举升柱塞而失效;高产深井因柱塞下落时间太长而不适宜;大斜度井和水平井不适用。主要优点:①系统设计安装管理简便,自动化控制程度高,不需额外动力,成本低,耐腐蚀;②依靠储层自身能量提高携液自喷能力,解决井筒积液难题,使一些能量近于衰竭、产量递减的弱喷间喷井,可有效降低地层能耗,放大压差生产、减缓过早衰竭;③对结蜡、结盐、结垢有一定的清防作用;④能有效缓解凝析气井的液锁问题,提高凝析油气的采收率。113现场应用要注意的问题1)柱塞选择柱塞下行速度关系到系统参数的设定[1],应用中应根据井况条件选定柱塞结构类型。压力恢复快、有一定自喷能力的井,应选下行速度快的柱塞;压力恢复较慢的间歇生产井,则用下行速度较慢的柱塞[1]。Ca2+,Mg2+等2)防蜡防盐防垢高矿化度产液气井,随压力、温度变化,热力学平衡条件改变,过饱和析出沉积在油管内壁形成盐垢,阻碍柱塞通行,导致工艺失效。对这类井应间隔一定周期抓取柱塞,用不同直径通井规由小到大反复通井,清除蜡盐垢,确保柱塞正常运行。3)生产管理及时记录井口油、套压力变化,分析调整柱塞运行情况;定期抓取柱塞检查、维护,确保举液效果。2系统参数设计优化211现场试验法参数设定目前多用简单易行的现场试验法,具体步骤如下:一是柱塞下行时间确定:①根据柱塞结构类型假定一个关井时间,关闭气动阀,打开捕捉器,让柱塞下落;②待关井时间达到预定值后,打开气动阀,观察柱塞上行时间及举液量;③延长或缩短假定关井时间,重复①、②步骤,直至不同关井时间下,开井生产、柱塞上升时间和举升液量基本相同。最后选定一个较短的关井时间作为柱塞的下行时间。二是开井生产时间确定:既要考虑柱塞上升到井口的时间,还应考虑敞喷放气时间和油套压力变化。地层能量损失过快时,应控制敞喷放气时间。212设计计算法智能柱塞气举的能量源于高压套管气,开井时,套管气在油套压差作用下进入油管,推动柱塞和液柱上行。若套管气能量足够推动柱塞和液柱上行到井口或刚好推到井口,