柱塞气举工艺技术研究

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采气工艺与设备:柱塞气举

采气工艺与设备:柱塞气举

3)柱塞气举设备
3)柱塞气举设备
太阳能面板 作用:为控制器充电以
保证控制器正常工作。
3)柱塞气举设备
柱塞 ➢ 在井下天然气恢复压力的作用下
以段塞的方式将液体举出井口 ➢ 为液体和举升天然气之间的隔离
面; ➢ 连续清除井内集液增加天然气能
量。
3)柱塞气举设备
承接减震弹簧总成 ➢ 通过减震弹簧来缓冲落球
控制器 ➢ 为天然气流动或关井向
控制器传送已设定好的 响应模式信号; ➢ 接收又到位传感器传送 柱塞到达地面的信号。
地面设备安装图
4)柱塞举升排水采气工艺的优点
① 既可以注气,也可以不注气而利用生产井自身能量生产; ② 井下设备可用钢丝绳起下安装,因而起下作业方便; ③ 柱塞上下移动可防止结垢。
作用导致的冲击力。 ➢ 承接器安装在油管管柱上,
起到定位、限位作用。
3)柱塞气举设备
防喷管 ➢ 含有弹簧加载可拆卸帽盖
及防止柱塞冲击的缓冲器; ➢ 具有可选择的双向或单向
的流体导出口。
3)柱塞气举设备
气动阀门 ➢ 对油或天然气实施开启或
关断的气动薄膜阀; ➢ 实现关井,便于向井内投
掷柱塞。
3)柱塞气举设备
5)适用范围
井深(m) 油管尺寸(″)
气液比 (m3/m3)
≤3000
2 1/2,2
≥500
日排水 (m3/d)1源自~50基本要求自喷井或间 喷井
1.3.5 柱塞气举工艺
1)柱塞气举工艺原理
依靠柱塞往复运动,把 井筒内流体顶替到地面。
柱塞作为液柱和举升气 体间的固体界面,防止 气体窜流和液体滑脱。
1)柱塞气举工艺原理
柱塞相当于加了机械密封

柱塞气举工艺技术研究

柱塞气举工艺技术研究

柱塞气举采油工艺技术研究中国石化中原油田分公司新科力技术公司二00二年六月前言柱塞气举实质上是间歇气举采油的一种特殊形式,由于在举升气体和被举升液载之间提供了一种固体的密封界面,减少了气体的窜流和液体的回落,从而能有效提高气体能量的举升效率,使井的产量大大提高。

柱塞气体的举升能量来源于气体的膨胀能(地层气或注入气),它可以充分利用地层的能量,所以尤其适用于高气液比的采油井。

在常规间歇气举效率不高、效果不明显的井,采用柱塞气举可以提高生产效率,避免气体的无效消耗。

柱塞气举在正常生产时,由于柱塞在油管内往复运动,所以可以起到清、防蜡除垢的作用,可以节约生产时间和生产费用。

柱塞气举井下工具的安装都非常简便,只需利用钢丝绳就可以完成安装和打捞工作,避免了修井作业,这样既可以减少作业对油层的污染,同时可以节约生产时间。

美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 2 1、工具设备的研制1.1 工作过程柱塞气举装置的正常工作,由时间控制器定时控制气动切断阀的开关来完成,当气动切断阀关闭是,柱塞上的凡尔已被防喷管内的撞击杆顶开,这时,柱塞靠自身重量下落,柱塞撞击缓冲弹簧后凡尔关闭。

当柱塞上方积聚到设计要求的液量时,气动切断阀打开,高压气体经过气举凡尔进入油管,从而把柱塞举升到井口,完成一周期再开始下一循环。

1.2 工具设备的结构和技术参数1、柱塞为弹簧加载的扩张叶片式柱塞,弹簧加载片直径接近于油管内径,扩张开为Ф61,收拢为Ф56,中间有一靠外部顶杆完成开或关的阀,柱塞密封受弹簧叶片及油管内径相对公差大小的影响。

柱塞气举排水采气工艺技术现状及应用

柱塞气举排水采气工艺技术现状及应用

随着我国气田开采的逐渐深入,低产低压井增多,柱塞气举是解决低产低压有水气井液体滑脱损失严重的重要措施之一。

柱塞气举排水采气工艺能够实现对低产低压井的间歇性开关处理,井内能量能够实现逐步积攒,这些能量能够推动油管内部的柱塞反复上下方向进行运动,井底的积液能够全面推出,避免井内出现液体滑脱等方面的问题引发的严重损失。

柱塞气举排水采气是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水,不需其它动力设备、生产成本低,在美国被认为是最佳的排水采气工艺。

一、柱塞排水采气工艺简介1.柱塞排水采气工艺的优缺点(1)主要优点提高间歇气举的举升效率高:柱塞气举同其它排水采气工艺相比具有更高的采收率;柱塞提供的固体界面极大的减少了液体回落,相应提高了气体的举升效率;设备投资少,使用寿命长且维修成本低经济效益好,其安装成本和运行维护费用低,无需电力消耗,节约人力时间等;能充分利用地层能量,无需其他能量消耗;地面设备的自动化程度高,易于管理。

(2)主要缺点地面装置相对其他气举方式复杂,柱塞中的运动机构复杂且不可靠;操作管理有一定的难度。

需要根据生产井的生产情况确定柱塞下落的时机和开井与关井的时间;工艺参数的计算和地面控制系统都非常复杂;生产过程容易在地面集输管网内造成较大的压力波动;间歇式生产。

柱塞的最大横截面积与生产管柱的内横截面积很接近,使柱塞在管柱中运动时,受到的气流阻力太大,并且运动过程中受到的摩擦阻力非常大;柱塞的下落速度慢。

柱塞在油管中下落时,由于受到油管内壁的摩擦力、气体的阻力和托举力的作用,下落的速度变的很慢。

2. 柱塞排水采气工艺关键技术(1)气举动力模型的建立建立气举动力模型是柱塞气举排水采气工艺的关键技术,该模型能够对工艺的运行过程进行有效的控制,并能够对相关各项参数的变化做出合理的分析,以此来反应出柱塞气举排水采气工艺的动态数值变化情况,为后期编制运行程序和具体工作制度提供必要的支持。

建立气举动力模型的整体过程比较复杂,需要以柱塞进行气举的周期性运动规律作为主要的依据,并分析上行、下行以及续流生产的整体过程,明确气体在流入井筒和流出井筒会对柱塞气举排水采气工艺产生的影响,依据质量守恒定律建立气体断塞和柱塞的方程式。

柱塞间歇气举排水采气工艺技术

柱塞间歇气举排水采气工艺技术

二、柱塞排水过程 4. 油套环空套压迫使柱塞和柱塞上部的液 体继续上行,直到将液体排出井口。
二、柱塞排水过程
5. 当柱塞上部的液体排出井口后,地面控 制系统再次关闭油管生产阀。
四、柱塞气举排水采气的应用条件
1. 气井有足够的气量来举升柱塞排水。经验数据是举升1m3 水到2100m 高,需要有60m3/min的天然气气量。
二、柱塞排水过程
2. 经过一定的时间,在重力的作用下,柱 塞穿过油管气液界面落至安装在油管卡定器上的 缓冲弹簧,油管里的液面上升。
二、柱塞排水过程
3. 当柱塞撞击缓冲弹簧时,地面控制系统 打开油管生产阀,油压下降,油管内液面继续上 升,油套环空液面下降,天然气进入油管并推动 柱塞和柱塞上部的液体上行。
二、柱塞排水过程
柱塞气举是将柱塞作为气液两相之间的机械 界面,依靠气井原有的气体压力和柱塞的重力作 用,以一种循环的方式使柱塞在油管内一定范围 内作上下移动从而减小液体回落,消除了气体穿 透液体段塞的可能,提高气举的效率。
二、柱塞排水过程 1. 当差压指针又降低到预定的差压时,井 内液柱积聚到一定程度,渐渐形成液塞段,油 管内的液面升高,气量下降,地面控制系统关 闭油管生产阀,柱塞在重力作用下下行。
2. 气井产气量在1.5×104m3/d,可用高压高产排水装置;如压力 低于1.77MPa,宜用低压排水装置。油管内径应一致,并用标准内径规
通过。
气井开采工艺技术 柱塞间歇气举排水采气工艺技术
一、柱塞间歇气举排水采气结构
安装在油管栓之上,对柱塞起缓 一冲般减用震卡作瓦用固。定油在管油栓管和鞋缓附冲近弹,簧 用用来钢阻丝挡工柱具塞安继装续和下捞行出。。 阻止柱塞继续上行,起防喷减震作用。
柱塞上行到井口,捕捉柱塞。

柱塞气举排水采气工艺技术应用研究

柱塞气举排水采气工艺技术应用研究

一、柱塞气举排水采气技术概述随着气井采出程度的提高,采水量不断增多,水气比上升,由于排水不彻底,影响到气井的正常生产,因此,必须采取有效的排水采气的措施,才能解除井下积水的影响,保持气井的正常生产能力。

柱塞气举排水采气装置的设计,使其在井下的管柱上安装若干个气举阀,通过控制气举阀的开关,推动柱塞上下往复运行,将井内的积液带动地面上来,解除积液对气井生产的影响。

柱塞气举装置由地面部分和井下部分组成,地面设置防喷管,能够捕捉柱塞。

地面的控制装置主要控制薄膜气举阀和柱塞,井底有坐落器,能够限制柱塞的位置。

关键的设备就是柱塞,通过柱塞的行程,实现排水采气的效果。

柱塞气举排水采气技术的应用,属于间歇式的排水采气的方式,利用气井本身气体的能量,将柱塞作为气体和液体的界面,降低液体的滑脱损失,将井下的积液带到地面上来,解决积液对气井生产的影响。

利用气体的膨胀能量,提高柱塞举升的效率,降低动力的消耗,节约气井排水采气的成本,达到气井生产的技术要求。

二、柱塞气举排水采气技术应用1.柱塞气举排水采气的工艺要求柱塞气举排水采气过程中,利用井筒内气体的膨胀能量,将积液随同柱塞的运动,将其携带到地面上来。

保持油管内壁的畅通,应用通井规达到通井的效果,保持井筒的畅通,才能通过柱塞的气举实现积液的排除效果。

气井本身具有一定的产量,需要利用气体的能量,而没有产气量的井筒,应用柱塞气举的效果会变差。

在气井的井筒底部具有一定液位的井下积液,井底清洁,没有机械杂质的影响,才能实施柱塞气举的排水采气技术措施。

2.柱塞气举排水采气技术的进展将柱塞举升系统与自控系统结合起来,实现气井排水采气技术的自动化。

将柱塞的气举和在油管中的运动进行自动控制,实现数字化的管理,提高气井排水采气的自动化程度,适应气田开发的信息化。

设计开井和关井的延时程序,传递设置好的模式信号,接收由到位传感器传递的柱塞达到地面的信号,气动阀控制井的开和关,防止柱塞发生冲击。

柱塞气举排水采气技术研究

柱塞气举排水采气技术研究

柱塞气举排水采气技术研究摘要:目前,地层向井底喷出时,通常会产生不稳定的固井射流,积聚的液体如果不能合理有效地提取,就会积聚在井底,导致气井产量下降。

积液含量越高,严重时可能造成停产,甚至导致气井报废。

关键词:柱塞气举排水;采气技术前言高产量气井在运行时应用大直径管道进行生产,使气井应用之初会出现底液沉积,低产量气井会随着时间的推移产生累积现象,而易渗构造区的气井将更容易发生堆积.因此,无论气井的高渗透率是低的,如果只有渗透率,最终导致底液的保存,影响产量破坏气井。

一、柱塞排水采气原理柱塞气举设备是现今优效的排水采气技术,使用方式是在气井油管内放置柱塞装置,对气井产出的气体和积液界面进行分离,在气井自身推动下。

柱塞在上升的液体和气体之间进行分隔作用,有效地防止泄漏和反向下降,从而提高了上升的效率。

有效地清除沉积物。

工作过程分为两个阶段:封闭水井和排出液体。

关闭油井的压力恢复过程是一个气体井的能量恢复过程,油井中的气体在空气中以燃料环的形式聚集在空气中,液体进入油管。

随着循环空气中释放的液体越来越多,液体压力继续增加,以给液体柱施加压力。

从井中提取液体的过程。

当压力达到一定程度时,从排水管后部流出的气体推动柱塞和柱塞上部进入井口部分排出。

一旦排水系统进入水力压裂阶段,柱塞就会因自身重量而下降,进入下一个循环。

充分利用自己的气井能量,而不是利用外部气源来排出和排出气体来实现这一效率目标;柱塞气举排水采气设备在运行过程中,柱塞每次出油管,水量较大,积液在排出来以后,井口马上会产生压力,对设备运行有着很大影响。

根据发展原则,建立一个计算柱塞发射的模型,可以在不使用外部来源的情况下开始柱塞生产;与此同时,为了避免安装地下设备的移动支柱、安装完成地下设备的钢操作、有效地避免污染物和提高效率。

二、柱塞气举排水采气技术1.排水开采技术意味着,随着开发的深入,气体将具有不同的水量,以便水井能够正常开采,天然气产量会逐渐下降,为了达到提高气井产量的目标,必须使用含有水的不同水分特征,使用适当的人工升降机来去除井底。

柱塞气举排水采气工艺研究及应用

书(长庆油田公司油气工艺技术研究院)(长庆油田公司第一采气厂)摘要长庆气田部分气井单井产量低,携液能力差,井底易产生积液,严重影响气井的稳定生产,为了进行气井排水采气,针对长庆气田产水气井的状况,地质因素等,进行了柱塞气举排水采气工艺技术研究,并进行现场试验2口井,工艺成功率1O0%.为长庆气田排水采气工艺技术的发展探索了新途径.关键词柱塞气举排水采气装置工艺随着长庆气田的开发,产水气井日益增多,产水量也逐渐增大,排水采气工作日益突出.本文针对长庆气井产水特点,开展了柱塞气举排水采气工艺研究,并首次在长庆气田进行了现场试验,取得了良好的排水效果.柱塞气举排水采气工艺有效地减小了气井井筒液体的”滑脱”,提高了气流的携液能力,降低了气井最小携液流量具有工艺简单,无动力消耗,地面设备控制自动化程度高,易于管理等优点.气井产水状况分析长庆气田主力气层下古生界的马五存在局部作者简介张书平:见本刊2oo1年第3期气水同层,马五气层则大部分气水同层,随着气井的开采,局部滞留水逐步产出.为此,应及时,合理开展气井排水采气工艺研究及试验,以便减少井筒积液带来的危害.据统计,截止2001年11月,产水井占投产气井数近12.7%.其中有4口井因井筒积液无法正常生产,有5口井因产水量大影响整体生产组织.北二区是目前长庆气田产井分布最为集中的区域,现有投产井l3口,有l0口井产地层水.其中,8口井在试气过程中就出水,2口井在生产过程中出水.随着产出程度的增加,产水量增加,水气比逐渐上升.地层水为成藏过程中因气排水不彻底而滞留低渗透油气田第7卷第2期39下来的水,但水体规模与含气面积相比较小.从宏观上看,不存在一般意义上的边,底水,只是在局部区块存大相对富水区.气井含水易出现液体载荷上升,严惩影响气井的正常生产.造成气井井筒中液体载荷上升的基本原因有:①产气量波动大;②套压基本不变,油压降低很快,产水量逐渐增大;③油套压同时降低,油套压差逐渐增大.2柱塞气举I艺原理及参数设计2.1柱塞气举排水采气工艺原理及工艺要求2.1.1柱塞气举排水采气工艺原理柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面,利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液,能够有效地阻止气体上窜和液体回落,减少液体”滑脱”效应,增加间歇气举效率.①当控制薄膜阀关闭时,柱塞在自身重力作用下在油管内穿过气液进行下落.在关井瞬时,套压可能下降也可能不变,套压下降时由于套管中的气体继续向油管膨胀,使油套压趋近平衡,这时油压会相应升高.之后,套压由地层供气能力控制;关井初期,油压恢复较快,之后,油压由地层供气能力控制.②柱塞下落到达井下卡定器位置处,撞击卡定器的缓冲弹簧,液面通过柱塞与油管的间隙上升至柱塞以上聚积.③地面控制器控制膜阀打开,生产管线畅通,套管气和进入井筒内的地层气向油管膨胀,到达柱塞下面,推动柱塞及上部液体离开卡定器开始上升,直到柱塞到达井口.开井后气体从井口产出,油压迅速降低,柱塞逐渐加速上升;同时套管气体进入油管举升柱塞,套压下降.④环空套压迫使柱塞及柱塞以上的液体继续上行,液体到达井口后,由于控制阀节流,油压又开始增3n;当柱塞到达井口后,油压会继续增加,套压降到最小值.⑤根据设置的关井时间,地面控制器控制薄4o低渗透油气田2002年6月膜阀关闭生产管线,柱塞再次在自身重力作用下开始下落.2.1.2主要部件及功能IjII自i々控制器设置即时开头或压力循环程序,具有设计简单和可靠的记忆功能设有滚动的LCD直读功能为天然气流动或关井向控制器传送已设定好的相应模式信号;接收由到位传感传送柱塞到达地面的信号.②柱塞在井下天然气恢复压力的作用下以段塞方式将液体举出井口,且具有极少液体回流的特点作为液柱和天然气之间的隔离面;防止在油管内壁形成盐结晶,结蜡或结垢;连续清除井内积液,增加天然气产量.⑤井下带缓:中弹簧的承抟器接收柱塞的下落,控制下落位置,缓冲下落的硬性冲击力.0防喷管具有为检查柱塞而设置的腔室和柱塞捕捉器内有带缓冲弹簧的上承接器;设有可选择的双向或单向的流体出口.到『主感器到位传感器是感觉柱塞到达并传递信号到控制器.-气≯r]接收控制器信号后,通过启动薄膜阀进行开关井,便于柱塞的上,下.气过芝压善宅,囊过滤气体中的水份及杂质;为气动阀门提供开关所需的气动压力.t阳面为控制器电池充电以保证控制器正常工作.2.1.3工艺要求①油管内壁规则,采用中59ram×750ram通井规通井畅通无阻;②气井自身具有一定的产能,带液能力较弱的自喷生产井;③日产水量小于50m3/0;④气液比大于500(ms/m);⑤井底有一定深度的积液;⑥井底清洁,无泥浆等污物.2.2柱塞气举排水采气工艺设计柱塞气举主要工艺参数包括:柱塞运行所需最小套压,柱塞运行周期,最小气液比,周期所需气量,柱塞最大下深等.2.2.1最小套压柱塞运行过程中,由于环空中气体的流动速度很低,磨擦阻力可忽略不计桩塞运行磨擦阻力很小,可忽略不计假如柱塞下油管中仅存在单向气体流动,可忽略油套管中静气柱压力的差别.因此,柱塞运行的最小套压可用下式计算:Pcmin=Ptmln+(plh+plf)w+pD+pf式中:pr…一最小套压,MPa;pt…一最小油压,MPa;p一举升lm液量包括:开井前油管内的气量和柱塞上升过程,从柱塞和液体段塞滑脱的气量.最小周期气量为:D_100,2892FA(Lc—h)式中:一柱塞运行最低周期气量,10rn;一开井前液体段塞上的油管体积,rn;血+一液柱高度,m;一气体通过柱塞和液体段塞的滑脱系数,低渗透油气田第7卷第2期41一般取1.15;pc一最大套压,MPa;丁一井筒平均温度,K;Z一气体偏差系数.当地层的周期产气量小于最低周期需气量时,分两种情况①柱塞运行期间,向套管内注气,即气攀②延长柱塞在卡定器上的停留时间,即延长关井时间.2.2.4柱塞运行周期的确定柱塞一天的运行周期由下式确定:86400式中:门一柱塞运行周期,次/d;t~一柱塞上行时间,s;一柱塞在气体中的下行时间,s;一柱塞在液体中的下行时间,s;一柱塞在井口的停留时间,s;一柱塞在卡定器上的停留时间,S.2.2.5最小气液比的确定根据柱塞气举工艺在国内外各油气田的应用经验,要求的最小气液比应大于500m/m3,才有利于柱塞的上行._垦控制器雯减压甑『捕捉器i.崔到位传感器I.-针.1三通●.墨(保护器)图1老式井口改制示意图3往塞气举栗气工搠场应用画2新式井口改制示意图3.1柱塞气举井口配套根据柱塞气举工艺流程的要求,对于井口装置必须作必要的改制,才能适应工艺流程的要求.井口的改制实施了两种方案;对于早期的老式井口采用如图l的结构(虚线框内部分为新改部分);对于后期开发井的新式井口采用如图2的结构(虚线框内部分为新改部分).对于改制的井口,在材料的选择方面进行了优选,管件采用锅炉管(GB8163),焊接部位进行超声波探伤,组装后进行整体气密封性试压,确保设备及人身安全.3.2现场试验及效果分析柱塞气举排水采气工艺进行了2口井的现场42低渗透油气田2002年6月试验,试验概况及效果分析如下;3.2.11号井l号井是南ll站管辖的一口开发井,气层中深3763.4m,无阻流量61.67×lOhm/d.该井于1999年l0月10日投产,连续开井时间较短,关进后压力恢复较快.2001年6月5日安装柱塞排水采气配套设备,柱塞下深为3633m.共进行了四个阶段3个运行周期的试验.柱塞运行参数设置见表l.经过两种工作制度的运行,塞柱气举第二次试验不但抑制了油压继续下降的现象,而且油套压均有不同程度的回升,且产气量保持2.0×lOhm/d左右不变,日产水量30~40m/d左右,能够较平稳地连续生产,有效地解决了井筒继续积液表1柱塞运行参数设置的问题.3.2.22号井2号井是北二区北9站的一口气井,测试无阻流量12.1526×104m/d,2000年l0月23日投产,气层中深3232m.根据试验前生产情况,估算气液化600m/m左右,井筒积液800m左右,柱塞最大下深为2920m.根据l号井试验经验,2号井柱塞实际下深2495m.运行参数设置:运行周期3次,每周期开井6h,关井2h.柱塞气举试验前后采气曲线对比如图3所示.试验前后产气量基本保持在2.5x101TI/d左右.①油套压发生明显差,以避免因水体受到扰动而使产水量上升或使气井提前水淹,达到最大限度的延长气井无水采气期,确保尽可能多的无水采气量.这是搞好气田合理开发的基本思路.试验后油套压回升到l8.5,22.4MPa.②有效地减少了井筒液体”滑脱”,产水量增多.试验前生产7天,产水量由32m/d降为11.6m/d;试验后产水量24m/d,3天后稳定产水②通过柱塞气举现场应用初步表明,该技术适合于产水量小于50m/d,气液比大干500m/m,井底存在一定的积液,有一定产能的气井.该工艺简单,设备投资少,无动力消耗,地面设备的自动化程度高,易于管理.所以,对于具有一定生产史,且井况适合柱塞气举排液工艺要求的气井,应尽量用柱塞气举排水.③随着气田开发周期的增长,产水量大的气井越来越多,建议进行气田污水处理工艺方法研究,避免因污水拉运问题而关井.(收稿日期2002—05—08编辑周季陶)低渗透油气田第7卷第2期43

低产气井柱塞排水采气工艺技术研究与应用

低产气井柱塞排水采气工艺技术研究与应用摘要:对于低产气井来说,气井产能总体较低且普遍产水,投产初期大压差生产条件下气井带液顺畅,但随着地层压力的下降,气井带液能力的减弱,部分井只能通过间开维持生产,给气藏生产组织带来了困难。

针对产量低、压力低、含水较高、易于积液的气井,开展了柱塞气举排水采气工艺应用,通过该项技术的应用证实了其在低产气井采气生产中具有十分显著的应用优势,实现了低产产水气井稳定带液,维护了气井产能,延缓了产量递减,产量递减得到了有效控制,取得了较好的应用效果。

关键词:低产气井;柱塞气举;排水采气0前言随着天然气藏的开发,地层压力不断下降,气井带液能力的减弱,部分井只能通过间开维持生产,给整个气藏的生产带来了困难。

如何针对产量低、压力低、含水较高、易于积液的气井开展排水采气工艺试验,维护气井产能,成为制约提高气藏采收率的关键因素。

为解决井筒积液问题,通过对产水气井的地质因素、状况及原因进行调查分析,开展了柱塞气举工艺试验,最终优选出更加智能柱塞气举作为区块主要排水采气工艺措施,并进行了推广,取得较好效果。

1柱塞气举工艺技术简介1.1 基本原理柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式,是将柱塞作为气液之间的机械界面,利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液,能够有效地阻止气体上窜和液体回落,减少液体滑脱效应,增加间歇举升效率。

柱塞气举具有井下运动件少、故障率低;不起油管就可对柱塞进行检修,检修费用低,运行成本低;柱塞的存在减少了液体的滑脱损失,提高了举升效率;适应腐蚀环境;占地少、清洁、无污染自动化控制高,可实现无人值守,能实现远传、远控,提高工作效率等特点。

柱塞气举装置主要部件包括:自动控制器、柱塞、井下缓冲弹簧、卡定器、捕捉器、防喷管、到位传感器、气动阀门、气体过滤调压器总成、太阳能面板等。

1.2 应用范围根据柱塞排水采气工艺适用条件以及工艺的应用现状,选井条件主要满足以下方面:(1)气井具有一定的产能的低产、自喷、间歇、泡排、气举等生产井;(2)油管完好畅通、管串上工具内径和油管统一;(3)排液量≤30m3/d;(4)H2S 分压小于 0.3MPa;(5)气液比≥250m3/m3/1000m,有封隔器的≥500m3/m3/1000m;针对压力系数高的井,气液比可适当降低;(6)卡定器下深≤4500m,井斜≤40°;(7)井深最好在2000~3500m之间,井底有一定深度的积液;(8)油管完好畅通、井底清洁,无泥浆等污物;(9)关井(Pc-Pt)÷(Pc-P输压)≤0.5,能确保柱塞到达井口。

智能柱塞气举工艺技术研究与应用

智能柱塞气举工艺技术研究与应用发布时间:2023-05-06T07:34:34.163Z 来源:《科技新时代》2023年4期作者:杨皓森[导读] 智能柱塞气举工艺上主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

该技术是一种支撑含水气井稳产的主体技术,具有低成本高效率等特点。

该技术在A气田现场应用结果表明,累计增产气量超过2500×104m3,为该气田稳产提供了技术支撑。

(中石油长庆油田公司第一采气厂陕西省榆林市 718500)摘要:智能柱塞气举工艺上主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

该技术是一种支撑含水气井稳产的主体技术,具有低成本高效率等特点。

该技术在A气田现场应用结果表明,累计增产气量超过2500×104m3,为该气田稳产提供了技术支撑。

关键词:举升气井智能稳产柱塞80至90年代对天然气资源的开采利用逐渐兴起,然后天然气资源的开发迎来了高峰期,随着开发的深入,如何实现含水气井稳产是采气工程技术人员面临的新问题。

智能柱塞气举技术的应用,为含水气井长期稳产提供了技术保障。

定义智能柱塞气举技术是利用井本身气压,采用关井期间储存在柱塞下方的天然气能量,通过开井时在柱塞上下产生的压差,把柱塞和井内液体举升到地面。

在举升过程中把柱塞作为液柱和举升气体之间的固体界面,起密封作用,以防止气体的窜流和减少液体的滑落,增加举升效率。

1、智能柱塞气举工艺组成智能柱塞气举工艺主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

1.1地面工艺系统该系统主要由控制器、单双出口防喷管总成、到达传感器、Kimray气动阀、气体过滤调节器总成等组成。

控制器的主要功能包括开关井时间控制、延迟或续流时间控制、强制关井、柱塞行程计算、总开井时间、井循环次数计数、传感器的开关控制、电池状态显示、远程数据传输与控制等。

常用的PCS控制器具有以下特点:以小时/分/秒的方式设定程序;以压力循环方式进行工作;以压差方式控制作业;以远程数据传输控制;如果柱塞没有到达,自动延迟关井;可进行短循环控制,液晶显示,耗电量低;用户可以自己编程,数据导出及选择使用合适控制器类型。

柱塞气举排液采气技术简介2012交流


设计 1890 9.45 11.85 情况
41.6
3.3
排液:
650
6.6 6600
实际 2050 情况
8m
m
15
18
00
m
AAA井效果分析 调 试 前:
油压:13.2MPa 套压:18.0MPa
油套压差为 4.8MPa
调 试 后:
油压:15MPa
油套压差仅 为1.7MPa
一、柱塞气举原理 及适用性
1、什么是柱塞气举
柱塞相当于加了机械密封 柱塞气举实质上是间歇气举的一种
气体 特殊形式,在举升气体和被举升液载之 流动
间安装了一个固体的密封界面装置,减 少了气体的窜流和液体的回落,从而有
效提高气体能量的举升效率,使生产井
的产量大大提高。
2、柱塞气举的适用性
柱塞气举充分利用了气体的膨胀能(地层气或注入 气),因此尤其适合于高气液比的气井排液。
柱塞气举设备
现场安装调试程序
通井、下 卡定器 初定开 关井时间 调整工作 周期 连接井 口流程 下柱塞、调试 运行周期 计量产量 和压力变化
最佳工作 制度
五、现场应用效果
井例1 AAA井施工参数对比表
参数 下入 深度 (m) 最小 最大 柱塞上 工作 套压 套压 行时间 周期 (Mpa (Mpa) (min) 数 ) 周期 排液 产气 需气 量 量 量 (m3) (m3) (m3)
套压:16.7MPa
合理工作制度 用捕捉器将柱塞捉住,使用3.0mm气嘴生产,
一周内用柱塞排液两次。
利用柱塞排液时,将柱塞投入井中,关井恢
复压力6个小时后,换8mm气嘴,开井使柱塞 工作,排出积液后,再次将柱塞捕捉住,换 3.0mm气嘴生产。
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柱塞气举采油工艺技术研究中国石化中原油田分公司新科力技术公司二00二年六月前言柱塞气举实质上是间歇气举采油的一种特殊形式,由于在举升气体和被举升液载之间提供了一种固体的密封界面,减少了气体的窜流和液体的回落,从而能有效提高气体能量的举升效率,使井的产量大大提高。

柱塞气体的举升能量来源于气体的膨胀能(地层气或注入气),它可以充分利用地层的能量,所以尤其适用于高气液比的采油井。

在常规间歇气举效率不高、效果不明显的井,采用柱塞气举可以提高生产效率,避免气体的无效消耗。

柱塞气举在正常生产时,由于柱塞在油管内往复运动,所以可以起到清、防蜡除垢的作用,可以节约生产时间和生产费用。

柱塞气举井下工具的安装都非常简便,只需利用钢丝绳就可以完成安装和打捞工作,避免了修井作业,这样既可以减少作业对油层的污染,同时可以节约生产时间。

美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 2 1、工具设备的研制1.1 工作过程柱塞气举装置的正常工作,由时间控制器定时控制气动切断阀的开关来完成,当气动切断阀关闭是,柱塞上的凡尔已被防喷管内的撞击杆顶开,这时,柱塞靠自身重量下落,柱塞撞击缓冲弹簧后凡尔关闭。

当柱塞上方积聚到设计要求的液量时,气动切断阀打开,高压气体经过气举凡尔进入油管,从而把柱塞举升到井口,完成一周期再开始下一循环。

1.2 工具设备的结构和技术参数1、柱塞为弹簧加载的扩张叶片式柱塞,弹簧加载片直径接近于油管内径,扩张开为Ф61,收拢为Ф56,中间有一靠外部顶杆完成开或关的阀,柱塞密封受弹簧叶片及油管内径相对公差大小的影响。

技术参数:材 质: 合金钢 ,作防腐处理长 度: 445mm叶片扩张最大外径:Ф61mm叶片收拢最小外径:Ф56mm打捞颈: Ф35mm质 量: 6Kg工作过程:上行状态:柱塞座在缓冲弹簧上后,阀杆与缓冲弹簧碰撞上移。

堵塞孔2,使孔1与孔2不连通。

而柱塞叶片在弹簧作用下处于扩张状态,故与油管间隙较小,在举升过程滑脱损失小。

下行状态:柱塞上行,把液体举出井筒后,阀杆与井口防喷盒碰撞下美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 3 移,孔2与孔1连通。

使井筒中流体(主要是气体)能通过通道,柱塞依靠自重下落。

2、卡定器停卡在2 7/8"油管(内径Ф62mm )接箍的凹槽内,用钢丝投捞的方法投放和捞出。

技术参数:材 质:45#钢,经防腐处理。

打捞颈:45mm最大尺寸:64mm伸 长:345mm质 量:1.5kg美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 4 当释放弹簧卡定圆柱销后,在释放弹簧作用下,卡爪紧缩(直径由70mm 缩至55mm )。

用投捞工具把卡定器送入油管内设计深度以下10m 处,然后上提工具串至油管接箍位置时,释放弹簧的钢丝头卡入接箍凹槽,弹开,使卡爪释放。

然后下放工具串,卡爪卡入接箍凹槽。

需要起出时,上提工具串,使卡爪回缩,即可提出。

3、缓冲弹簧:放在卡定器上,当柱塞下落到底部时起缓冲及关闭柱塞下部阀的作用,上端有Ф35mm 的打捞颈,可以用钢丝打捞。

技术参数:长 度: 850mm最大外径: Ф58.5mm材 质: 60Si 2Mn ,经防腐处理质 量: 6.5Kg美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 5 由时间控制器的压力信号控制打开或关闭。

技术参数:长: 170mm高: 420mm宽: 140mm通径: Ф55mm工作压力: 16MPa耐压强度: 30MPa工作介质: 天然气最小开启所需压力0.2MPa使用方法:按流向箭头装在注气管线上,为常闭阀,由时间控制器发出指令信号,操纵阀的打开或关闭,阀上装有指示打开或关闭的标尺,以便于地面观察和控制两端为ZG2"—12牙/英寸母扣。

美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 6 5、减压调压阀功能:将高压天然气减压阀调整到下游切断阀动作所需压力(约0.35~0.5Mpa ),进口压力可达16MPa ,出口压力可任意调节直到零,连接扣型为ZG 1/4"~19牙/英寸。

作用:把井筒气体减压到(0.14—0.42MPa ),作为气动切断截止阀动作的动力气体。

技术参数:进口压力:<16MPa出口压力:0—0.525MPa连接类型:ZG 1/4"调压范围:0—0.525MPa总高度:150mm 质 量: 1.5Kg图 1-4 减压调压阀1—壳体;2—弹簧罩;3—堵塞;4—调节阀;5—阀头;6—密封垫;7—膜片;8—弹簧支撑;9—减压弹簧;10—调整螺钉;11—锁紧螺帽;12—连接螺钉;13—弹簧。

6、过滤器:美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 7 过滤出进控制器的天然气的水蒸气、轻质油和其它杂质,并从下部排出,以防腐蚀或堵塞,保证控制器电磁阀的可靠工作。

技术参数:通径: Ф60mm耐压: 16MPa总长: 262mm体积: Ф50×150mm材质: 合金钢连接扣型: ZG 1/4"~19牙/英寸图1-5 过滤器1、2、3、4—排污阀;5—壳体;6—锁紧帽;7—垫片;8—过滤罩;9—中心管;10--;11—出气孔;12--上盖。

7、防喷管总成主要由防喷管、可取式压帽、缓冲弹簧和撞击杆组成,安装在三通之上。

连接扣型 : 2 7/8"—8牙/英寸美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 8 总 长 : 800mm质 量 : 25Kg耐 压 : 35MPa防喷管内的缓冲弹簧用以吸收柱塞上行到井口防喷管时的刚性冲击,起减振作用。

防喷管顶部的压帽有一内孔,起导向作用,保证撞击杆对中,使它能完全进入上升的柱塞内,把阀顶开,打开旁通。

捕捉器可捕捉住柱塞,缓冲板使柱塞底部阀门撞击等。

8、三通总成三通总成安装在采油树(或总闸门)的顶部,上部与放喷管连接。

三通一侧装有弹簧加载于钢球的手动捕捉器,用来捕捉柱塞,以便于对柱塞进行检查。

2 柱塞气举的动态模拟2.1 柱塞气举中柱塞运动分析当油井井底压力很低,以至在用间歇气举举升油井产出液的过程中,从油层进入油管内的液体高度还不足以防止气体窜过液柱,或为了提高间歇气举的举升效率时,人们往往把间歇气举与柱塞举升组合成柱塞气举。

准确分析柱塞气举中柱塞的运动规律,对于正确地设计柱塞气举装置、合理确定气举的循环周期和注入气的气量等均有密切的联系。

本节拟对柱塞运动作一准确的力学运动规律的分析。

2.1.1气举柱塞运动微分方程的建立本节拟分析的柱塞气举装置的示意图如图2-1所示。

在柱塞上行的分析中所采用的坐标系的原点放在环空气体注入处,Y轴铅直向上。

注气循环开始时,柱塞的下底面位于坐标原点处。

设柱塞上行举升产出液的过程中的任意时刻t,柱塞的下底面的位置为y,图2-1中其余符号的意义参见本文后面的符号说明。

分析情况的确定:为了简化分析,我们对所分析的柱塞运动作如下约定:1、假定在柱塞作上下循环运动的过程中保持油管井口压力Pwh和环空地面注气压力Pso不变;美国总部:5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): (001)2814984603北京代表处:北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编:100083 电 话:(010)62560343 西部代表处:陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编:710021 电话(传真):(029)86510578 10 图2-1.柱塞气举示意图(上行)2、认为柱塞循环上行的过程中油管内气体和被举升液体的运动速度均与柱塞运动速度相同;且环空中注入气体的速度可按不可压缩流体连续性方程计算;3、不计柱塞上部液体的回落和气体沿柱塞边缘间隙的漏失。

这是由于在气举柱塞上行的过程中, 作用于柱塞下底面上的举升气体向上的压力大于作用在柱塞上顶面上的压力(若仅以柱塞为对象分析,则柱塞上顶面上的压力由油管井口压力、柱塞上部液体、液体上部的气体重和气液与油管间的摩阻作用构成),且由于柱塞与油管间的间隙中的气体可以阻止上部液体回落,故柱塞上部液体的漏失可予忽略;同时,由于柱塞上部液体的良好密封性,使得柱塞下部气体经柱塞与油管之间的间隙上逸的量大大减少,故本分析亦不计气体量的损失;4、将柱塞循环过程中的地层液体的流入按稳定流处理;5、油、套管中的气体和液体的温度按线性分布考虑。

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