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    柱塞排水采氣技術簡介

    發布時間:2021-08-15 14:02:41      點擊次數:560

    柱塞排水采氣工藝是通過間歇開關井的方式積攢能量,從而推動油管內柱塞上下往復運動,排出井筒積液并進行天然氣開發的排水采氣方法。

    工藝具體的工作原理是:柱塞在自身重力作用下沉沒到安裝在生產管柱底部的卡定器上,同時關井。隨著天然氣在柱塞下方和油套環空之中聚集,井底天然氣能量開始恢復,當井底壓力增大到一定值時,打開井口閥門,在油套壓差的作用下,油套環空中的天然氣進入油管,依靠氣體能量將柱塞及其上方液體一同向上舉升,液體被排出井筒,同時天然氣產出,此時氣井仍可繼續生產直到井底重新開始積液、積攢的天然氣能量釋放后,柱塞氣舉完成一個工作周期。然后關閉井口,柱塞重新回落到卡定器頂部,繼續重復上述工作周期。柱塞作為地層產出氣與井筒積液之間的固體分界面,可有效降低液體漏失回落,從而減少滑脫損失,增加氣舉效率。柱塞作為液體和氣體分界面的示意圖如下圖所示。

    柱塞氣舉排水采氣工藝安裝維護方便,只需對原生產流程設備稍加改造,井下裝置安裝與回收可以通過投榜方式實現,作業成本和運行成本都較低。其利用氣井地層的自身能量持續生產,增加了日產氣量,有效降低產量遞減速度,并能延長井的生產壽命。柱塞的往復運動對管壁有清除結晶、結拒功能,對地層有抽吸、誘排作用,并且具有很好的攜液能力,使間噴或自噴不穩定的井能穩定地排水產氣,從而使這類井的管理簡單化。該工藝通過定時控制程序控制實現天然氣井全自動化無人值守的排水采氣生產,大大節約采氣工作人員的勞動成本和強度。

    工作過程:

    整個過程可分為如下圖所示的四個階段,首先在關井階段,如下圖所示,關閉井口,柱塞在自身重力作用下在油管中穿過氣柱和積液下落,直至到達井底卡定器的緩沖彈黌上坐穩。如圖所示,柱塞會在卡定器上的緩沖彈賛上停留一段時間,在此期間,井底能量在逐漸恢復,井眼周圍油氣逐漸聚集,地層中產出的氣體和液體進入到油套環空之中和油管內,由于井底裝置和井筒積液的原因,大部分氣體進入油套環空中,大部分液體和少量氣體則進入油管內。油管內積液高度重新上升,油、套壓力均會回升,上升程度由地層能量決定。


    待到油套環空中的壓力恢復到足以把柱塞及其上部液體帶出井口時就可開井生產,如上圖所示。此時油管中氣體流出井筒進入地面低壓管線,油壓降低,油套環空中的氣體和地層產出氣進入油管膨脹,柱塞底部的壓力大于地面油壓、柱塞及其上部液段的重力和柱塞上行時與管壁的摩擦力的總和時,氣體將推動柱塞及其上部液段離幵卡定器沿油管上行。柱塞到達井口,如圖所示,將液體排出井筒,柱塞被捕捉在井口防噴器中。此時油壓進一步降低,若地層能量充足、關進復壓較高,氣井可放噴一段時間,隨著生產進行,地層水產出和環空中的積液又重新在油管內聚集,當地層能量不足以排出氣體和液體時,代表一個工作周期結束。重新關井復壓,幵始下一個工作周期。

    柱塞氣舉系統可根據所選氣井的實際情況,從舉升類型來說有完全柱塞舉升式和組合式兩種;根據柱塞的類型可分為整體式和分體式;根據氣井的完井方式,又可分為油管柱塞和套管柱塞兩種。

    柱塞氣舉排水采氣作為一種借助于氣藏能量的排水采氣方法,其優缺點也是明顯的:

    1.優點

    (1)無需起出油管,就可實現井下柱塞的下人或起出檢查及更換。

    (2)安裝費用低。

    (3)通過柱塞在井筒內的上下往復運動,可實現油管內壁的清潔,防止井筒結垢。

    (4)適用于高氣液比的井。

    (5)可同間歇氣舉一起使用。

    (6)可用于安裝了井下安全閥的情況,所在的位置。

    2.缺點

    (1)無法將井采至枯竭。

    (2)井下完井管柱不能采用組合管柱,且井口內徑與油管柱的內徑應一致,否則應安裝護套。

    (3)采用柱塞氣舉后,為了進一步提高氣井的采收率,最終還需采用其他的排水采氣工藝技術。

    (4)適用于低產水量的氣井。

    (5)需對柱塞氣舉井的工作情況進行更多的監測,以便合理調整柱塞的運行參數。

    (6)若柱塞到達井口的速度過快,可能會存在一定的危險,或導致地面設備的過早損壞。

    (7)為了使柱塞的運行環境更好,通常要求油套管環空和油管處于連通狀態,因而最適合用于井下無封隔器的井。

    實際生產過程中,首先應通過分析生產井的具體情況和相關參數編制好該井柱塞氣舉的工作制度,然后根據工作制度編制運行程序,將其輸入到井口控制器內,同時選擇適用于該井的柱塞。將柱塞投入到井內以后,再按照已編制好的工作制度,定時控制井口的打開和關閉,使柱塞沿井筒上下往復運行,將井底積液舉升至井口。


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