數字化排水采氣技術在氣田的應用

　常州大學石油工程學院

數字化排水采氣技術在氣田的應用

朱慶杰畢巍郭文敏常州大學石油工程學院

隨著SLG氣田開發的深入，氣井積液現象越來越嚴重，導致氣井無法穩定生產，影響氣田產能的發揮。針對SLG氣田低產、低效井不斷增加以及排水采氣工作量日益加大的難題，研制出數字化注劑、數字化投棒、數字化間開三種數字化排水采氣裝置，利用遠程控制系統實現作業參數的修改和控制。目前SLG氣田共有519口氣井應用數字化排水采氣裝置，增產氣量11550×104m3。現場應用效果表明，數字化排水采氣裝置成本低，投資回收快，能夠提高氣井產量，延長氣井穩產時間，降低人工工作量及作業成本，提升氣井管理水平。

井口；數字化；排水采氣；注劑裝置；投棒裝置；效果評價

SLG氣田位于內蒙古自治區和陜西省境內，屬于典型的致密砂巖氣田。隨著SLG氣田開發的不斷深入，氣井井筒積液問題越來越突出。氣井產量下降導致攜液能力不足，無法有效排出井筒內的積液，使氣井不能穩定生產，影響產能發揮[1]。

目前主要采用泡沫排水采氣工藝排出井筒積液，單井泡排劑的加入或者開關井作業都需要人員到井口操作，增加了作業風險[2-4]。氣田共有幾千口氣井，井口作業工作量大，存在點多、面廣、管理難度大的問題。

1　井口數字化排水采氣裝置

1.1注劑裝置

井口數字化注劑裝置主要作用是使泡排劑按照設置時間、注入劑量通過油套管環空或者干管注入井筒并與井筒積液發生物理化學反應產生大量泡沫，通過天然氣流攜帶到井口。遠程控制系統通過在井口安裝的RTU完成數據采集，通過無線電臺傳輸到PKS，實現泡排劑注入參數的監控及修改。

（1）工作原理。井口數字化注劑裝置由太陽能發電，蓄電池組提供系統的動力源，通過逆變器將DC48V或者24V轉變成AC380V或者220V，再通過柱塞泵將起泡劑注入氣井的油套環空，其原理如圖1所示。

（2）相關技術參數。泵排量：0～160L/h；泵出口最大排壓：25MPa；工作介質： 泡排劑溶液；電池電量：DC12V，250Ah（2塊）；太陽能板：DC12V，90W(6塊）；環境溫度：-35～70℃；防爆等級：ExdIIBT4；藥劑箱容積：2m3。

1.2投棒裝置

井口數字化投棒裝置主要功能是實現泡排棒的投加。遠程控制系統通過在井口安裝的RTU實現數據采集，通過無線電臺傳至PKS，實現參數的監控及修改。

圖1　數字化注劑裝置技術原理

（1）工作原理。數字化投棒裝置由太陽能發電，蓄電池組提供動力源，由電機帶動藥品盒內藥棒轉動，根據生產制度調節所加泡排棒數量與時間間隔。

（2）相關技術參數。與井口連接的所有設備承壓等級：≥30MPa；電氣、儀表、控制系統防爆等級：ExdIIBT4；藥品盒儲棒數：10根；工作電壓：24V；太陽能板：12V，20W（2塊）；電池電量：12V，24Ah（2塊）；泡排棒規格：400mm× 40mm；總質量：約140kg。

1.3間開井裝置

數字化間開井技術通過安裝遠程數字化開關井裝置來代替氣井的井口針閥，按照仿人工開關井程序，通過無線傳輸系統實現氣井遠程數字化開關井功能。

（1）工作原理。數字化間開井技術通過在井口安裝RTU（植入具有自動開關井功能的程序），設定不同的開關井條件，控制電磁閥開關，實現氣井的自動開關。數字化間開井系統主要包括井口RTU和數字化控制系統兩部分，其工作原理見圖2。

圖2　數字化間開井裝置工作原理

（2）數字化間開模式。目前SLG氣田數字化間開井模式主要有兩種，即定時開關井模式和定壓開關井模式。定時開關井模式：通過設定開井時間、關井時間，控制電磁閥開關，實現氣井自動開關；定壓開關井模式：通過設定開井壓力（不高于高壓保護值）、關井壓力（干管壓力），控制電磁閥開關，實現氣井數字化開關。

2　現場應用及效果評價

2.1現場應用情況

截至2014年底，SLG氣田共有519口氣井應用了數字化排水采氣技術，現場應用情況見表1。

表1　數字化排水采氣裝置應用情況統計

2.2效果評價

2.2.1注劑裝置應用效果

按照氣井注泡排劑工作制度（1次/3天，200L/次）計算，人工注劑每隔3天上井1次，進行注泡排劑作業；數字化注劑每隔30天上井1次，藥箱添加泡排劑作業。人工泡排成本為600元/井次，數字化注劑裝置價格8萬元/臺，工作10個月后收回成本。

2013年4月在S*-1井進行數字化注劑作業，作業后油套壓差降低3.8MPa，日產氣量0.98× 104m3/d，氣量平均增加0.36×104m3，累計增產60×104m3，增產效果明顯。

2.2.2投棒裝置應用效果

按照氣井投泡排棒工作制度（1次/3天，3根/次）計算，人工投棒每隔3天上井作業；數字化投棒每隔12天上井加棒1次。人工泡排的成本為600元/井次，數字化投棒裝置價格為7.2萬元/臺，連續工作12個月后收回成本。

2013年5月開始在S*-2井采用數字化投棒裝置排水采氣，作業期間成功投棒215根，泡排制度為3根/2天，套壓逐漸呈下降趨勢，油套壓差由作業前的6.5MPa降至1.5MPa，平均日產氣量3000m3，措施后總共增產氣量110×104m3。

2.2.3間開井裝置應用效果

采用數字化間開井裝置減少了人工開關井工作量和成本。數字化間開單井技術服務費為0.2萬元，150口井共計成本30萬元。在數字化間開井期間共增產氣量2500×104m3，天然氣價格按0.926 元/m3，扣除成本后直接經濟效益2285萬元。

（1）定時開關典型井。設置S*-3井開井時間12h，關井時間12h。該井間開生產前油套壓為1.7/3.5MPa，氣量0.02×104m3/d；間開生產措施后，油套壓為1.0/2.9MPa，井筒未出現積液現象，帶液連續生產良好。目前油套壓為2.8/4.1MPa，氣量0.3×104m3/d。

（2）定壓開關典型井。設置S*-4井開井壓力4.0MPa，關井壓力1.0MPa。該井間開生產前油套壓為3.8/8.4MPa，氣量0.15×104m3/d；間開生產措施后，油套壓為1.0/3.9MPa，井筒未出現積液現象，帶液連續生產良好。目前油套壓2.7/3.00MPa，氣量0.55×104m3/d，增產效果明顯。

3　結論

（1）數字化排水采氣裝置的安裝及維護工藝簡單，運行安全可靠，其遠程管理為技術人員分析參數和修改泡排制度提供了方便，降低了工作量，提高了泡排制度的作業精度。

（2）數字化排水采氣技術能有效降低人工工作量及工作強度，控制作業成本及作業風險，提高排水采氣作業規模，提升氣井管理水平，具有大面積推廣應用前景。

[1]馮永兵，楊向東，李偉松，等．蘇里格氣田排水采氣試驗效果分析[J]．石油化工應用，2010，29（7）：27-30.

[2]徐文龍，梁博羽，李彥彬，等．蘇里格氣田高壓氣井遠程自動開關井技術[J]．石油化工應用，2012，31（9）：57-59.

[3]周忠城，曹和平，姜楚豪，等．小直徑管懸掛+智能注劑泡沫排水采氣技術[J]．石油鉆采工藝，2014，36（5）：103-105.

[4]朱迅，張亞斌，馮朋鑫，等．蘇里格氣田數字化排水采氣系統研究與應用[J]．鉆采工藝，2014，37（1）：47-49.

18729538416、qjzhu@cczu.edu.cn

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.032

朱慶杰：博士，教授，從事油氣田開發工程研究。

2015-09-13