組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

呂玉海，陳 虎，劉麗萍，高旺斌，柳 明

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

水平井技術(shù)是有效動(dòng)用難采儲(chǔ)量的主要途徑之一，作為油氣田開發(fā)的新技術(shù)已被應(yīng)用于各種不同類型的油氣藏，并獲得了良好的開發(fā)效果[1，2]。但隨著氣田的持續(xù)開發(fā)，部分水平井產(chǎn)量、壓力遞減快，表現(xiàn)出不同程度井筒積液特征。受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，氣井所需臨界攜液流量高，同時(shí)泡沫排水、速度管柱、提產(chǎn)帶液等工藝措施效果不佳，井筒積液后排液非常困難。根據(jù)西南油氣田楊功田等在斜井模擬試驗(yàn)裝置對(duì)斜井段臨界攜液流量測(cè)試結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判斷出主流水平井1.0 MPa 時(shí)臨界攜液流量在1.8×104m3/d～2.6×104m3/d，日產(chǎn)氣量低于該值井筒積液將逐漸顯現(xiàn)，特別是低滲透致密氣藏開發(fā)中該問(wèn)題尤為突出。

1 水平井柱塞氣舉排水采氣技術(shù)難題

相比常規(guī)直井，受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水平井所需的臨界攜液流量高，尤其是井斜40°～60°的斜井段，一旦積液很難排出，同時(shí)，復(fù)雜的井下壓裂管串、較長(zhǎng)的造斜段及氣田地面集輸模式，使得泡沫排水、速度管柱等工藝措施效果不佳。而柱塞氣舉工藝作為鄂爾多斯盆地氣區(qū)排水采氣的主要技術(shù)，也是低產(chǎn)及致密氣藏最經(jīng)濟(jì)有效的排水采氣工藝，由于柱塞坐落器難以在大斜度井段卡定，只能應(yīng)用于直井段，無(wú)法作用在攜液最困難斜井段，導(dǎo)致常規(guī)柱塞氣舉技術(shù)應(yīng)用于水平井排液效果非常有限。因此，解決水平井斜井段攜液?jiǎn)栴}，是柱塞氣舉排水采氣工藝能否在水平氣井成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

2 水平井柱塞氣舉排水采氣技術(shù)創(chuàng)新

2.1 水平井生產(chǎn)管柱特征

統(tǒng)計(jì)分析水平井主流管柱結(jié)構(gòu)，79 %水平井油管由φ88.90 mm 與φ73.02 mm 管柱組合而成，變扣連接處位于斜井45°～80°的位置，按照管柱受力設(shè)計(jì)，油管變徑短節(jié)點(diǎn)極重負(fù)荷為520 kN；10 %水平井油管采用φ73.02 mm 管柱，在斜井段45°～80°處有安全接頭，內(nèi)徑為54 mm；11 %水平井油管采用φ88.90 mm 全通徑管柱。因此，主體管柱結(jié)構(gòu)以組合式為主。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

常規(guī)柱塞裝置在井底投放井下工具，主要具有柱塞下落定位和緩解柱塞下落沖擊力的功能。受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，該工具難以在造斜點(diǎn)之下進(jìn)行卡定，應(yīng)用于最難攜液的井斜40°～60°位置，無(wú)法有效發(fā)揮柱塞氣舉帶液的效果。因此，結(jié)合水平井主體的組合管柱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)研發(fā)水平井專用柱塞裝置。該裝置井口捕捉機(jī)械裝置及自控系統(tǒng)與常規(guī)柱塞裝置相同，井下工具采用“自緩沖柱塞”，將縮徑點(diǎn)作為定位臺(tái)階，解決柱塞在斜井段的通行、定位問(wèn)題。該柱塞自身帶有緩沖功能，以實(shí)現(xiàn)緩解柱塞下落沖擊力的功能，能夠進(jìn)入斜井段或者水平段，比普通柱塞下深增加350 m 以上，垂直投放深度增加250 m 以上，實(shí)現(xiàn)最大下入深度，滿足柱塞下深越大排液效果越好的要求[3，4]。

表1 6 口組合水平井柱塞措施前后對(duì)比表

通過(guò)水平井“自緩沖柱塞”試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水平井柱塞坐落點(diǎn)下方垂深、井深大，水平井關(guān)井后井底進(jìn)入井筒液體回流至柱塞卡定位置下放，導(dǎo)致再次開井時(shí)柱塞上方無(wú)液體，柱塞排液效果不理想的問(wèn)題。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)井下限位器，其下入φ73.02 mm 油管內(nèi)的安全接頭上方，井斜30°～60°，把水平井分割成上下兩段，主要發(fā)揮液相向上單向流動(dòng)和過(guò)濾隔離壓裂砂的作用。經(jīng)過(guò)兩次的優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)新形成了組合管柱水平井“自緩沖阻塞+井下限位器”排水采氣工藝。

3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

在6 口組合管柱水平井開展了“自緩沖柱塞+井下限位器”試驗(yàn)，實(shí)施柱塞后井均套壓由4.56 MPa 降低至2.22 MPa，井均壓降2.34 MPa，井均增產(chǎn)0.73×104m3/d，試驗(yàn)期柱塞有效運(yùn)行時(shí)率97 %，舉液效率明顯提升，可有效排除井筒積液，實(shí)現(xiàn)水平氣井全井筒積液舉升（見表1、圖1、圖2）。

同時(shí)，通過(guò)柱塞運(yùn)行實(shí)時(shí)曲線圖對(duì)比分析，“自緩沖柱塞+井下單流閥”井均最低套壓2.22 MPa、開井舉升過(guò)程中油壓平均升幅1.3 MPa，較“自緩沖柱塞”井最低套壓下降0.86 MPa、油壓平均升幅提高1.25 MPa，舉液效率明顯提升，實(shí)現(xiàn)了水平氣井井筒積液接力舉升。

圖1 組合管柱“自緩沖柱塞”氣舉曲線

圖2 組合管柱水平井“自緩沖柱塞+井下限位器”氣舉曲線

4 結(jié)論

（1）自緩沖柱塞的獨(dú)特設(shè)計(jì)，充分利用組合管柱的特殊結(jié)構(gòu)，變扣臺(tái)階承接柱塞下落、停留，與常規(guī)柱塞工藝相比，無(wú)需再使用井下柱塞坐落器，同時(shí)減少了坐落器投放作業(yè)，工藝實(shí)施更加簡(jiǎn)單、快速。

（2）“自緩沖柱塞+井下限位器（單流閥+防砂罩）”創(chuàng)新應(yīng)用，有效解決了組合管柱連接處位置高、積液易回落、舉升效果差以及壓裂砂返吐沖蝕井口裝置的技術(shù)難題。

（3）組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創(chuàng)新技術(shù)的成功研發(fā)應(yīng)用，顯著提升柱塞舉液效率和井口機(jī)械裝置運(yùn)行時(shí)率，應(yīng)用前景廣泛。