氣舉采油井下工具性能試驗系統方案

辛常青

（渤海石油裝備（天津）鉆井裝備公司螺桿鉆具廠，天津 300280）

0 引言

氣舉采油是把一定量的高壓天然氣通過油套管環空，經氣舉閥連續不斷地注入油管，在油管內與井液充分混合形成混合流體，從而降低井液密度，能在較低的地層壓力條件下將混合井液舉出，達到舉升采油的目的。氣舉采油因其管理方便、操作成本低、產量調節靈活等優勢，以及對海上采油、斜井、含砂、含氣較多和含有腐蝕性成分的油井良好的適應性，被更多地選擇，正在全球越來越廣泛地應用。我國在氣舉采油技術方面也一直在探索開發，吐哈油田、中海油、冀東等油田在氣舉采油工藝方面都有成功的應用經驗，也建立了自己獨特的氣舉采油工藝方法及氣舉井下工具。想要做好我國自有的氣舉技術品牌，達到性能可靠、質量優良、技術先進，氣舉配套工具是非常重要的一環，而一項優秀產品的開發，離不開對其各個性能指標的試驗和檢驗。建設研制氣舉采油井下工具性能試驗系統是非常有必要、非常迫切的，為滿足我國油田內外業務迅速發展和油氣生產低成本高效開發的需求，應對氣舉采油技術在新領域應用方面的挑戰，迫切需要建設和完善氣舉試驗基地，提升氣舉采油工藝技術及氣舉配套工具研發能力，加快科技成果轉化與產業化發展。

1 試驗系統依據的標準規范

SY/T 5810《連續氣舉采油井設計及施工作業》，SY/T 6644《使用注入壓力操作閥的連續氣舉井設計推薦作法》，SY/T 6401《氣舉井下裝置》，SY/T 5871《丟手可鉆封隔器》，SY/T 5106《油氣田用封隔器通用技術條件》，SY/T 6400《氣舉閥性能試驗方法》。

2 氣舉工具性能試驗系統功能

氣舉工具性能試驗系統主要對氣舉技術配套工具性能進行試驗，研究各種工具操作特性，及在各種環境下的適應性、結構尺寸和性能的匹配性，檢驗各種工具的技術參數，試驗系統建設技術方案（表1）。

3 氣舉工具性能試驗系統組成

多功能試驗機與室內試驗井配合應用，實現封隔器等井下工具、工藝管柱等的起、下過程，及封隔器、工藝管柱坐封、解封、密封性能等試驗。室內設計12 m 深的3 口試驗井，各2 根旁通管（圖1）。模擬試驗井的井身結構：①7″試驗井，Φ177.8 mm×10.36 mm，深12 m；②5″試驗井，Φ139.7 mm×9.17 mm，深12 m；③7″+5-1/2″組合溫度井，上部Φ177.8 mm×10.36 mm，深6 m，下部Φ139.7 mm×9.17 mm，深6 m。

利用3 口室內12 m 深試驗井模擬實際油井現場工況，可完成氣舉工具耐壓、耐溫、密封等性能單項或組合試驗。可對氣舉封隔類、打撈類、控制類和鋼絲投撈作業類工具的工作性能進行模擬測試。

表1 氣舉工具性能試驗系統主要試驗

表2 氣舉工具調試系統試驗項目

圖1 室內井氣舉工具模擬試驗井

4 氣舉完井工具試驗工藝流程

氣舉完井工具在地面進行性能試驗后，按不同的規格和要求下入12 m 井模擬井筒中，井筒內液體環境模擬達到現場要求，然后對模擬井筒內的單件或組合氣舉工具進行加載等不同方式的性能檢測，地面和井下配套的不同設備同時監測并錄取試驗參數，這些錄取的參數最終通過計算機測控系統傳輸至計算機分析處理。

圖2 氣舉完井工具試驗工藝流程

5 計算機測控系統

計算機測控系統主要完成對試驗裝置載荷、機械力、液壓力、流量、溫度等參數的測量和控制，上下移動時位移和速度的測量和控制，并完成所有試驗項目數據采集，實時監控試驗過程，試驗結果線圖和報表的生成，試驗過程動畫顯示，根據試驗內容設置機械裝置的安全參數、工況監測和報警后的自動安全處理。試驗時可以通過測控計算機實現試驗過程的自動控制，實時數據采集和處理，也可以通過儀表柜中的電動開關，實現試驗全過程的手動控制。

6 氣舉工具調試系統

氣舉工具調試系統配備恒溫水浴、調試臺架、加壓設備和鉗工操作臺等，為油田生產和出口氣舉工具進行上井前的檢測和試驗（表2）。

7 輔助配套系統及功能

（1）多功能試驗機。一旦封隔器或工具試驗完畢，試驗壓力卸去后，封隔器難以解封、卡瓦類工具難以縮回取出試驗井筒，需要利用拉拔解封試驗機上拉或下壓，解封或解卡。

（2）高溫高壓試驗井。為井下工具試驗提供全尺寸模擬井筒試驗條件，以便進行井下工具的高溫高壓性能試驗。

（3）電加熱系統。利用可控硅控制原理控制加熱功率，為3口高壓井筒加熱，實現模擬現場采油環境。電加熱系統包括電控柜、測量溫度傳感器、電纜動力線、測量信號線和布線電纜盒等。

（4）靜壓打壓系統。以壓縮空氣為動力源，采用氣動液體增壓泵，向試驗井中心管、井下工具井筒上段和井下工具井筒下段打壓，滿足試驗工具（封隔器）的壓力試驗要求。

（5）測控系統。控制試驗設備的操作，準確控制試驗溫度、試驗壓力，采集、測量、處理、顯示和存儲試驗參數，并準確測取壓力、壓差、溫度、流量、拉力、壓力等參數。

8 結束語

近年來氣舉采油技術的應用范圍逐步擴大，我國氣舉技術的服務領域已從吐哈油田推廣應用到塔河、塔里木、克拉瑪依、青海、玉門、長慶、冀東和中海油平湖等9 個油田和國外哈薩克斯坦、蘇丹等多個國家，并且隨著油田海外油氣業務的迅速擴大，氣舉工藝及井下工具技術的不斷提升將為我國在氣舉采油方面帶來更加廣闊的國內外市場。氣舉采油井下工具測試系統的建成，將為未來氣舉新技術、新課題的研發提供強大的技術試驗平臺，通過研究試驗開發出新的氣舉技術，并將成果應用推廣服務于國內外油田市場，以合理費用追求市場效益最大化，為低成本氣舉采油技術在油田現場廣泛推廣應用打下堅實可靠的基礎，大幅度提高氣舉技術現場應用成功率，為油田帶來可觀的經濟效益。