含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝的應用分析

朱海偉 張濤

摘要：為徹底解決井深、小產氣量、小產水量等特點的含硫氣井井底積液問題，綜合考慮含硫、氣、水同產井的生產狀況及地質特征，根據柱塞氣舉原理及特征適應性，與泡沫排水采氣工藝結合，開展含硫氣井柱塞氣舉排水采氣工藝的研究。

關鍵詞：含硫氣井;柱塞氣舉;排水采氣;

本文通過改進井下工具，優化柱塞氣舉制度，自動化啟停氣井，使氣井生產平穩，克服了傳統的泡排工藝，排水采氣效果顯著。

1.X地區地質概況

X地區氣田普遍含硫，尤其是石炭系氣藏，氣水井的出水特征差異大，井口壓力不斷降低，開發難度大。尤其部分具有井深、小產氣量（<2×104m3/d）、小產水量（<30m3/d）等特點的氣水同產井，傳統的泡排工藝已無法滿足生產需求。

2. 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝原理

通過對柱塞排水采氣工藝原理、工藝技術等研究，不斷優化地面抗硫配套，逐步形成了含硫的氣水同產井的柱塞氣舉排水采氣工藝技術。該工藝對延長低壓間歇氣井天然能量生產期，優化地面管理、實現自動化，有效提高經濟效益，并最終提高含硫的氣水同產井的采收率具有重要的指導意義。

2.1 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝原理及要求

柱塞是柱塞氣舉組成部分，作用是分隔液體和氣體，并能在油管內氣體的作用下上下運動。根據柱塞的結構，可將其分為連體式柱塞、分體式柱塞、自動排液柱塞。柱塞氣舉是將柱塞作為氣液之間的機械界面，利用氣井自身能量推動柱塞在油管內進行周期地舉液，能夠有效地阻止氣體上竄和液體回落，減少液體滑脫效應，增加間歇氣舉效率。

當控制薄膜閥關閉時，柱塞在自身重力作用下在油管內穿過氣液進行下落。在關井瞬時，套壓可能下降也可能不變，套壓下降時由于套管中的氣體繼續向油管膨脹，使油套壓趨近平衡，這時油壓會相應升高，之后套壓由地層供氣能力控制;關井初期，油壓恢復較快，之后油壓由地層供氣能力控制。柱塞下落到達井下卡定器位置處，撞擊卡定器的緩沖彈簧，液面通過柱塞與油管的間隙上升至柱塞以上聚集。地面控制器控制薄膜閥打開，生產管線暢通，套管氣和進入井筒內的地層氣向油管膨脹，到達柱塞下面，推動柱塞及上部液體離開卡定器開始上升，直到柱塞到達井口。開井后，氣體從井口產出，油壓迅速降低，柱塞逐漸加速上升;同時套管氣體進入油管舉升柱塞，套壓下降。環空套壓迫使柱塞及柱塞以上的液體繼續上行，液體到達井口后，由于控制閥節流，油壓又開始增加;當柱塞到達井口后，油壓會繼續增加，套壓降到最小值根據設置的關井時間，地面控制器控制薄膜閥關閉生產管線，柱塞再次在自身重力作用下開始下落。

2.2 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝要求

1）氣井具有一定的產能，帶液能力較弱的自噴或間噴生產井。2）日排液量小于35m3。3）氣液比大于每千米260m3/m3。4）國內一般井深H≤4100m。5）井底有一定深度的積液。6）油管完好暢通、管串上工具內徑和油管統一。7）井底清潔，無泥漿等污物。

3.含硫氣井柱塞氣舉工藝優化

結合X區塊10口含硫氣井現場應用的實際情況，對卡定器設計的合理性、氣源連接管線、薄膜閥控制系統動力氣源優化等3個方面進行工藝優化，并在現場取得現場應用。

3.1 卡定器、緩沖彈簧設計整體優化

在X區塊實施柱塞舉升工藝的10口井中，部分井的卡定器和緩沖彈簧在井下發生位移。故障為井下工具設計缺陷所致，緩沖彈簧的密封性不好，在柱塞工藝井下工具發生位移后，將對氣井安全生產造成嚴重的影響。有些卡定器、緩沖彈簧上設計有密封膠皮，用來起密封作用阻止液體回落。問題分析如下：

（1）卡定器是安裝在油管接近底部，不是安裝在油管的中部，基本上不存在回落問題;

（2）氣井生產過程中，液體從地層流入井筒再進入油管，不然柱塞也就沒有液體可帶;

（3）膠筒的存在對鋼絲作業打撈造成一定的困難。針對卡定器、緩沖彈簧設計上存在缺陷，為確保含硫氣井的卡定器能卡得住、卡得穩，對卡定器、緩沖彈簧進行了改進。借助修井作業的時機，預先在卡定器位置下入節流器工作筒，將節流器的坐放部件與緩沖彈簧整體結合，確保坐放能更加可靠。

3.2 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝中氣源管線優化改進

柱塞氣舉工藝在X區塊的部分井中出現了“高壓氣源軟管鼓泡”的現象，影響氣井的安全生產，所有實施井均被迫關閉，改為原生產流程開井生產。針對氣源管線鼓泡問題，分析認為起泡原因是由于管線是由多層材料加工而成，加工過程中最外層和第二層之間留有空氣，導致實際生產過程中氣源軟管出現鼓泡現象。針對該種情況提出的解決措施是將所有高壓軟管更換成高壓不銹鋼管，確保現場生產安全，解決了高壓軟管的安全隱患。

3.3 含硫氣井中柱塞氣舉排水采氣工藝中薄膜閥控制系統動力氣源優化

X區塊實施的柱塞氣舉工藝井均為非含硫氣井，因此，采用的是普通材質的工具，直接連接油套環空，將油套環空中的天然氣直接作為薄膜閥控制系統的動力氣源。針對含硫氣井，將井口防噴管、捕捉器等關鍵部位的工具改為抗硫材質，同時將井站凈化氣管線來氣作為薄膜閥控制系統的動力氣源，以確保設備及人員的安全。

4.結論與小結

柱塞氣舉排水采氣工藝在X區塊氣井的試驗成功，表明柱塞氣舉排水采氣工藝可以在井深、小產氣量、小產水量等特點的含硫氣水同產井中應用。

參考文獻：

[1]李士倫.天然氣工程 [M].北京：石油工業出版社，2000： 334-339.

[2]申健，強彥龍，陳獻翠，等.柱塞氣舉排液采氣工藝技術研究與應用[J].內蒙古石油化工， 2005，15（8）：112-113.