长庆气田泡沫排水数字化配套技术

贾友亮，杨亚聪，陈德见，田 伟，郭 彬

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，陕西 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018；3.长庆油田安全环保监督部，陕西 西安 710018）

长庆气田泡沫排水数字化配套技术

贾友亮1,2，杨亚聪1,2，陈德见1,2，田 伟1,2，郭 彬1,3

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，陕西 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018；3.长庆油田安全环保监督部，陕西 西安 710018）

针对气井泡沫排水采气人工加注费用高、员工劳动强度大的问题，进行了气井泡沫排水数字化配套技术研究与应用，研制的自动投棒装置和自动注剂装置，设备性能稳定、自动化程度高，实现了泡排剂远程控制自动定量加注，极大地提高了泡沫排水采气效率。现场应用68口井，累计增产气量810×104m3，年节约生产运行成本210万元，取得了良好的经济效益和社会效益，为泡沫排水采气的推广应用提供了技术支撑。

气井；泡沫排水；数字化；配套技术

在天然气井生产过程中，常伴有地层水产出，随着地层压力不断下降，产气量逐渐降低，当产气量低于气井临界携液流量时，气体无法将产出水全部携带出井筒，导致井筒积液，影响气井正常生产。

泡沫排水采气是向井筒注入一定比例的起泡剂后，在天然气流的搅动下，使井底积液转变为泡沫状流体，从而降低积液密度，减小地层水的表面张力，达到举升井筒积液的目的。该技术具有设备简单、施工容易、见效快、不影响气井正常生产等优点，作为排水采气主体技术在气田得到普遍应用[1~2]。液体起泡剂主要采用柱塞泵、泡排车[3~4]加注，固体起泡剂需要人工井口加注，雨雪天气不能按计划定时定量加注起泡剂，降低了气井泡排效率。随着气田的开发，需要采取泡排措施的气井大量增加，泡排作业存在人员劳动强度大，操作和管理费用高等问题，针对以上问题，研发了井口自动注剂装置和泡排棒自动投放装置[5]，与气田数字化系统结合，实现了起泡剂远程自动定量投放，确保了泡排措施的有效性，大大降低了管理和操作费用，节省了劳动力，通过现场应用，已形成了成熟的配套工艺，为提高气井采收率提供了新的技术手段。

1 起泡剂自动加注装置研制

1.1 泡排棒自动投放装置

自动投棒装置采用电磁驱动，由太阳能供电系统供电，通过时间控制器及远程控制器实现电磁头的通断电控制。装置主要由壳体、电磁头、转盘、储棒筒等17个部分组成，见图1。壳体承压分为10MPa、21MPa两个系列，设有13个储棒筒，每次可装投12根泡排棒。

图1 自动投棒装置结构示意图

1.2 工作原理

投棒装置安装在采气树顶部，二者通过法兰连接，实施过程如下：

（1）装棒过程：装棒前，关闭井口采气树1#、4#阀门，壳体泄压后将一根泡排棒放入当前与装料口相连通的储棒筒中，手动控制电磁头通电，电磁铁产生的力矩促使转盘发生旋转，固定于转盘上的储棒筒同时旋转固定角度。此时，下一根储棒筒与装料口连通，装入第二根泡排棒。重复上述过程，依次完成12根棒的装料操作。

（2）投棒过程：装棒完成后，关闭放空阀及装料口，打开采气树1#、4#阀门壳体充压，此时，没有装入泡排棒的第13根储棒筒与井口相连通，电磁头通电，储棒筒旋转固定角度，此时，第一根装有泡排棒的储棒筒与井口连通，泡排棒在重力作用下落入井筒。重复上述过程，当12根泡排棒全部加注完成后，人工到井口重新装填药剂。

1.3 特点

（1）装置完成一次投棒需时65s，耗电0.48Ah，转动相位准确，投棒过程安全可靠，节能省电。

（2）储棒筒一次装填泡排棒12根，满足现场需要。

（3）装置设计防爆、防腐，适应气井工况。

（4）自动投棒代替人工投棒，缩短人员上井投棒频次，减轻员工劳动强度，提高工作效率。

2 自动注剂装置

2.1 装置设计

自动注剂装置由太阳能供电系统供电，通过时间控制器及远程控制器实现柱塞泵的启停控制。装置主要组成有太阳能供电系统、控制系统、逆变器、液位传感系统、显示模块、柱塞泵、药剂箱。设计见图2，实物照片见图3。

图2 自动注剂装置设计图

2.2 工作原理

井口自动注剂装置由太阳能系统发电，蓄电池组提供动力源，经过逆变器将DC48V或者24V转变成AC380V或者220V，由柱塞泵将按比例配好的起泡剂注入气井油套环空或油管中。原理见图4。

图3 自动注剂装置实物图

图4 井口自动注剂装置工作原理图

2.3 特点

（1）智能注剂装置排量大、承压高，适合连续泡排气井。

（2）装置实现了远程控制，定时定量加注泡排剂功能。

（3）采用太阳能供电，柱塞泵可连续工作10小时，现场检验安全可靠。

（4）装置采用集成撬装，体积小、重量轻，移动安装方便。

3 数字化远程控制系统

远程控制通过站控软件直接发送指令进行控制，通知站控软件可接受网络其他位置发出的指令进行自动投棒及注剂控制。数字化远程控制示意图如图5所示。

图5 数字化远程控制示意图

3.1 远程自动启停泵

远程启停泵控制原理框图见图6。

当油套压差超过设定值时，控制软件使用串口将控制指令启泵发给RTU控制器DO1继电器，继电器闭合，柱塞泵启动，按照泵的排量注入适量起泡剂后，站控软件会自动发出停泵指令。

图6 远程启停泵控制原理框图

3.2 保护系统

过压保护控制主要是通过泵出口过压溢流和电流过载双控制，确保系统安全。电流过载系统保护是当系统电流瞬时过大后，过载系统自动切断设备电源，防止系统损坏。液位传感控制，当储液罐液位到设定最低值时，系统自动报警通知加液。

4 现场应用

气井泡沫排水数字化配套技术从2010年开始在长庆气田试验，在长庆气田已应用86口井，其中智能注剂泵56台，自动投棒装置30台；装置最长的已连续平稳运行21个月。现场应用表明，气井泡沫排水数字化配套设备性能稳定，安全可靠。截止2012年5月，累计增产气量810×104m3，取得了明显的增产效果，年节约运行成本210万元。

表1 人工加注与数字化智能泡排对比表

5 结论

（1）研发的自动投棒装置和自动注剂装置，设备性能稳定，自动化程度高，实现了泡排剂远程控制自动定量加注。

（2）气井泡沫排水数字配套技术，有效降低了员工劳动强度及生产运行成本，提高了生产效率，为泡沫排水采气的推广应用提供了技术支撑。

（3）通过室内研究和现场应用，气井泡沫排水数字配套技术已经成熟，能够有效实施气井泡沫排水数字化管理，具有巨大的社会和经济效益，有着广阔的应用前景。

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Digitized Matching Technology on Foam Drainage Gas Wells

JIA You-liang1,2, TIAN Wei1,2, CHEN De-jian1,2, YANYa-cong1,2, GUO Bin1,3
(1.Oil & Gas Technology Institute of Changqing Oil Field Company, Xi′an 710018，China; 2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields，Xi′an 710018，China; 3.Security & Environmental Protection Supervisory Department of Changqing Oil Field Company，Xi′an 710018，China)

TE 32

B

1671-9905(2012)07-0064-03

贾友亮(1982-)，硕士，毕业于石油大学；主要从事采气工艺技术研究工作，地址：（710018）陕西省西安市明光路29#长庆油田油气工艺研究院，电话：（029）86590670，15129270305，E-mail: jyoul_cq@petrochina.com.cn

2012-04-19