自动泡排装置在排水采气技术上的节能应用浅析

（长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

自动泡排装置在排水采气技术上的节能应用浅析

惠宝平 慕剑刚 刘志鹏

（长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

气井在生产过程中随着时间的增长，产量逐渐降低，携液能力液逐渐变差，进而出现气井井筒积液，油套压差增大的现象，这将会影响气井的正常生产。而泡沫排水采气正是产水气田的一项重要增产措施，但泡沫排水采气具有劳动强度较大、人员操作安全性低的问题，据此自动泡排装置应用而生。该设备性能稳定、自动化程度高，实现了泡排的远程控制，极大地提高了泡沫排水采气效率，同时降低了人员劳动强度与资金投入，实现了对产水气井的有效开发管理，起到节能效果，最终提高单井产量和气田的经济效益。

自动注剂装置；自动投棒装置；效果分析；效果评价；节能

概述

苏里格气田是低压、低渗、低丰度、非均质性的复杂气田。气井压力和产能普遍下降较快，不能满足生产过程中的气井携液要求，导致部分气井井筒积液，严重影响气井连续生产。在部分区块出现地层产水量较大的现象，个别气井出现水淹现象。产水气井日益增多，产水量也逐渐增大，排水采气工作日益突出。

泡沫排水采气是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂（称为泡沫助采剂），井底积水与起泡剂接触后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度含水泡沫，随气流从井底携带到地面。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。液体起泡剂主要采用柱塞泵、泡排车加注，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，研发了泡排棒自动投放装置和井口自动注剂装置，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，为提高气井采收率，为气田排水采气工艺节能提供了新的技术手段。

图1 自动投棒装置实物图

图2 自动注剂装置实物图

图3 自动注剂装置系统的控制流程

图4 RTU与泡排系统的连接

一、井口自动泡排装置

1 自动投棒装置设计

天然气井自动投棒装置能够通过联网进行自动控制和状态显示，实现一键式操作。该装置采用电磁驱动，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。装置主要是由药品盒、电动球阀、压力开关、单片机控制系统、太阳能电池组及控制箱几部分组成（图1）。

2 自动投棒装置工作原理

自动投棒装置包括一竖直安装于井口的投棒短节，投棒短节上部和下部分别安装有第一电动球阀和第二电动球阀；上球阀上端药棒入口处安装有药品盒；药品盒包括壳体以及设置在壳体内可自转的药棒转换盘，药棒转换盘由12个成圆周阵列布置的药棒管固定连接组成，药棒转换盘由电机驱动，药品盒底部一侧设有药棒出口，出口与上球阀竖直密封连通；投棒短节的中部还连接有第三球阀。药品盒的中心设有固定轴，药棒转换盘的下部内壁通过转动轴承安装在固定轴上；药棒转换盘由直流无刷电机控制，通过光纤传感器测量药品盒位置，可准确控制药品盒转动相位。

3 自动投棒装置特点

（1）自动投棒装置工艺简单，操作安全方便，解决了人工单井投送泡排棒的问题，破解了施工周期长、增产不明显、作业费用高等难题。当气井生产不适宜泡排时，可拆卸，用于其它适宜气井安装。

（2）根据气井实际生产情况，在不影响正常生产的情况下，远程控制投加泡排棒数量，实现气井泡排增产，平均每次投棒时间不到4分钟。

（3）自动投棒装置对高密封性和防爆要求很高，具有投放制度可调功能和远程控制功能，能完全适应气井泡排制度的调整。投棒作业后，通过与站控无线传输连接，自动执行程序，执行完毕后反馈执行信号，装置能完全实现自动化投棒。

二、井口自动注剂装置

1 自动注剂装置设计

天然气井口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：太阳能独立发电系统、太阳能电池组件、控制器、无刷直流电机、柱塞泵、储液罐、暂储罐、单向阀（图2）。

2 自动注剂装置工作原理

自动注剂装置是通过太阳能供电控制电机驱动增压，液体经过增压泵增压后，通过高压软管、单向阀，注入井口套压管线，实现配液、排液。该装置具有自动定时定量加注液功能，并装有远传功能的液位仪，具有设定低液位报警功能，可根据报警信号，安排车辆人员现场加注泡排液。

3 自动注剂装置特点

（1）自动注剂装置结构简单，操作方便，排量大、承压高，适合连续泡排气井，适用于无人值守。

（2）位置偏远，因道路、天气影响不能频繁上井的气井，可有效开展泡排。

（3）该装置可远程控制加注泡排剂。

（4）采用太阳能供电，每天最多可以注泡排200L、注醇120L，按照井口加注泡排液要求（3天200L左右），盛液量为1m3装置可连续工作15天左右。

三、远程控制系统

自动注剂装置远程控制系统与站控系统连接，站控系统与远程无线传输系统通过MODBUS连接，远程设备将指令通过无线方式发送到远程接收系统（图3）。

远程接收系统通过RTU与泡排系统的连接主要使用了三根线，一个线用于RTU对泡排的系统的启动信号，另两根线用于数据通信，以传输相应的仪器状态信息，便于站控监测（图4）。

四、井口自动泡排装置使用效果分析

井口自动泡排装置选取条件：

（1）适用于气井有积液，具有一定携泡能力，加注泡排剂后能连续生产。

（2）需要采取措施的小产低压气井，不适宜投放井下节流器等工具。

截止2014年1月，苏20区块共安装调试自动泡排装置15井次，自动泡排装置投运前单井平均油套压差为3.54MP，投运使用后单井平均油套压差降为2.12MP，降幅为1.42MP；平均单井日产气量相比装置投运前增加了1700m3/d。

以苏20区块自动注剂装置井苏20-11-19S井及苏20井为例：苏20-11-19S井设备于2013年5月12日投运，设备投运前油套压为1.03MP/5.15MP，日均气量2100m3，目前该井油套压为0.91MP/2.74MP，日均气量6500m3；苏20井设备于2013年9月10日开始投运，设备投运前油套压为0.91MP/4.12MP，日均气量1100m3，目前该井油套压1.12MP/2.65MP，日均气量5100m3，这两口单井试验后排液效果显著，产气量增加明显。

（1）苏20-11-19S井装置投运前产量较低，套压波动频繁且油套压差较大，携液不稳定，井筒积液现象明显；设备投运后，通过泡排剂的加注，油套压差明显减少，气井携液相对平稳，产气量明显增加。

（2）苏20井装置投运前日均产气量几乎为0，出现油套压差持续增大的现象，井筒积液较严重且无法通过气井自身能量排排出，设备投运一段时间后，生产油套压差明显减小，产气量相比实验前明显增加，气井携液相对平稳，连续排液效果好。

五、节能效果评价

自动泡排装置在使用过程中，应用气井泡沫排水数字化配套技术，大大的减少了人工加注费用高、员工劳动强度大的问题。由于该设备性能稳定、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，取得了明显的增产效果。自动投棒装置每口单井年节约运行成本2.26 万元，自动投剂装置每口单井年节约运行成本2.2 万元.

结语

井口自动泡排装置可满足小产气井连续加药的生产要求，降低人工加药频次，提高泡排有效率，提高气井开井时率和气井稳产能力。其具有技术先进、可控性好、成本低、节能、不影响气井正常生产的优势，填补了国内关于井口加药装置的研究空白，为气田排水采气工艺创新技术树立了模范，具有良好的推广应用前景。

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[2]杨继盛.采气工艺基础[M].北京：石油工业出版社，1989.

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