气举采油井下工具性能试验系统方案

辛常青

（渤海石油装备（天津）钻井装备公司螺杆钻具厂，天津 300280）

0 引言

气举采油是把一定量的高压天然气通过油套管环空，经气举阀连续不断地注入油管，在油管内与井液充分混合形成混合流体，从而降低井液密度，能在较低的地层压力条件下将混合井液举出，达到举升采油的目的。气举采油因其管理方便、操作成本低、产量调节灵活等优势，以及对海上采油、斜井、含砂、含气较多和含有腐蚀性成分的油井良好的适应性，被更多地选择，正在全球越来越广泛地应用。我国在气举采油技术方面也一直在探索开发，吐哈油田、中海油、冀东等油田在气举采油工艺方面都有成功的应用经验，也建立了自己独特的气举采油工艺方法及气举井下工具。想要做好我国自有的气举技术品牌，达到性能可靠、质量优良、技术先进，气举配套工具是非常重要的一环，而一项优秀产品的开发，离不开对其各个性能指标的试验和检验。建设研制气举采油井下工具性能试验系统是非常有必要、非常迫切的，为满足我国油田内外业务迅速发展和油气生产低成本高效开发的需求，应对气举采油技术在新领域应用方面的挑战，迫切需要建设和完善气举试验基地，提升气举采油工艺技术及气举配套工具研发能力，加快科技成果转化与产业化发展。

1 试验系统依据的标准规范

SY/T 5810《连续气举采油井设计及施工作业》，SY/T 6644《使用注入压力操作阀的连续气举井设计推荐作法》，SY/T 6401《气举井下装置》，SY/T 5871《丢手可钻封隔器》，SY/T 5106《油气田用封隔器通用技术条件》，SY/T 6400《气举阀性能试验方法》。

2 气举工具性能试验系统功能

气举工具性能试验系统主要对气举技术配套工具性能进行试验，研究各种工具操作特性，及在各种环境下的适应性、结构尺寸和性能的匹配性，检验各种工具的技术参数，试验系统建设技术方案（表1）。

3 气举工具性能试验系统组成

多功能试验机与室内试验井配合应用，实现封隔器等井下工具、工艺管柱等的起、下过程，及封隔器、工艺管柱坐封、解封、密封性能等试验。室内设计12 m 深的3 口试验井，各2 根旁通管（图1）。模拟试验井的井身结构：①7″试验井，Φ177.8 mm×10.36 mm，深12 m；②5″试验井，Φ139.7 mm×9.17 mm，深12 m；③7″+5-1/2″组合温度井，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 口室内12 m 深试验井模拟实际油井现场工况，可完成气举工具耐压、耐温、密封等性能单项或组合试验。可对气举封隔类、打捞类、控制类和钢丝投捞作业类工具的工作性能进行模拟测试。

表1 气举工具性能试验系统主要试验

表2 气举工具调试系统试验项目

图1 室内井气举工具模拟试验井

4 气举完井工具试验工艺流程

气举完井工具在地面进行性能试验后，按不同的规格和要求下入12 m 井模拟井筒中，井筒内液体环境模拟达到现场要求，然后对模拟井筒内的单件或组合气举工具进行加载等不同方式的性能检测，地面和井下配套的不同设备同时监测并录取试验参数，这些录取的参数最终通过计算机测控系统传输至计算机分析处理。

图2 气举完井工具试验工艺流程

5 计算机测控系统

计算机测控系统主要完成对试验装置载荷、机械力、液压力、流量、温度等参数的测量和控制，上下移动时位移和速度的测量和控制，并完成所有试验项目数据采集，实时监控试验过程，试验结果线图和报表的生成，试验过程动画显示，根据试验内容设置机械装置的安全参数、工况监测和报警后的自动安全处理。试验时可以通过测控计算机实现试验过程的自动控制，实时数据采集和处理，也可以通过仪表柜中的电动开关，实现试验全过程的手动控制。

6 气举工具调试系统

气举工具调试系统配备恒温水浴、调试台架、加压设备和钳工操作台等，为油田生产和出口气举工具进行上井前的检测和试验（表2）。

7 辅助配套系统及功能

（1）多功能试验机。一旦封隔器或工具试验完毕，试验压力卸去后，封隔器难以解封、卡瓦类工具难以缩回取出试验井筒，需要利用拉拔解封试验机上拉或下压，解封或解卡。

（2）高温高压试验井。为井下工具试验提供全尺寸模拟井筒试验条件，以便进行井下工具的高温高压性能试验。

（3）电加热系统。利用可控硅控制原理控制加热功率，为3口高压井筒加热，实现模拟现场采油环境。电加热系统包括电控柜、测量温度传感器、电缆动力线、测量信号线和布线电缆盒等。

（4）静压打压系统。以压缩空气为动力源，采用气动液体增压泵，向试验井中心管、井下工具井筒上段和井下工具井筒下段打压，满足试验工具（封隔器）的压力试验要求。

（5）测控系统。控制试验设备的操作，准确控制试验温度、试验压力，采集、测量、处理、显示和存储试验参数，并准确测取压力、压差、温度、流量、拉力、压力等参数。

8 结束语

近年来气举采油技术的应用范围逐步扩大，我国气举技术的服务领域已从吐哈油田推广应用到塔河、塔里木、克拉玛依、青海、玉门、长庆、冀东和中海油平湖等9 个油田和国外哈萨克斯坦、苏丹等多个国家，并且随着油田海外油气业务的迅速扩大，气举工艺及井下工具技术的不断提升将为我国在气举采油方面带来更加广阔的国内外市场。气举采油井下工具测试系统的建成，将为未来气举新技术、新课题的研发提供强大的技术试验平台，通过研究试验开发出新的气举技术，并将成果应用推广服务于国内外油田市场，以合理费用追求市场效益最大化，为低成本气举采油技术在油田现场广泛推广应用打下坚实可靠的基础，大幅度提高气举技术现场应用成功率，为油田带来可观的经济效益。