含硫气井中柱塞气举排水采气工艺的应用分析

朱海伟 张涛

摘要：为彻底解决井深、小产气量、小产水量等特点的含硫气井井底积液问题，综合考虑含硫、气、水同产井的生产状况及地质特征，根据柱塞气举原理及特征适应性，与泡沫排水采气工艺结合，开展含硫气井柱塞气举排水采气工艺的研究。

关键词：含硫气井;柱塞气举;排水采气;

本文通过改进井下工具，优化柱塞气举制度，自动化启停气井，使气井生产平稳，克服了传统的泡排工艺，排水采气效果显著。

1.X地区地质概况

X地区气田普遍含硫，尤其是石炭系气藏，气水井的出水特征差异大，井口压力不断降低，开发难度大。尤其部分具有井深、小产气量（<2×104m3/d）、小产水量（<30m3/d）等特点的气水同产井，传统的泡排工艺已无法满足生产需求。

2. 含硫气井中柱塞气举排水采气工艺原理

通过对柱塞排水采气工艺原理、工艺技术等研究，不断优化地面抗硫配套，逐步形成了含硫的气水同产井的柱塞气举排水采气工艺技术。该工艺对延长低压间歇气井天然能量生产期，优化地面管理、实现自动化，有效提高经济效益，并最终提高含硫的气水同产井的采收率具有重要的指导意义。

2.1 含硫气井中柱塞气举排水采气工艺原理及要求

柱塞是柱塞气举组成部分，作用是分隔液体和气体，并能在油管内气体的作用下上下运动。根据柱塞的结构，可将其分为连体式柱塞、分体式柱塞、自动排液柱塞。柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体滑脱效应，增加间歇气举效率。

当控制薄膜阀关闭时，柱塞在自身重力作用下在油管内穿过气液进行下落。在关井瞬时，套压可能下降也可能不变，套压下降时由于套管中的气体继续向油管膨胀，使油套压趋近平衡，这时油压会相应升高，之后套压由地层供气能力控制;关井初期，油压恢复较快，之后油压由地层供气能力控制。柱塞下落到达井下卡定器位置处，撞击卡定器的缓冲弹簧，液面通过柱塞与油管的间隙上升至柱塞以上聚集。地面控制器控制薄膜阀打开，生产管线畅通，套管气和进入井筒内的地层气向油管膨胀，到达柱塞下面，推动柱塞及上部液体离开卡定器开始上升，直到柱塞到达井口。开井后，气体从井口产出，油压迅速降低，柱塞逐渐加速上升;同时套管气体进入油管举升柱塞，套压下降。环空套压迫使柱塞及柱塞以上的液体继续上行，液体到达井口后，由于控制阀节流，油压又开始增加;当柱塞到达井口后，油压会继续增加，套压降到最小值根据设置的关井时间，地面控制器控制薄膜阀关闭生产管线，柱塞再次在自身重力作用下开始下落。

2.2 含硫气井中柱塞气举排水采气工艺要求

1）气井具有一定的产能，带液能力较弱的自喷或间喷生产井。2）日排液量小于35m3。3）气液比大于每千米260m3/m3。4）国内一般井深H≤4100m。5）井底有一定深度的积液。6）油管完好畅通、管串上工具内径和油管统一。7）井底清洁，无泥浆等污物。

3.含硫气井柱塞气举工艺优化

结合X区块10口含硫气井现场应用的实际情况，对卡定器设计的合理性、气源连接管线、薄膜阀控制系统动力气源优化等3个方面进行工艺优化，并在现场取得现场应用。

3.1 卡定器、缓冲弹簧设计整体优化

在X区块实施柱塞举升工艺的10口井中，部分井的卡定器和缓冲弹簧在井下发生位移。故障为井下工具设计缺陷所致，缓冲弹簧的密封性不好，在柱塞工艺井下工具发生位移后，将对气井安全生产造成严重的影响。有些卡定器、缓冲弹簧上设计有密封胶皮，用来起密封作用阻止液体回落。问题分析如下：

（1）卡定器是安装在油管接近底部，不是安装在油管的中部，基本上不存在回落问题;

（2）气井生产过程中，液体从地层流入井筒再进入油管，不然柱塞也就没有液体可带;

（3）胶筒的存在对钢丝作业打捞造成一定的困难。针对卡定器、缓冲弹簧设计上存在缺陷，为确保含硫气井的卡定器能卡得住、卡得稳，对卡定器、缓冲弹簧进行了改进。借助修井作业的时机，预先在卡定器位置下入节流器工作筒，将节流器的坐放部件与缓冲弹簧整体结合，确保坐放能更加可靠。

3.2 含硫气井中柱塞气举排水采气工艺中气源管线优化改进

柱塞气举工艺在X区块的部分井中出现了“高压气源软管鼓泡”的现象，影响气井的安全生产，所有实施井均被迫关闭，改为原生产流程开井生产。针对气源管线鼓泡问题，分析认为起泡原因是由于管线是由多层材料加工而成，加工过程中最外层和第二层之间留有空气，导致实际生产过程中气源软管出现鼓泡现象。针对该种情况提出的解决措施是将所有高压软管更换成高压不锈钢管，确保现场生产安全，解决了高压软管的安全隐患。

3.3 含硫气井中柱塞气举排水采气工艺中薄膜阀控制系统动力气源优化

X区块实施的柱塞气举工艺井均为非含硫气井，因此，采用的是普通材质的工具，直接连接油套环空，将油套环空中的天然气直接作为薄膜阀控制系统的动力气源。针对含硫气井，将井口防喷管、捕捉器等关键部位的工具改为抗硫材质，同时将井站净化气管线来气作为薄膜阀控制系统的动力气源，以确保设备及人员的安全。

4.结论与小结

柱塞气举排水采气工艺在X区块气井的试验成功，表明柱塞气举排水采气工艺可以在井深、小产气量、小产水量等特点的含硫气水同产井中应用。

参考文献：

[1]李士伦.天然气工程 [M].北京：石油工業出版社，2000： 334-339.

[2]申健，强彦龙，陈献翠，等.柱塞气举排液采气工艺技术研究与应用[J].内蒙古石油化工， 2005，15（8）：112-113.