智能化柱塞排水采气技术应用

摘要：苏里格气田苏11区块属于低产、低压、低丰度的典型致密砂岩气藏。由于开发年限较长，气井积液减产现象日益严重，而常规的排水采气措施难以长期维持气井稳产、增产。因此，从柱塞气举工艺原理出发，同时为了解决常规性柱塞的诸多问题，引进一种新型排水采气智能化柱塞，该设备可以实时监测与追踪井筒动液面位置，并成功实现智能化柱塞自主、定量排水和气井不关井连续采气，极大地提升了柱塞气举工艺智能化管控水平。在苏11区块2口直井进行了现场应用，试验结果表明智能化柱塞能有效解决常规柱塞存在的问题，并能很好的排液，提高气井日产气量。

关键词：智能化;柱塞;排水采气;苏11区块;气井

1 研究背景情况

1.1研究背景情况

目前常规排水采气工艺主要有泡排、柱塞气举、氮气气举、机抽、电潜泵等，其中泡排工艺存在举升效率低、化学泡排容易污染储层等问题，氮气气举、机抽、电潜泵等工艺存在着成本相对较高、生产管理难度大的问题[1-3]。针对苏11区块目前地层压力低、新井储层条件差、水气比高的现状，逐步开展了柱塞排水采气工艺。

为了解决上述问题，2021年年底，苏11区块开展了智能化柱塞先导性试验，获得了良好的效果。

2 智能化柱塞的结构及工作原理

针对常规性柱塞的诸多问题，从柱塞气举工艺原理出发，研制出一种新型排水采气智能化柱塞，并配套设计了智能控制系统，使智能化柱塞可以实时监测与追踪井筒动液面位置，并成功实现智能化柱塞自主、定量排水和气井不关井连续采气，极大地提升了柱塞气举工艺智能化管控水平[4]。

2.1结构组成

智能化柱塞主要由抓捞头、扶正器、高能锂电池、主控系统、高精度压力温度传感器、微型电动机、传动机构、出水窗、中心流道开关阀、自适应性皮囊等主要结构构成。

其中：

（1）高精度压力温度传感器实时感应、采集流体压力和温度数据，识别井筒积液情况。

（2）主控系统主要用于实时储存和处理采集到的井筒流体压力和温度数据，并以电信号方式传输至控制系统，从而实现柱塞的实时定位和工艺参数的智能调整。

（3）自适应性皮囊具有软体、变径、自充压的特点，当中心流道关闭时，皮囊内部充满了流速几乎为零的高压流体，压差作用是皮囊发生膨胀贴紧管壁，阻止液体滑脱回流，起到柱塞作用。

（4）高能锂电池主要为主控系统的信号传输、数据存储以及微型电动机正常工作提供动力。

2.2工艺原理

智能化柱塞的工艺原理：在不改变井口流程的情况下，它利用柱塞的智能、气井的动力能和柱塞自身的重力能，三能结合，无须外力;用数字技术，采用事先编好的程序输入柱塞系统，让柱塞探明井筒液面位置后，沉没于视动液面一定深度，自上而下，分级分段，定量排水。

3 实施效果

3.1苏A-1井应用情况

苏A-1井处于地层压力低、产气量低的自喷生产状态，井深 3540米，油管内径62mm油管。措施前该井间开生产，生产制度为关井复压15h，开井生产7h，平均日产气量0.15×104m3，平均油压5.2Mpa，平均套压5.4Mpa。

该井于2021年12月20日開始实施智能化柱塞排水采气作业，措施后平均日产气量 0.22×104m3，平均日增产0.07×104m3。柱塞设定为下行：采用压力控制，压力设置为每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用温度控制，温度设置为18℃（冬季防止柱塞冻结在井口）。从措施前后对比可知及措施前后产量对比曲线（见图2），投放智能化柱塞后，油套压差减小，井筒积液得到有效排出，措施后日增产气量明显。

3.2苏A-2井应用情况

苏A-2井处于地层压力低、产气量低的自喷生产状态，井深 3556米，油管内径62mm油管。措施前该井间开生产，生产制度为关井复压6h，开井生产18h，平均日产气量0.45×104m3，平均油压4.5Mpa，平均套压6.2Mpa。

该井于2021年12月9日开始实施智能化柱塞排水采气作业，措施后平均日产气量 0.55×104m3，平均日增产0.1×104m3。柱塞设定为下行：采用压力控制，压力设置为每次定量排液80m水柱（0.8MPa）;上行：采用温度控制，温度设置为18℃（冬季防止柱塞冻结在井口）。从措施前后对比可知及措施前后产量对比曲线（见图3），投放智能化柱塞后，油套压差减小，井筒积液得到有效排出，措施后日增产气量明显，措施效果较好。

小结：通过2口井的现场试验，可以发现，智能化柱塞技术具备实时数据采集，不断优化柱塞井开关井的时机、时长的功能。不断提高间开井的生产时率，在以后的生产过程中要随时调整生产制度，逐步增加开井时间直至连续开井。

4 推广意义及建议

（1）智能化柱塞可以在不关井情况下，实现井筒内连续、智能、逐级、定量排液的工序，并且不需要改动井口流程，不增加井口设备，更方便、便捷，完全可以作为目前常规柱塞排水采气工艺的更新产品。

（2）根据智能化柱塞实时监测的井筒流体运行情况和压力、温度数据，自动识别井筒动液面深度，足够了解柱塞目前制度是否适应当下生产状态，及时优化最佳生产制度。

（3）现场试验表明，智能化柱塞能够在井筒内自由稳定行走，井筒积液得到了有效缓解，增产效果明显，通过投放智能化柱塞保持气井低递减率、高生产时率、低维护成本，实时监测、采集井下数据对低压、低产含水气藏有效开发具有重要的借鉴意义和指导作用。

参考文献

[1]LEA J F，DUNHAM C L.Methods remove liquids in gas wells[J].The American Oil & Gas Reporter，2007， 50（3）：79-84.

[2]韩勇，宋志军，白建文，等.柱塞气举排水采气工艺在苏里格气田的应用研究[J].内蒙古石油化工，2011（4）：119- 120.

[3]于蓉.对柱塞气举排水采气工艺的几点认识[J].钻采工艺，1994，17（2）：82-85.

[4]殷庆国，刘方，贺杰新，等. 柱塞气举排水采气工艺技术研究与应用[J].石油机械， 2018， 46（9）： 69–74.

作者简介：蔡岳（1986年2月），男，2009年毕业于辽宁石油化工大学，长城钻探工程有限公司苏里格气田分公司，工程师，主要从事排水采气技术研究和相关技术服务工作。地址：辽宁盘锦，工程有限公司苏里格气田分公司.