智能間開系統(tǒng)在南八仙氣田的研究與應(yīng)用

1 摘要

隨南八仙氣田深入開發(fā)，低產(chǎn)低效井和間歇生產(chǎn)井?dāng)?shù)量呈逐年增加趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)僅依靠人工開關(guān)井耗費(fèi)大量人力物力，給后期氣田穩(wěn)產(chǎn)增效造成巨大壓力，井口智能間開系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過精準(zhǔn)控制時(shí)間或壓力合理開關(guān)井，提高單井生產(chǎn)時(shí)率，達(dá)到“一井一策”的精細(xì)化管理目標(biāo)，同時(shí)降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 智能間開裝置工藝原理與適應(yīng)性分析

2.1自動(dòng)間開控制系統(tǒng)的功能

智能間開控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于井口的間歇開關(guān)和流量、壓力調(diào)節(jié)功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控井口的油壓套壓數(shù)據(jù)采集，井口閥門的啟閉和開度控制?？梢赃h(yuǎn)程人工開關(guān)控制閥，也可以根據(jù)油套壓的參數(shù)、或定時(shí)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉控制閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)井口的流量和壓力控制。采用太陽能供電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制閥、無線油套壓變送器的數(shù)據(jù)采集、太陽能充放電控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)雙向傳輸功能?？梢詫?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線和本地有線操控工作模式。

2.2自動(dòng)間開控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.2.1、高壓差防凍細(xì)分調(diào)節(jié)閥用來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣井的開啟/關(guān)閉/ 流量壓力的調(diào)節(jié)，同時(shí)可以防止沖擊損壞，節(jié)流凍堵，適用于南八仙氣田的間歇生產(chǎn)控制。

2.2.2、集成式大推力執(zhí)行器用來推動(dòng)閥門的閥桿，按照指令要求來推拉閥桿實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉和開度控制。

2.2.3、太陽能電源系統(tǒng)配備150AH 24V的高性能低溫卷繞式蓄電池，120W單晶硅太陽能板，倍壓電路和實(shí)現(xiàn)充電過壓保護(hù)和放電欠壓保護(hù)的充放電控制器?？赏瓿?6小時(shí)無太陽的情況下對(duì)系統(tǒng)的電源支持。

2.2.4、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)在采氣樹的原油套壓力變送器通過三通接頭接上無線的自帶太陽能板和低溫電池的壓力變送器，通過LoRa通信方式實(shí)現(xiàn)對(duì)井口油壓/套壓壓力的實(shí)時(shí)采集。遠(yuǎn)程GPRS網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程測(cè)控功能的網(wǎng)關(guān)/控制器，可通過網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)井口油套壓數(shù)據(jù)和閥門開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、設(shè)置間開參數(shù)、選擇間開方式和控制閥門的啟閉開度。

2.3自動(dòng)間開控制系統(tǒng)的原理

油壓套壓變送器通過Lora系統(tǒng)，把油套壓數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器。用戶在遠(yuǎn)傳的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)置間開參數(shù)，間開參數(shù)通過云服務(wù)器，中移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)塔傳送至網(wǎng)關(guān)和控制器，控制器的軟件把油套壓數(shù)據(jù)和間開參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，向電動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)閥門按照間開控制模式進(jìn)行啟停，以實(shí)現(xiàn)間歇生產(chǎn)。

2.4自動(dòng)間開控制系統(tǒng)的適用性分析

氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間開系統(tǒng)，適用于以下低產(chǎn)、躺停氣井的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)：地層能量降低，不能連續(xù)自噴生產(chǎn)；產(chǎn)氣量不足以攜液，導(dǎo)致氣井水淹低產(chǎn)或停噴；致密氣藏，超低滲透率，初期產(chǎn)氣不能攜液，水淹低產(chǎn)或停噴；地處非常偏遠(yuǎn)、交通困難的氣井，氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間歇系統(tǒng)也可以解決氣井遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理問題。

3 智能間開裝置應(yīng)用及效果分析

2018年針對(duì)南八仙氣田低產(chǎn)低效井進(jìn)行工藝試驗(yàn)研究，通過前期分析，優(yōu)選仙15井和仙16井進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)效果較為顯著。

3.1 1井效果分析

該井于2018年6月16日安裝智能間開裝置完成，安裝前每日開關(guān)井2次，每次生產(chǎn)2小時(shí)，日生產(chǎn)時(shí)間約4小時(shí)，日產(chǎn)氣6000 m³/d方，關(guān)井最高壓力為6.4/8.5Mpa，開井2小時(shí)后壓力降至3.5/5.2MPa；安裝初期手動(dòng)控制每日開關(guān)井3次，每次生產(chǎn)2小時(shí)，日生產(chǎn)時(shí)間6小時(shí)，日產(chǎn)氣0.9 X 10⁴m³/d；后期持續(xù)優(yōu)化間開參數(shù)，目前該井油壓5MPa開井，生產(chǎn)3.5小時(shí)關(guān)井，每日開井3次，日生產(chǎn)時(shí)間約11小時(shí)，日產(chǎn)氣1.1 X 10⁴m³/d，日增氣0.5 X 10⁴m³，間歇生產(chǎn)情況穩(wěn)定。

3.2 2井效果分析

該井于2018年6月18日安裝智能間開裝置完成，安裝前該井每日開關(guān)井2次，每次生產(chǎn)2小時(shí)，日生產(chǎn)時(shí)間約4小時(shí)，日產(chǎn)氣0.7 X 10⁴m³，關(guān)井最高壓力為6.6/7.8MPa，開井2小時(shí)候壓力將至3.9/6.4Mpa；安裝初期手動(dòng)控制每日開關(guān)井3次，每日生產(chǎn)2小時(shí)，日生產(chǎn)時(shí)間6小時(shí)，日產(chǎn)氣0.85 X 10⁴m³；后期持續(xù)優(yōu)化間開參數(shù)，目前該井油壓7MPa開井，生產(chǎn)2小時(shí)關(guān)井，每日開關(guān)經(jīng)次數(shù)可達(dá)5次，日生產(chǎn)時(shí)間約10小時(shí)，日產(chǎn)氣1.1 X 10⁴m³，日增氣4000 m³，間歇生產(chǎn)情況穩(wěn)定。

3.3 2019年進(jìn)一步推廣

2019年在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推廣安裝間開系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)10口低產(chǎn)低效井進(jìn)行安裝試驗(yàn)，裝置有效率達(dá)到100%，平均有效單井時(shí)率提高29%，日增氣1.44 X 10⁴m³，累計(jì)增氣60.14 X 10⁴m³。

根據(jù)目前應(yīng)用試驗(yàn)效果分析，6口井平均日生產(chǎn)時(shí)間提高7.2小時(shí)，日增氣1.23 X 10⁴m³。

3.4 間開系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析

氣井安裝智能間開系統(tǒng)的應(yīng)用，有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了單井的生產(chǎn)時(shí)率?，F(xiàn)場(chǎng)安裝12口井智能裝置后，日增氣2.34 X 10⁴m³，日增效2.28 萬元，項(xiàng)目投資回收期為79天，目前投入產(chǎn)出比為1:1.9，效果顯著。

4、結(jié)論與建議

1. 自動(dòng)間開系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)南八仙氣田氣井開關(guān)井自動(dòng)控制，不需人員到井口操作，大大節(jié)省了到井場(chǎng)操作開關(guān)井的人力和物力。
2. 自動(dòng)間開系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井口數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控，杜絕開關(guān)井不及時(shí)現(xiàn)象，有利于間歇井產(chǎn)能釋放和氣井壽命的延長(zhǎng)。
3. 自動(dòng)間開系統(tǒng)安裝試驗(yàn)12井次，安裝后日增氣2.34 X 10⁴m³，日增效2.28萬元，項(xiàng)目投資回收期為79天，目前投入產(chǎn)出比為1:1.9，效果顯著。
4. 自動(dòng)間開系統(tǒng)選井時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮氣井所處位置網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是否良好，其次盡量選取壓力恢復(fù)速度快的氣井，以便設(shè)備作用得到充分發(fā)揮。
5. 南八仙氣田個(gè)別偏遠(yuǎn)高產(chǎn)井也可考慮安裝自動(dòng)間開系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)“一井一策”精細(xì)化管理理念。
6. 智能間開系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)達(dá)到增產(chǎn)增效的目標(biāo)起到了明顯作用，能夠滿足南八仙氣田低產(chǎn)低效井的間歇生產(chǎn)，具有很大的推廣價(jià)值，建議在南八仙氣田推廣應(yīng)用自動(dòng)間開系統(tǒng)。

對(duì)于地處非常偏遠(yuǎn)、交通困難的氣井，氣井遠(yuǎn)程操控自動(dòng)間開系統(tǒng)也可以解決氣井遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理問題。

作者：

劉少鵬¹ 李方明² 顏學(xué)剛³ 張毅⁴ 孫曉軍⁵ 劉龑兵⁶

參考文獻(xiàn)

• 蘇里格氣田低產(chǎn)低效井差異化管理對(duì)策.天然氣工業(yè).2016，36（11）:28-36
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