氣舉排液優(yōu)化設(shè)計及在油氣井復(fù)產(chǎn)的應(yīng)用

作者：何信海1，于艷濤2，向耀權(quán)3 (1．大慶油田有限公司采油四廠；2．大慶油田有限公司海拉爾勘探開發(fā)指揮部，黑龍江大慶163312；3．中簿瀨湛江分公司研究院)
關(guān)鍵詞：氣舉排液；單點注氣；臨界攜液流量；連續(xù)氣舉；誘噴氣舉
中圖分類號：TE355．3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7981(2013)10一0049—02

摘要

針對氣舉排液多點注氣的問題，根據(jù)氣舉井筒流態(tài)的變化，按照不同氣舉方式，對卸栽閥、工作閥、注氣量等氣舉參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合產(chǎn)能方程，編制了氣舉排液軟件，此軟件方案應(yīng)用于青海 油田某氣井的復(fù)產(chǎn)取得了成功。

氣舉排液是油氣井復(fù)產(chǎn)的重要手段，包括連續(xù)氣舉和間歇誘噴復(fù)產(chǎn)氣舉，二者在井筒卸載階段相似，但是在穩(wěn)定注氣階段不同，設(shè)計理念上存在著差別；目前氣舉排液所有參數(shù)沒有區(qū)分連續(xù)氣舉和誘噴氣舉，實際應(yīng)用中常常出現(xiàn)多點注氣，卸載失敗的問題，本文根據(jù)氣舉井筒流態(tài)的變化，按照單點注氣的原則，對氣舉排液的啟動閥、工作閥參數(shù)、注氣量等氣舉參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。

1 氣舉排液參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

1.1 注氣量設(shè)計注氣量設(shè)計，分為兩部分：
①氣舉卸載階段：連續(xù)氣舉和誘噴氣舉注氣量設(shè)計相同，此時地層不產(chǎn)氣或產(chǎn)少量氣，井筒液柱的卸載主要依靠地面注入氣體，注氣量要保證連續(xù)攜液，根據(jù)油氣井?dāng)y液理論，卸載井筒液柱的最低注氣量是臨界攜液流量[1]，計算式為：

式中： q_gingstart為卸載階段注氣量，10⁴m ³/d； λ為不同的臨界流量方法系數(shù)，Turner方法為5.5，李閩方法為2.5； σ-氣液表面張力，N/m；ρ_g——分別為液體，氣體實際密度，kg/m³；p、T——分別為壓力(MPa)，溫度(K)；A——油管橫截面積，m²；
②穩(wěn)定注氣階段；井筒液柱已經(jīng)卸載成功，地層已經(jīng)產(chǎn)氣，誘噴氣舉無須再注氣，連續(xù)氣舉繼續(xù)注氣，繼續(xù)注氣目的是保證地層產(chǎn)出液被連續(xù)攜帶出井筒，注氣量與地層產(chǎn)氣量之和要大于等于臨界攜液流量，穩(wěn)定階段注氣量計算公式為：

q_gingstable = q_gingstart - q_st ---（2）

式中：q_gingstable為穩(wěn)定階段注氣量，10⁴m³/d；q_st地層產(chǎn)氣量，10⁴m³/d。
1．2工作閥設(shè)計
工作閥越深，氣舉排液能力越強，同時所需要的注氣壓力也越高；由于工作闋是最終穩(wěn)定注氣點，井筒流出與地層流入的長期穩(wěn)定協(xié)調(diào)是首要考慮因素，結(jié)合油氣井產(chǎn)能方程，在地面氣舉設(shè)備舉升能力基礎(chǔ)上，采用節(jié)點分析方法[2]確定工作閥深度，具體方法如下：
①根據(jù)產(chǎn)能方程作油管流人曲線；
②根據(jù)地面注氣能力作環(huán)空套管流出曲線；
③兩條曲線的交點作為工作閥深度，一般地，考慮過閥壓差，實際工作閥深度要向上移100m左右。
1．3卸載閥設(shè)計
氣舉成功的關(guān)鍵是保證井簡單點注氣，按照單點注氣的原則，卸載閥參數(shù)設(shè)計必須考慮兩個特征：
①從上而下，地面注氣壓力逐級降低。
②下一級氣舉閻的打開建立在上一級閥的關(guān)閉基礎(chǔ)上。
1.3 1卸載閥充氣壓力設(shè)計
卸載周充氣壓力與閱深度處的打開壓力有關(guān)，打開壓力受井筒內(nèi)油管壓力控制：氣舉卸載時，井筒內(nèi)閥以上的液柱井筒流態(tài)經(jīng)歷：純液柱——泡流——段塞流——霧流的變化過程(3)。當(dāng)并筒為純液柱時，油管壓力最大，卸載閥所需打開壓力最??；當(dāng)井筒為霧流時，油管壓力最小，卸載周所需打開壓力最大。卸載閥最大、最小打開壓力分別為：

1.3.2 卸載閥地面注氣壓力設(shè)計
因為卸載閥是逐級關(guān)閉的，地面注氣壓力也是逐漸下降的，為了保證下級卸載閻打開時本級卸載閥及時關(guān)閉，注氣壓力應(yīng)處于本級卸載閻打開壓力和下級閥打開壓力之間： 對于第一級閥，卸載閥打開壓力為氣舉設(shè)備提供的最大注氣壓力p_1ing，第二級閥打開壓力為p_1ing：

公式中：△p1——卸載閥閥距，MPa；k——是閥系數(shù)，k=A_v/A_b; 所以： 一級閥地面注氣壓力p₁:p_2ing≤p₁≤p_1ing
二級閥地面注氣壓力P₂：p_2ing≤p₂≤p_2ing依此類推。

由于設(shè)計的注氣壓力是一個范圍值，增強了氣舉排液的可操作性，只要調(diào)控地面注氣壓力低于下級閥打開壓力，本級卸載閣關(guān)閉，實現(xiàn)了氣舉排液的單點注氣。
1.3.3 卸載閥下入深度設(shè)計
①一級卸載閥下入深度： 一級閥注氣時，在注氣壓力下，油管液面可能會上升到井口，一級閥下深分兩種情況：
A、油管液面不到井口，計算公式如下：

B、油管液面到達井口，計算公式如下：

h1 = 10⁶ (p_1ing - p_wh - △p ) / (ρLg) ---(9)

②其他卸載閥下入深度： 卸載閥下入深度受到氣舉閥前后的壓差作用，計算公式如下：

式中：h_st——油管靜液面深度，m；p_wh——井口油壓，MPa；d_t、d_c—分別為油管、套管直徑，m； p_cN——地面注氣壓力下，在閥位置處的套管壓力，MPa；p_t(N-1)min——閥下深處的最小油管壓力，MPa；h(N-1)——上一級閥的下深，m。
計算的卸載閥下入深度要小于等于工作閥下深。
卸載閥的下深與地面注氣壓力相互影響，不同的地面注氣壓力決定不同的卸載閥下深，卸載閥下深又影響著地面注氣壓力。因此需要迭代求解地面注氣壓力和閥下入深度。

2 氣舉排液應(yīng)用

在氣舉參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)能方程和垂直管流壓力計算方法，采用VB程序語言，編制了氣舉排液優(yōu)化設(shè)計軟件。軟件應(yīng)用于X。氣井排液取得了成功。
X1氣井是國內(nèi)某氣田的一口氣井，井深1220m，無阻流量28×10⁴m³/d，平均日產(chǎn)水25m³/d，日產(chǎn)氣0.8×10⁴m³/d，2009年末積液停產(chǎn)，井筒液柱高度達600m；為了恢復(fù)X1氣井產(chǎn)能，2010年對X1氣井進行氣舉排液。采用氣舉優(yōu)化設(shè)計軟件設(shè)計排液方案，如圖1和表1：

圈1 X1井氣舉采油設(shè)計方案

根據(jù)氣舉方案，X1氣井進行了換管柱氣舉排液施工。氣舉旅工時，調(diào)節(jié)地面注氣壓力在6.85MPa，調(diào)節(jié)注氣速度12.5m³/min(1.75×10⁴m³/d)，井口氣液交替噴出，注氣一段時間后，降低注氣壓力到6MPa，井口連續(xù)出現(xiàn)氣液噴出，液量不斷增大，同時地面氣量明顯高于注氣量，氣井長時間連續(xù)出氣，氣井復(fù)產(chǎn)成功，并且保持了一年左右的穩(wěn)定生產(chǎn)期。

3 結(jié)束語

多點注氣是氣舉排液中經(jīng)常遇到的問題，氣舉排液要求快速地排除井筒積液，卸載閥參數(shù)的設(shè)計和注氣壓力的設(shè)計是保證井簡單點注氣的關(guān)鍵，本文提出的以穩(wěn)定狀態(tài)時的節(jié)點分析方法設(shè)計工作閥參數(shù)，以氣井舉空時的霧流狀態(tài)來設(shè)計卸載閥的參數(shù)的氣舉方法，避免了氣舉卸載過程中的多點注氣，設(shè)計方法可同時應(yīng)用于連續(xù)氣舉和誘噴氣舉。

[參考文獻]
1 向耀權(quán)，辛松，何信海，等．氣井臨界攜液流量計算模型的方法綜述[J]．中國石油和化工，2009，15(9)：1～5．
楊川東．采氣工程[M]．北京：石油工業(yè)出版桂，1997．
汪海，鮑志強，欒艷春，等．氣井氣舉閥氣舉排液采氣工藝參數(shù)設(shè)計研究口]．天然氣勘探與開發(fā)，2005，28(2)：1～5．

作者： 何信海， 于艷濤， 向耀權(quán)
作者單位： 何信海(大慶油田有限公司采油四廠)， 于艷濤(大慶油田有限公司海拉爾勘探開發(fā)指揮部,黑龍江 大慶,163312)， 向耀權(quán)(中海油湛江分公司研究院)
刊名：內(nèi)蒙古石油化工

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