气井可调式井下节流器在神木气田的应用

赵乃鹏，占 赛，徐智昆，冉 婧，王 磊，刘 辉，刘明建

（西安石油大学，陕西西安 710065）

1 神木气田节流器运行现状

2017年神木气田生产气井400余口，其中节流器生产气井300余口，无阻生产气井100余口，节流器生产超过2年气井共有100余口。数据显示节流器入井超过一年后极易存在打捞失败现象，原因分析为神木气田新投产井较多，节流器上部易积液、积砂，时间超过一年后节流器上部积砂过多，造成打捞失败[2]。

2017年神木气田节流器打捞次数为158次，平均单井每年打捞次数为2次，劳动强度及工作量较大。因节流器失效井打捞节流器所占比例较小，气嘴更换、定期打捞所占比例较大，其中因气嘴更换打捞节流器占全年工作量22%，且随着气田的开发气嘴更换更加频繁，开展新型节流器研究，降低因更换气嘴打捞节流器频率成为目前研究重点[3]。

2 方案优选及开展室内试验

2.1 节流器选型

新型节流器以降低节流器打捞频次为目的，达到延长节流器的使用寿命，减少作业次数，缩短作业周期，降低作业成本，避免作业事故风险，提高经济效益的目的。根据神木气田实际情况，分析总结后采用三种方案对节流器进行改造[4]。

（1）方案A：节流器主体不动，更换气嘴采用专业用投送工具投送更换气嘴。

试验结果：更换的气嘴留在节流器的防砂罩内，经多次更换后留在防砂罩里的气嘴较多，对生产有影响，从机构上没法实现取出更换的气嘴（见图1，图2）。

图1 单独更换气嘴型节流器

图2 更换气嘴型节流器气嘴

（2）方案B：偏心轮气嘴仓式，结构类似于左轮手枪子弹的仓轮模式。

试验结果：（1）密封性能不佳，由于偏心轮仓在井下的复杂环境下，增加了偏心轮气嘴仓的密封预紧力，旋转的灵活性和地面比较，容易发卡，如果减小预紧力，灵活性增加了，但密封性能减小。（2）机械结构比较复杂，部分零件加工难度比较大，需配置专用设备，不符合设计加工井下工具，简单、耐用的思路（见图3）。

图3 偏心轮内嵌气嘴组合式节流器

（3）方案C：气嘴套管内大小上下排队式，把气嘴由大到小依次按顺序装在节流器的上中心杆内。

试验结果：中心杆由两部分组成，上部是密封段，下部是失效段，中间有旁通段，当需要变换气嘴时只需要向下撞击最上边的气嘴，最下边的气嘴就进入到失效段，气流通过旁通段进入到上一级气嘴进行节流，依次类推，进行节流器气嘴的多次更换（见图4，图5）。

通过对以上三种方案开展室内试验，方案A与方案B实际操作难度大，结构复杂不容易实现，方案C结构简单，可操作性强，具备实现条件。结合神木气田现场实际，进一步确定气嘴直径调解范围：0.5 mm～10 mm，气嘴直径能够实现双向可逆解调（气嘴由大到小或由小到大，两种调节变化方式）[5]。

图4 下击更换内嵌气嘴式节流器

图5 下击更换内嵌型节流器内嵌气嘴

2.2 节流器密封试验

胶筒在空气中和在油管中的座封状态图（见图6），胶筒的膨胀部位在中间，胶筒在观察槽油管中实现了压缩膨胀，膨胀后的胶筒完全贴附在油管上，保证了张体的密封效果，一方面密封程度高，不会失效，另一方面也不会受到停产或关井所带来的影响。现场试验，将井下节流器放入油管后，先打压座封，然后打开上端，将油管立起，从油管下端试压，当压力升至35 MPa时，井下节流器仍然密封良好不渗不漏。

图6 节流器地面密封性试验

2.3 节流器投捞试验

节流器投捞采用的是钢丝作业的形式，其具体过程分为如下几步：（1）做好测量及通井工作，并将相关设备工具同钢丝作业组配到一起形成工具串，包括节流器、投送工具、震击器、加重杆、绳帽等。（2）投送节流器，使用卡瓦固定节流器，然后断开连接位置的钢销钉，胶筒实现坐封。（3）做好检验工作。打压30 MPa，如果30 min以内没有出现异常情况则证实其密封性能可靠。（4）打捞节流器。使用专用的打捞工具，打捞头与节流器勾住之后上提卡瓦，使卡瓦松弛，这时打捞头会挤压中心杆，使胶筒回缩，进而上提钢丝完成节流器的打捞工作。将上述工作重复试验了三次，其成功率为100%，即证实了井下节流器的合理性，满足现场施工的需要。

2.4 气嘴更换试验

现场开展气嘴更换试验，在进行50次的模拟试验中成功率达到100%。

3 现场应用效果评价

3.1 工作原理

该节流器工作原理，即下井前在节流器内提前装入三种通径规格的喷嘴（由下及上喷嘴通径依次增大）。 然后根据后续作业需要，当需要增大过气通径时，从上端通过钢丝作业下击完成喷嘴的更换（见图 7）[6]。

图7 下击内嵌气嘴式节流器结构示意图

依据室内试验所得的技术指标和气井无阻流量及现在生产情况，计算气井最大合理配产气量，进行气井节流器气嘴调节试验，选取双AB-1井等三口井作为试验气井（见表1）。

表1 试验井生产数据

3.2 应用效果评价

2017年9月8日双AB-1井投放新型可调气嘴式节流器成功，预装气嘴分别为2.5 mm/3.2 mm/3.8 mm，9月20日将气嘴调换至3.2 mm生产，调产成功，10月10日将气嘴调换至3.8 mm生产，调产成功，生产平稳（见表 2）。

表2 双AB-1井试验数据表

2017年9月8日双AB-2井投放新型可调气嘴式节流器成功，预装气嘴分别为2.9 mm/4.1 mm/5 mm，9月20日将气嘴调换至4.1 mm生产，调产成功，10月10日将气嘴调换至5 mm生产，调产成功，生产平稳（见表 3）。

表3 双AB-2井试验数据表

新型可调式节流器本体内在下井前已装入三个不同内径的喷嘴，（调产需要时可下砸喷嘴）不需要反复更换节流器来调节产量增加排水能力，相对降低了投捞的成本。同时由于投放时卡瓦收于本体内（直径为56 mm），不会因为在投放过程中遇轻微遇阻后产生误坐封，投放更为容易。打捞时，胶筒解封，胶筒有回缩空间，胶筒与油管内壁摩擦力小；有效排水，减少节流器上方积液对打捞影响，打捞也更为容易。在此技术上，胶筒材料选用四氟碳氢聚合物，耐高压、耐高温、耐天然气与凝析油腐蚀，使用寿命在一年以上[3]。

3.3 效益评价

以双AB-2井为例：因调产需要更换气嘴3次，浪费大量人力。神木气田2017年调产井占节流器总井数的29%，为34口，以每口井更换气嘴2次计算，可节约成本。随着气田开发的进行，调产井日益增多，更换节流器气嘴的成本日益增加，可调式节流器有效的延长节流器的使用寿命，减少作业次数，缩短作业周期，降低作业成本，避免作业事故风险，达到降本增效的目的。

4 结论

（1）下击内嵌气嘴式节流器通过降低节流器打捞频次，有效降低劳动强度及作业风险。

（2）下击内嵌气嘴式节流器通过新型的结构设计，易于投放打捞，且延长了本体的使用寿命。

（3）新型节流器的成功投用，有效的降低了神木气田气井生产过程中的作业成本。