柱塞气举排水采气工艺运行优化
2018-12-12刘丽萍高旺斌李永军李增增
刘丽萍，刘 洋，高旺斌，李永军，韩 娜，李增增，许 均
（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西靖边 718500）
柱塞气举通过建立稳定的气水机械界面举升液体，具有气量要求低、举升效率高、自动化程度高等优势，是低产气井排水采气的主体技术之一。
苏东南区共计开展了175口柱塞气举排水采气工艺，占苏东南区已投产上古气井的24.10%。随着柱塞气举工艺规模逐年扩大，不同气井产能差异较大，柱塞运行管理难度也随之增大。所以，有必要对柱塞气举排水采气工艺进行优化管理[1-3]。
1 柱塞气举排水采气运行优化
1.1 柱塞气举气井效果评价
1.1.1 柱塞气举气井生产动态分析评价 根据气井静态分类、投产时间及生产动态对2017年以前实施的58口柱塞气举气井生产动态进行分析评价。
1.1.1.1 气井静态分类分析
（1）Ⅰ类气井。目前Ⅰ类气井（1口）柱塞实施后生产稳定、单井措施效果良好，后期需持续加大Ⅰ类气井柱塞实施力度，进一步评价柱塞实施效果（见表1）。
（2）Ⅱ类气井。26口Ⅱ类柱塞气井由于Ⅱ类气井自身产能较好，实施柱塞气举后能有效降低套压、气井生产稳定。目前2口气井实施柱塞前套压较高，井筒积液，气井自身能量不足，柱塞无法运行（见表2）。
表1 Ⅰ类气井柱塞实施效果对比
表2 Ⅱ类气井柱塞实施效果对比
（3）Ⅲ类气井。39口Ⅲ类气井柱塞气举整体效果良好，实施后能有效降低套压、生产稳定。 目前4口气井实施柱塞前套压较高、井筒积液，气井自身能量不足，柱塞无法运行（见表3）。
表3 Ⅲ类气井柱塞实施效果对比
表4 气井不同投产时间及生产阶段实施柱塞生产情况对比
理论上Ⅱ类气井产能好于Ⅲ类气井，从柱塞实施后气井生产稳定性及积液井比例得出Ⅱ类气井运行效果好于Ⅲ类气井。
1.1.1.2 投产时间及不同生产阶段实施柱塞分类分析随着苏东南区柱塞示范区的建成，2015年、2016年柱塞气举排水采气规模逐年上升，从不同投产时间及生产阶段实施柱塞的气井生产情况进行对比分析（见表4）。
从表4分析可知：
（1）2014年、2015年投产气井实施柱塞气举工艺后气井生产比2010年、2012年、2013年气井生产更稳定，表明同一阶段实施柱塞气举气井由于投产时间早，气井后期产能递减更突出，影响柱塞实施后气井生产稳定性；
（2）在自然连续生产期内实施柱塞气举的气井比在措施连续生产期实施柱塞气举气井生产稳定。
表5 柱塞实施前气井不同生产阶段情况对比
1.1.1.3 柱塞气举气井不同生产阶段对比 通过对58口柱塞气举气井实施柱塞前自然连续生产期、措施连续生产期、无阻生产期及生产动态对比分析（见表5）。
表6 6口积液柱塞气举气井生产动态对比
从表5分析可知：
（1）同一生产阶段内，后续生产阶段越长，随着产能的进一步释放，实施柱塞后由于井筒积液影响更突出；
（2）自然连续生产期小于1年或自然连续生产期大于2年的气井，后续措施连续生产期大于2年的气井更易出现井筒积液问题，从而影响柱塞运行。
1.1.2 6口积液柱塞气举气井积液原因分析
（1）气井物性分析。6口积液柱塞气举气井中4口气井位于砂体厚度较薄区域，产能递减快，影响柱塞气举措施效果。
（2）生产动态分析。3口气井自然连续生产期在1年内，表明气井产能递减快，进入措施连续生产期时间大于2年，随着产能的进一步递减，井筒积液加剧；3口气井自然连续生产期大于1年，进入措施连续生产期或无阻生产期时间较长（大于3年），产能进一步递减后因井筒积液影响柱塞措施效果（见表6）。
从表6生产动态分析，自然连续生产期短的气井因产能低、井筒积液问题导致柱塞无法正常运行；自然连续生产期较长的气井，由于措施连续生产期过长导致随着产能的释放，自身能量不足导致井筒积液，柱塞无法正常运行。
综上所述，气井砂体较薄、气井产能相对差，而措施生产期或无阻生产期过长，随着产能的进一步释放甚至因井筒积液、气井自身能量不足，导致柱塞无法达到开井条件。
1.2 柱塞气举选井优化及效果评价
通过对2017年以前已实施的58口柱塞气井对比分析，对柱塞选井条件、实施时机选取总结如下：
1.2.1 柱塞选井条件
（1）从气井静态分类考虑，理论上Ⅰ、Ⅱ类气井产能好于Ⅲ类气井角度出发以及生产动态对比分析，应优先选取Ⅰ、Ⅱ类气井实施柱塞，其次为Ⅲ类气井实施柱塞。
（2）柱塞选井的同时考虑气井砂体分布，砂体较薄区域、产能相对较差的气井不建议实施柱塞。
图1 柱塞实施时机优化
图2 载荷因数与柱塞上行速率变化关系曲线图
1.2.2 柱塞实施时机优化
（1）应优先选取投产时间小于2年气井实施柱塞气举；
（2）对于投产时间大于2年气井，考虑气井自然连续生产期长短及措施连续生产期措施效果制定柱塞优化选井程序（见图1）。
1.2.3 优化后实施效果评价 本着持续在Ⅰ类气井和水平气井中开展柱塞气举排水采气试验，以获取更多生产数据评价柱塞实施效果为原则，结合柱塞优化选井条件，2017年在26口气井开展柱塞气举，柱塞实施后井均套压由实施前6.92 MPa降至3.74 MPa，产气由实施前 15.72×104m3/d上升至 17.91×104m3/d，产水由实施前8.64 m3/d上升至13.90 m3/d，柱塞气举排水采气措施效果明显。
1.3 柱塞气举气井管理优化
1.3.1 柱塞气举气井管理
（1）根据柱塞运行阶段划分，分析优化阶段运行参数，引进柱塞气举生产制度的载荷因数计算方法，降低了调参工作量（见图2）。
当载荷因数小于57%时，达到柱塞顺利启动上行条件，即开井初始条件；通过《气举手册》可知柱塞上行速度在3.81 m/s～5.08 m/s气举效率最高，从而得知气井载荷因数保持在38%～47%时，气举效果最佳，即最佳开井优化条件。
（2）为避免同一井场的柱塞井井间运行时油压互相抑制，开井输压波动大、容易对柱塞井产生回压等影响，通过制度调整错时开、关井，提高措施有效率。
（3）随着气井产能的降低，为提高柱塞有效率。将2017年前实施的58口柱塞气举气井按照投产时间、产能差异分为3类进行管理。其中Ⅰ类气井日跟踪、周分析，及时调整生产制度，预防井筒积液严重；Ⅱ类气井每3天跟踪1次，及时优化生产制度，提高柱塞举升效率；Ⅲ类气井每周跟踪1次，做好效果分析，提高运行时率。
1.3.2 完善柱塞气举排水采气远程控制系统功能 随着柱塞气举气井规模化的应用，柱塞气举分类管理思路逐步成熟，为满足气井可视化分类管理需求，逐步完善远程控制系统管理功能，以实现柱塞气举气井个性化管理，从而使得重点井更加突出、便于管理。
1.3.3 建立柱塞气举气井管理手册 柱塞气举装置需要勤于管理、科学高效管理，主要从运行管理和维护管理两方面着手，形成《柱塞气举装置运行管理制度》、《柱塞装置维护管理制度》，通过专人定员管理、分类管理、明确维护保养内容、保养周期等，确保柱塞高效运行。
1.4 柱塞气举装置工艺优化
（1）将电磁阀由水平安装调整为垂直安装。借助重力，减小液体、砂砾在泄压孔内存积，避免昆虫在泄压孔内产卵，可降低电磁阀失效概率。
（2）将油压压力变送器水平安装改成垂直安装，有效解决柱塞气井排液过程中因气温较低导致油压取压孔冻堵，引起油压测量波动严重的问题，提高柱塞运行效率。
2 结论
（1）随着柱塞气举的运行，气井产能逐步递减，柱塞气举生产制度也需要优化设计。
（2）气井实施柱塞后措施效果受气井静态分类、气井投产时间影响，Ⅰ类、Ⅱ类气井实施柱塞后生产比Ⅲ类气井更稳定，投产时间小于2年气井实施柱塞后生产更稳定。
（3）制定了柱塞气井选井优化程序及分类管理思路，对提升柱塞举升效率及经济产出比具有指导意义。
