气举采油模拟试验系统设计方案

李 垚，梁升平，赵晓龙，邢有为

（1.长庆油田分公司第六采油厂，陕西榆林 718606；2.渤海装备钻采装备销售公司，天津 300280；3.海洋石油工程股份有限公司，天津 300450）

0 引言

气举采油是把一定量的高压天然气通过油套环空经气举阀连续不断地注入油管，在油管内与井液充分混合形成混合流体，从而降低井液密度，能在较低的地层压力条件下将混合井液举出，达到举升采油的目的。气举采油因管理方便、操作成本低、产量调节灵活等优势，以及对海上采油、斜井、含砂、含气较多和含有腐蚀性成分的油井良好的适应性，被更多地选择，正在全球越来越广泛地应用。做好我国自有的气举技术品牌，达到性能可靠、质量优良、技术先进，气举配套工具是非常重要的一环。一项优秀产品的开发，离不开对其各个性能指标的试验和检验，因此，建设研制气举采油井下工具性能试验系统是非常有必要且迫切的。它不仅能满足我国油田内外业务迅速发展和油气生产低成本高效开发的需求，还能应对气举采油技术在新领域应用方面的挑战，迫切需要建设和完善气举试验基地，提升气举采油工艺技术及气举配套工具研发能力，加快科技成果转化与产业化发展。

1 试验系统依据的标准规范

试验系统依据的标准规范主要有SY/T 5810—2003《连续气举采油井设计及施工作业》、SY/T 6644—2018《使用注入压力操作阀的连续气举井设计推荐作法》、SY/T 6401—1999《气举井下装置》、SY/T 5871—1993《丢手可钻封隔器》、SY/T 5106—2019《油气田用封隔器通用技术条件》和SY/T 6400—1999《气举阀性能试验方法》。

2 试验系统规划方案

通过对现有气举工艺模拟系统的试验设备、地面气液流程、提升装置和井口设备等的改造升级和配套完善，可实现气举新工艺试验功能，如间歇气举采油工艺、柱塞气举采油工艺、喷射气举采油工艺和双管气举采油工艺，实现气举采油工艺过程模拟、录取气举采油参数，同时也可以对气举工具进行井下环境模拟和性能参数测试。

利用气举室外模拟试验井可进行的气举试验见表1。

表1 室外模拟试验井试验项目

3 试验系统组成

连续气举采油工艺就是将高压气体连续不断地注入井筒，通过气液混合来降低井筒中流体密度，从而降低井底流压，在井底形成足够的生产压差，使油气连续流出并举升至地面，达到开采目的。

气举模拟试验系统由模拟试验井（图1），以水、氮气为介质的模拟地面供液供气系统，相应的动力系统和储存系统，一套完整的由计算机测控的自动化控制系统组成。其中，实验数据由计算机自动收集、分类、处理并自动生成试验报表，装备具备了自动化、数字化、智能化的功能；主要试验装置为积木式组件设计，通过简单追加功能可组成其他用途的试验装置。除了可完成对井下工具的测试外，还可进行一般的注、采工程工艺试验，对一些特殊研究课题也提供了一个基本框架，只需加以调配，即可达到试验要求。

图1 气举模拟试验井

3.1 室外气举工艺模拟试验井

井控中心1 口300 m 深教学实验井，1 口600 m 深教学实验井，井身尺寸7″（17.78 cm）和9″（22.86 cm），改造后配套井下供液供气旁通管、井口设备和提升装置等。

利用室外试验井模拟实际油井工况，可进行连续气举采油工艺模拟试验研究。通过改造和配套完善后可以：①实现其他气举采油试验项目；②实现其他无杆泵采油工艺、采油方式模拟试验研究；③满足不同规格井下工具工作性能测试要求。

通过开展多种气举模拟试验，可模拟气举采油工艺过程，录取气举采油主要工艺参数，从而对气举设计计算参数进行验证和修正，并对现场气举工况诊断技术进行验证。

3.2 供液供气系统

本模拟试验需要注入试验井的液体和气体分别由一套供液系统和一套供气系统提供，供液量和供气量由计算机测控系统控制（图2）。

图2 模拟试验工艺流程

在模拟井筒中按试验规程下入连续气举采油完井管柱，配套连接好地面及井口设备，井筒中先由供液系统注入一定设计要求的水量，即达到一定高度的动液面，再由供气系统按设计的注气量和压力从油套环空注入井筒，启动模拟井逐级卸载并达到稳定的出液状况。在地面配套控制、计量和测试设备进行参数录取，井下下入传感器等监测设备进行数据记录，最后所有记录的试验数据均通过计算机测控系统传入计算机中进行分析处理。

3.3 提升系统

提长系统由井架、悬吊系统、提升动力源和绞车组成，主要完成模拟试验时工艺管柱的起下。

4 工艺模拟试验的计算机测控系统

计算机测控系统主要完成对试验装置载荷、机械力、液压力、流量等参数的测量和控制，旋转时线速度、角速度的测量和控制，上下移动时位移和速度的测量和控制，并完成所有试验项目数据采集，试验结果线图和报表的生成，试验过程动画显示，根据试验内容设置机械装置的安全参数、工况监测和报警后的自动安全处理。

试验过程可以通过测控计算机实现自动控制、实时数据采集和处理，也可以通过仪表柜的电动开关手动控制。

5 结束语

近年来气举采油技术的应用范围逐步扩大，我国气举技术的服务领域已从吐哈油田推广应用到塔河、塔里木、克拉玛依、青海、玉门、长庆、冀东和中海油平湖等9 个油田和国外哈萨克斯坦、苏丹等多个国家，并且随着油田海外油气业务的迅速扩大、气举工艺及井下工具技术的不断提升，将为我国在气举采油方面带来更加广阔的国内外市场。

气举采油井下工具测试系统的建成，将为未来气举新技术、新课题的研发提供强大的技术试验平台。利用该测试系统基础平台，通过研究试验开发出新的气举技术，并将成果应用推广服务于国内外油田市场，且以合理的费用追求市场效益最大化，为低成本气举采油技术在油田现场广泛应用打下坚实的基础，大幅提高气举技术现场应用的成功率，为油田带来可观的经济效益。