页岩气柱塞举升排水采气工艺技术研究与应用

蔡龙浩

摘要：目前页岩气油管生产井占比较大、低压低产井数持续增加、产水量逐月升高，保证排水采气工艺的稳定运行、提高排水采气效果是今后页岩气井稳产的关键，因此本文着重对页岩气柱塞举升排水采气工艺进行技术研究。通过总结已开展柱塞举升工艺生产井运行情况，形成了柱塞举升工艺参数设计以及柱塞举升工艺工况诊断方法，建立了柱塞举升工艺从参数制定到运行稳定的全周期保障体系。

关键词：柱塞举升;参数设计;工况诊断

页岩气井已进入油管生产、排水采气阶段，表现为“低压低产井数多、产气量占比大、产水量高”三个特点。随着低产低效产水气井的逐渐增加，柱塞举升排水采气工艺将会成为页岩气井日产生产过程中的重要措施，本文通过开展柱塞举升工艺参数设计与工况诊断，以提高低成本排水采气工艺的应用效果。

1柱塞举升工艺参数设计

1.1开关井时间模拟

（1）开井时间计算-柱塞上行时间

开井阶段，将柱塞与液体看作一个整体，在井筒内做初速为0的变加速向上运动，主要受柱塞与液体重力、柱塞下端气体压力、柱塞上端气体压力、管壁摩擦力，为方便计算简化为匀加速运动：

（2）关井时间计算-柱塞下行时间

关井阶段，柱塞分别在气体和液体中做初速为0的变加速向下运动，主要受柱塞重力、浮力以及管壁间的摩擦力作用，满足牛顿第二定律：

1.2续流时间设置

柱塞举升续流时间设置主要有两种方法，即定量法和定压法。

定量法是利用计算当前压力、温度下的瞬时临界携液流量，并用流量计监控瞬时产量情况，若瞬时产气量低于瞬时临界携液流量关井，如图1所示。

定压法是根据柱塞开井过程中套压的增加量设置关井时间，当套压变化超过预设值时系统自动关井，如图2所示。

2柱塞举升工艺工况诊断

7月25日3点54分关井，5点13分计算载荷因数为0.65，开井柱塞未到達井口，判断积液高度又增加15m。8点13分关井，10点12分计算载荷因数为0.36，开井柱塞运行正常，并陆续带出大段积液。16点30分由于达到设定关井时间，但井口依然处于排液阶段，关井后未排出的液体回落，如图3所示。

17点57分再次开井，开井前计算载荷因数为0.78，柱塞未到达井口分析原因由于上次关井积液回落造成关井油压降低。但是开井后3分钟系统出现了误判断柱塞到达井口，且当天单量数据不准，综合导致了未及时发现柱塞运行异常，后又将工作制度调整为常开造成井底持续积液。19点10分放喷未达到效果，反而使井底积液进一步加剧，导致后续措施依然无法实现复产，如图4所示。

3结论与建议

（1）柱塞举升工艺具有自动化程度高、生产周期长、绿色环保、运行成本低等优势，适合页岩气井高效、低成本开发;

（2）形成了包括运行及续流时间设置柱塞举升工艺参数设计方法，;

（3）开展了柱塞举升工况诊断技术研究，利用油套压和产量综合诊断气井生产状况.

参考文献：

[1]汪崎生.柱塞气举特性分析 [J].江汉石油学院学报，2010（9）：61-64.

中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院 辽宁 盘锦 124000