柱塞气举采油技术在吐哈油田的研究与试验

1、Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院吐哈石油工程技术研究院吐哈石油工程技术研究院20072007年年9 9月月Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院汇报提纲汇报提纲一、吐哈油田开发问题及技术需求一、吐哈油田开发问题及技术需求二、柱塞气举概述二、柱塞气举概述三、典型应用三、典型应用四、结论及认识四、结论及认识Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院一、吐哈油田

2、开发问题及技术需求一、吐哈油田开发问题及技术需求主要存在问题主要存在问题低产连续气举举升效率下降低产连续气举举升效率下降 部分气举井单井产量低于部分气举井单井产量低于20m3/d，注入气液比上升，注入气液比上升高达高达600m3/m3以上，举升效率较低。以上，举升效率较低。 开展外加气源柱塞气举研究，大幅降低滑脱损失，提开展外加气源柱塞气举研究，大幅降低滑脱损失，提高低产、低效气举井举升效率高低产、低效气举井举升效率Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院 吐哈油田原始气油比高、泡点压力高，随油田开发，地吐哈油田原始

3、气油比高、泡点压力高，随油田开发，地层压力下降，油井生产气油比上升层压力下降，油井生产气油比上升,温米油田平均气液比达到温米油田平均气液比达到350520m3/m3,部分油井更高达部分油井更高达800m3/m3以上。高气液比造以上。高气液比造成有杆泵泵效下降，防气难度上升，气液比成有杆泵泵效下降，防气难度上升，气液比500m3/m3以上油以上油井，其平均泵效小于井，其平均泵效小于30%，造成有杆泵开发效果变差。，造成有杆泵开发效果变差。主要存在问题主要存在问题高气油比油井有杆泵举升效率低高气油比油井有杆泵举升效率低 开展适用于高气油比油井的本井气柱塞气举采油技术研究，开展适用于高气油比油井的本

4、井气柱塞气举采油技术研究，提高高气油比油井产量提高高气油比油井产量一、吐哈油田开发问题及技术需求一、吐哈油田开发问题及技术需求Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院主要存在问题主要存在问题气井井底积水，造成气井减产、停产气井井底积水，造成气井减产、停产 丘东气田为高凝析油深层气田，凝析油含量高，泡沫排丘东气田为高凝析油深层气田，凝析油含量高，泡沫排水效果不佳，泡排剂用量增加，排水成本上升。水效果不佳，泡排剂用量增加，排水成本上升。 开展适用于深井气井排水的本井气柱塞气举技术，降低排开展适用于深井气井排水的本井气柱塞

5、气举技术，降低排水成本。水成本。一、吐哈油田开发问题及技术需求一、吐哈油田开发问题及技术需求Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究 柱塞气举技术是气举采油技术系列之柱塞气举技术是气举采油技术系列之一。它是通过利用油井气层的气体（或一。它是通过利用油井气层的气体（或外加气源气体）推动井下柱塞，举升油外加气源气体）推动井下柱塞，举升油层液体的一种间歇举升方式。柱塞在被层液体的一种间歇举升方式。柱塞在被举升液体和高压气体之间起分隔作用，举升液体和高压气体之间起分隔作用，以减

6、小气相和液相的滑脱损失，从而提以减小气相和液相的滑脱损失，从而提高油井的举升效率。根据气源的不同，高油井的举升效率。根据气源的不同，柱塞气举技术分为外加气源气举和本井柱塞气举技术分为外加气源气举和本井气柱塞气举。气柱塞气举。 1、技术原理、技术原理Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院2、技术特点、技术特点1、井下运动件少、故障率低；、井下运动件少、故障率低； 2、不起油管就可对柱塞进行检修，、不起油管就可对柱塞进行检修，检修费用低，运行成本低；检修费用低，运行成本低； 3、柱塞的机械擦拭动作阻碍了蜡的、柱塞的机械

7、擦拭动作阻碍了蜡的形成，防蜡效果非常明显，可以节约形成，防蜡效果非常明显，可以节约清蜡费用；清蜡费用； 4、柱塞的存在减少了液体的滑脱损、柱塞的存在减少了液体的滑脱损失，提高了举升效率；失，提高了举升效率； 5、适应腐蚀环境；、适应腐蚀环境； 6、占地少，无污染，适于居民区和、占地少，无污染，适于居民区和海上油田的开采。海上油田的开采。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院3、柱塞气举系统组成、柱塞气举系统组成地面控制系统：控制油井的地面控制系统：控制油井的间歇特性，

8、捕捉柱塞。间歇特性，捕捉柱塞。井下举升管柱：安装井下举井下举升管柱：安装井下举升设备。升设备。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究主要研究内容：主要研究内容： 1、工艺设计研究；、工艺设计研究； 2、地面控制系统设计；、地面控制系统设计； 3、井下管柱及配套工具研制。、井下管柱及配套工具研制。Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研

9、究内容柱塞气举技术条件柱塞气举技术条件 最小气液比条件是柱塞气举对气液比的最低要求，由此最小气液比条件是柱塞气举对气液比的最低要求，由此可判定油井柱塞气举方式：本井气或外加气源。可判定油井柱塞气举方式：本井气或外加气源。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院 柱塞气举工艺与连续气举工艺存在较大差异，柱塞气举工艺与连续气举工艺存在较大差异，其主要差其主要差异是由柱塞气举间歇举升特性而决定的。异是由柱塞气举间歇举升特性而决定的。 研究内容研究内容工艺设计工艺设计二、柱塞气

10、举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计柱塞气举节点分析方法技术关键：柱塞气举节点分析方法技术关键： 柱塞循环特性与井筒储集效应的平衡。柱塞循环特性与井筒储集效应的平衡。研究方法：研究方法： 1、柱塞特性数学模型确立；、柱塞特性数学模型确立； 2、井筒储集效应数学模型确立。、井筒储集效应数学模型确立。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石

11、油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计 数学模型利用质量守恒及数学模型利用质量守恒及能量守恒定理。能量守恒定理。agWFWAPPtftttsplugutsplugd)(dplugpluggplugygWFgVW惯(1)、柱塞上行运动的微分方程过程、柱塞上行运动的微分方程过程(2)、柱塞下行运动的微分方程过程、柱塞下行运动的微分方程过程柱塞运动规律研究柱塞运动规律研究二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计柱塞运动规律研究柱塞运动

12、规律研究 通过柱塞井下运通过柱塞井下运动数学模型，可实现动数学模型，可实现井下柱塞运动规律精井下柱塞运动规律精确描述，建立柱塞循确描述，建立柱塞循环的速度环的速度时间、距时间、距离离时间函数关系式，时间函数关系式，确定柱塞循环频率及确定柱塞循环频率及单循环时间等参数。单循环时间等参数。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计 柱塞气举单循环特性，确定了单循环举升液量、柱塞气举单循环特性，确定了单循环举升液量、气量、气液比、举升压力等参数。

13、气量、气液比、举升压力等参数。 以单循环液量作为主以单循环液量作为主敏感参数；敏感参数； 根据柱塞运动数学模根据柱塞运动数学模型为计算基础；型为计算基础； 举升过程中井筒储集举升过程中井筒储集气体全部用于举升，符合气体全部用于举升，符合气体气体PVT方程；方程； 柱塞到达井口的最小柱塞到达井口的最小举升压力条件为模型边界举升压力条件为模型边界条件。条件。 柱塞单循环特性研究柱塞单循环特性研究二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计 柱塞气

14、举单循环特性，确定了单循环举升液量、柱塞气举单循环特性，确定了单循环举升液量、气量、气液比、举升压力等参数。气量、气液比、举升压力等参数。 以单循环液量作以单循环液量作为主敏感参数，以柱为主敏感参数，以柱塞运动数学模型为计塞运动数学模型为计算基础，以柱塞到达算基础，以柱塞到达井口的最小举升压力井口的最小举升压力条件为模型边界条件，条件为模型边界条件，构建柱塞单循环特性。构建柱塞单循环特性。柱塞单循环特性研究柱塞单循环特性研究二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内

15、容研究内容工艺设计工艺设计 井筒储集效应分析建立了液量井筒储集效应分析建立了液量时间、压力时间、压力时时间的函数关系曲线，确定了油井间歇生产能力。间的函数关系曲线，确定了油井间歇生产能力。 井筒恢复代表油（气）井生井筒恢复代表油（气）井生产能力，根据油、气井试井原理产能力，根据油、气井试井原理进行计算，以时间为主变量，结进行计算，以时间为主变量，结合油井实际情况，构建井筒储集合油井实际情况，构建井筒储集模型。模型。 井筒储集效应研究井筒储集效应研究二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈

16、石油工程技术研究院研究内容研究内容工艺设计工艺设计 采用数值迭代，求取柱塞特性与油井供液能力平衡点，采用数值迭代，求取柱塞特性与油井供液能力平衡点，确定柱塞气举最佳工作制度。确定柱塞气举最佳工作制度。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院 柱塞气举地面控制方式主要有三种：注气管线控制、柱塞气举地面控制方式主要有三种：注气管线控制、出油管线控制、注气、出油双控制。出油管线控制、注气、出油双控制。研究内容研究内容地面控制地面控制根据柱塞气举工具类型及油井特点，优选不同的控

17、制方式。根据柱塞气举工具类型及油井特点，优选不同的控制方式。二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容地面控制地面控制双控制系统双控制系统单控制系统单控制系统二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院研究内容研究内容管柱设计及配套工具管柱设计及配套工具卸荷阀卸荷阀注气阀注气阀单流阀单流阀柱塞卡定器柱塞卡定器柱塞柱塞外加气源柱塞气举外加

18、气源柱塞气举本井气柱塞气举本井气柱塞气举二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院主要地面设备主要地面设备 防喷器（包括缓冲弹簧、柱塞捕捉器等）；防喷器（包括缓冲弹簧、柱塞捕捉器等）； 地面控制器（压力传感器、时间控制器及柱塞地面控制器（压力传感器、时间控制器及柱塞传感器）；传感器）； 出油管线控制阀门（电动或是气动）；出油管线控制阀门（电动或是气动）；主要井下设备主要井下设备 柱塞、柱塞下缓冲器、油管卡定器、固定阀柱塞、柱塞下缓冲器、油管卡定器、固定阀 柱塞气举工具分为

19、地面控制类工具及井下工具两类，已柱塞气举工具分为地面控制类工具及井下工具两类，已自主开发了适应自主开发了适应2-3/8、2-7/8油管的柱塞气举工具系列：油管的柱塞气举工具系列：研究内容研究内容管柱设计及配套工具管柱设计及配套工具二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院工具规格工具规格性能参数性能参数捕捉器捕捉器 BZQ-50、BZQ-62可捕捉各种类型柱塞可捕捉各种类型柱塞固定式工作筒固定式工作筒 KPX-111工作压力工作压力35MPa，抗拉载荷，抗拉载荷60t固定

20、式气举阀固定式气举阀 KFG-25.4打开前压力与打开前始漏压力差打开前压力与打开前始漏压力差0.25MPa；关闭压力；关闭压力与关闭后停漏压力差与关闭后停漏压力差0.4MPa。柱塞柱塞 KZS-46、KZS-62具有旁通过液通道；具备实心、旁通两种系列工作。寿具有旁通过液通道；具备实心、旁通两种系列工作。寿命命5000循环。循环。下缓冲器下缓冲器 KHC-50、KHC-62可以通过投捞作业更换；可以通过投捞作业更换； 工作寿命工作寿命3年年油管卡定器油管卡定器 KDQ-50、KDQ-62可以通过投捞作业更换；可以通过投捞作业更换； 工作寿命工作寿命3年年投捞式气举阀投捞式气举阀 KFT-25

21、.4打开前压力与打开前始漏压力差打开前压力与打开前始漏压力差0.25MPa；关闭压力；关闭压力与关闭后停漏压力差与关闭后停漏压力差0.4MPa。偏心工作筒偏心工作筒 KPX-108工作压力工作压力35MPa，抗拉载荷，抗拉载荷60tY453永久式封隔器永久式封隔器工作压差：工作压差：50MPa，耐温，耐温120KDL-94单流阀单流阀密封压力：密封压力：35MPa二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究研究内容研究内容管柱设计及配套工具管柱设计及配套工具Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院吐哈油田柱塞气举

22、主要技术指标吐哈油田柱塞气举主要技术指标1）举升高度：）举升高度：4500m2）适应产量：）适应产量：30m3/d（最大（最大42m3/d）3）气液比条件：）气液比条件：206m3/m3/1000m4）工作寿命：）工作寿命：3年年二、柱塞气举采油技术研究二、柱塞气举采油技术研究Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院三、现场试验三、现场试验1、低产、低效连续气举井柱塞气举接、低产、低效连续气举井柱塞气举接替替S7-12井井2、气井排水采气、气井排水采气W2-1井井3、高气油比油井采油、高气油比油井采油WX3-511井

23、井Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院1、低产、低效连续气举井柱塞气举接替、低产、低效连续气举井柱塞气举接替S7-12井井 S7-12井是一口低产、低效气举井，油井是一口低产、低效气举井，油井日产液井日产液7.5m3/d，含水，含水60%，注入气液比，注入气液比高达高达1786m3/m3，举升效率低下，为了提高，举升效率低下，为了提高油井举升效率开展柱塞气举技术试验。油井举升效率开展柱塞气举技术试验。三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R &

24、; D吐哈石油工程技术研究院1、低产、低效连续气举井柱塞气举接替、低产、低效连续气举井柱塞气举接替S7-12井井三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院1、低产、低效连续气举井柱塞气举接替、低产、低效连续气举井柱塞气举接替S7-12井井三、现场试验三、现场试验试验效果试验效果工艺设计工艺设计Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院1、低产、低效连续气举井柱塞气举接替、低产、低效连续气举井柱塞气举接替S7-12井井三、

25、现场试验三、现场试验 外加气源柱塞气举对气源稳定性造成外加气源柱塞气举对气源稳定性造成一定影响一定影响,S7-12井柱塞举升造成系统压力井柱塞举升造成系统压力波动波动0.3MPa,影响不大影响不大,但规模应用则必须但规模应用则必须考虑压力缓冲，减少系统压力波动。考虑压力缓冲，减少系统压力波动。Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院2、气井排水采气、气井排水采气W2-1井井 W2-1井为吐哈丘东气田一口开发井，该井严井为吐哈丘东气田一口开发井，该井严重积水，采用连续注入发泡剂进行泡沫排水工重积水，采用连续注入发泡剂进

26、行泡沫排水工艺，由于凝析油含量高，不能起到排水的目的，艺，由于凝析油含量高，不能起到排水的目的，油井长期处于停产状态。油井长期处于停产状态。 为复活气井，恢复气为复活气井，恢复气井生产，决定开展柱塞气举试验。井生产，决定开展柱塞气举试验。三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院2、气井排水采气、气井排水采气W2-1井井三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院2、气井排水采气、气井排水采气W2-

27、1井井试验效果试验效果工艺设计工艺设计三、现场试验三、现场试验 该井柱塞气举试验后，排出了井底积液，恢复了生产，取得了一该井柱塞气举试验后，排出了井底积液，恢复了生产，取得了一定的效果，但因该井为气水异层，导致出水量增大，试验结果与设计定的效果，但因该井为气水异层，导致出水量增大，试验结果与设计存在一定差异。存在一定差异。Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院3、高气油比油井采油、高气油比油井采油WX3-511井井 WX3-511 WX3-511井试验前压裂后自喷，日产液井试验前压裂后自喷，日产液8.98.9 m3

28、/d，日产油，日产油7.17.1 m3/d，含水，含水20，生产气液，生产气液比比1200m1200m3 3/m/m3 3。随地层能量降低，产量呈递减趋。随地层能量降低，产量呈递减趋势。为了提高油井产量，决定开展柱塞气举试势。为了提高油井产量，决定开展柱塞气举试验。验。三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院3、高气油比油井采油、高气油比油井采油WX3-511井井三、现场试验三、现场试验Tuha Petroleum R & DTuha Petroleum R & D吐哈石油工程技术研究院3、高气油比油井采油、高气油比油井采