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智能间开系统在南八仙气田的研究与应用

1 摘要

随南八仙气田深入开发，低产低效井和间歇生产井数量呈逐年增加趋势，现场仅依靠人工开关井耗费大量人力物力，给后期气田稳产增效造成巨大压力，井口智能间开系统能实现远程监控，通过精准控制时间或压力合理开关井，提高单井生产时率，达到“一井一策”的精细化管理目标，同时降低了职工劳动强度。

2 智能间开装置工艺原理与适应性分析

2.1自动间开控制系统的功能

智能间开控制系统主要应用于井口的间歇开关和流量、压力调节功能，可以实现远程测控井口的油压套压数据采集，井口阀门的启闭和开度控制。可以远程人工开关控制阀，也可以根据油套压的参数、或定时来实现自动启闭控制阀，实现对井口的流量和压力控制。采用太阳能供电，实现电动控制阀、无线油套压变送器的数据采集、太阳能充放电控制和远程数据双向传输功能。可以实现远程无线和本地有线操控工作模式。

2.2自动间开控制系统的构成

2.2.1、高压差防冻细分调节阀用来实现对气井的开启/关闭/ 流量压力的调节，同时可以防止冲击损坏，节流冻堵，适用于南八仙气田的间歇生产控制。

2.2.2、集成式大推力执行器用来推动阀门的阀杆，按照指令要求来推拉阀杆实现阀门的启闭和开度控制。

2.2.3、太阳能电源系统配备150AH 24V的高性能低温卷绕式蓄电池，120W单晶硅太阳能板，倍压电路和实现充电过压保护和放电欠压保护的充放电控制器。可完成36小时无太阳的情况下对系统的电源支持。

2.2.4、数据采集和远程通信系统在采气树的原油套压力变送器通过三通接头接上无线的自带太阳能板和低温电池的压力变送器，通过LoRa通信方式实现对井口油压/套压压力的实时采集。远程GPRS网络通信控制系统包括远程测控功能的网关/控制器，可通过网络控制平台实现对井口油套压数据和阀门开关状态的监测、设置间开参数、选择间开方式和控制阀门的启闭开度。

2.3自动间开控制系统的原理

油压套压变送器通过Lora系统，把油套压数据发送到控制器。用户在远传的网络终端设置间开参数，间开参数通过云服务器，中移动的GPRS网络，信号塔传送至网关和控制器，控制器的软件把油套压数据和间开参数进行计算，向电动调节阀发出驱动电压，驱动阀门按照间开控制模式进行启停，以实现间歇生产。

间开控制系统原理

2.4自动间开控制系统的适用性分析

气井远程操控自动间开系统，适用于以下低产、躺停气井的持续稳产：地层能量降低，不能连续自喷生产；产气量不足以携液，导致气井水淹低产或停喷；致密气藏，超低渗透率，初期产气不能携液，水淹低产或停喷；地处非常偏远、交通困难的气井，气井远程操控自动间歇系统也可以解决气井远程运营管理问题。

3 智能间开装置应用及效果分析

2018年针对南八仙气田低产低效井进行工艺试验研究，通过前期分析，优选仙15井和仙16井进行试验，试验效果较为显著。

3.1 1井效果分析

该井于2018年6月16日安装智能间开装置完成，安装前每日开关井2次，每次生产2小时，日生产时间约4小时，日产气6000 m3/d方，关井最高压力为6.4/8.5Mpa，开井2小时后压力降至3.5/5.2MPa；安装初期手动控制每日开关井3次，每次生产2小时，日生产时间6小时，日产气0.9 X 104m3/d；后期持续优化间开参数，目前该井油压5MPa开井，生产3.5小时关井，每日开井3次，日生产时间约11小时，日产气1.1 X 104m3/d，日增气0.5 X 104m3，间歇生产情况稳定。

3.2 2井效果分析

该井于2018年6月18日安装智能间开装置完成，安装前该井每日开关井2次，每次生产2小时，日生产时间约4小时，日产气0.7 X 104m3，关井最高压力为6.6/7.8MPa，开井2小时候压力将至3.9/6.4Mpa；安装初期手动控制每日开关井3次，每日生产2小时，日生产时间6小时，日产气0.85 X 104m3；后期持续优化间开参数，目前该井油压7MPa开井，生产2小时关井，每日开关经次数可达5次，日生产时间约10小时，日产气1.1 X 104m3，日增气4000 m3，间歇生产情况稳定。

3.3 2019年进一步推广

2019年在前期试验的基础上，进一步推广安装间开系统，针对现场10口低产低效井进行安装试验，装置有效率达到100%，平均有效单井时率提高29%，日增气1.44 X 104m3，累计增气60.14 X 104m3。

根据目前应用试验效果分析，6口井平均日生产时间提高7.2小时，日增气1.23 X 104m3。

3.4 间开系统经济效益分析

气井安装智能间开系统的应用，有效降低了工人的劳动强度及安全风险，提高了单井的生产时率。现场安装12口井智能装置后，日增气2.34 X 104m3，日增效2.28 万元，项目投资回收期为79天，目前投入产出比为1:1.9，效果显著。

4、结论与建议

  1. 自动间开系统可以实现南八仙气田气井开关井自动控制，不需人员到井口操作，大大节省了到井场操作开关井的人力和物力。
  2. 自动间开系统可以实现井口数据远程监控，杜绝开关井不及时现象，有利于间歇井产能释放和气井寿命的延长。
  3. 自动间开系统安装试验12井次，安装后日增气2.34 X 104m3，日增效2.28万元，项目投资回收期为79天，目前投入产出比为1:1.9，效果显著。
  4. 自动间开系统选井时应优先考虑气井所处位置网络信号是否良好，其次尽量选取压力恢复速度快的气井，以便设备作用得到充分发挥。
  5. 南八仙气田个别偏远高产井也可考虑安装自动间开系统，实时掌握生产动态，实现“一井一策”精细化管理理念。
  6. 智能间开系统的应用对达到增产增效的目标起到了明显作用，能够满足南八仙气田低产低效井的间歇生产，具有很大的推广价值，建议在南八仙气田推广应用自动间开系统。

对于地处非常偏远、交通困难的气井，气井远程操控自动间开系统也可以解决气井远程运营管理问题。

作者：

刘少鹏1 李方明2 颜学刚3 张毅4 孙晓军5 刘龑兵6

参考文献