气举排液优化设计及在油气井复产的应用
作者：何信海1，于艳涛2，向耀权3 (1．大庆油田有限公司采油四厂；2．大庆油田有限公司海拉尔勘探开发指挥部，黑龙江大庆163312；3．中簿濑湛江分公司研究院)
关键词：气举排液；单点注气；临界携液流量；连续气举；诱喷气举
中图分类号：TE355．3 文献标识码：A 文章编号：1006—7981(2013)10一0049—02
摘要
针对气举排液多点注气的问题，根据气举井筒流态的变化，按照不同气举方式，对卸栽阀、工作阀、注气量等气举参数进行优化设计，结合产能方程，编制了气举排液软件，此软件方案应用于青海
油田某气井的复产取得了成功。
气举排液是油气井复产的重要手段，包括连续气举和间歇诱喷复产气举，二者在井筒卸载阶段相似，但是在稳定注气阶段不同，设计理念上存在着差别；目前气举排液所有参数没有区分连续气举和诱喷气举，实际应用中常常出现多点注气，卸载失败的问题，本文根据气举井筒流态的变化，按照单点注气的原则，对气举排液的启动阀、工作阀参数、注气量等气举参数优化设计。
1 气举排液参数优化设计
1.1 注气量设计注气量设计，分为两部分：
①气举卸载阶段：连续气举和诱喷气举注气量设计相同，此时地层不产气或产少量气，井筒液柱的卸载主要依靠地面注入气体，注气量要保证连续携液，根据油气井携液理论，卸载井筒液柱的最低注气量是临界携液流量[1]，计算式为：
式中： qgingstart为卸载阶段注气量，104m 3/d； λ为不同的临界流量方法系数，Turner方法为5.5，李闽方法为2.5； σ-气液表面张力，N/m；ρg——分别为液体，气体实际密度，kg/m3；p、T——分别为压力(MPa)，温度(K)；A——油管横截面积，m2；
②稳定注气阶段；井筒液柱已经卸载成功，地层已经产气，诱喷气举无须再注气，连续气举继续注气，继续注气目的是保证地层产出液被连续携带出井筒，注气量与地层产气量之和要大于等于临界携液流量，稳定阶段注气量计算公式为：
qgingstable = qgingstart - qst ---（2）
式中：qgingstable为稳定阶段注气量，104m3/d；qst地层产气量，104m3/d。
1．2工作阀设计
工作阀越深，气举排液能力越强，同时所需要的注气压力也越高；由于工作阕是最终稳定注气点，井筒流出与地层流入的长期稳定协调是首要考虑因素，结合油气井产能方程，在地面气举设备举升能力基础上，采用节点分析方法[2]确定工作阀深度，具体方法如下：
①根据产能方程作油管流人曲线；
②根据地面注气能力作环空套管流出曲线；
③两条曲线的交点作为工作阀深度，一般地，考虑过阀压差，实际工作阀深度要向上移100m左右。
1．3卸载阀设计
气举成功的关键是保证井简单点注气，按照单点注气的原则，卸载阀参数设计必须考虑两个特征：
①从上而下，地面注气压力逐级降低。
②下一级气举阎的打开建立在上一级阀的关闭基础上。
1.3 1卸载阀充气压力设计
卸载周充气压力与阅深度处的打开压力有关，打开压力受井筒内油管压力控制：气举卸载时，井筒内阀以上的液柱井筒流态经历：纯液柱——泡流——段塞流——雾流的变化过程(3)。当并筒为纯液柱时，油管压力最大，卸载阀所需打开压力最小；当井筒为雾流时，油管压力最小，卸载周所需打开压力最大。卸载阀最大、最小打开压力分别为：
1.3.2 卸载阀地面注气压力设计
因为卸载阀是逐级关闭的，地面注气压力也是逐渐下降的，为了保证下级卸载阎打开时本级卸载阀及时关闭，注气压力应处于本级卸载阎打开压力和下级阀打开压力之间：
对于第一级阀，卸载阀打开压力为气举设备提供的最大注气压力p1ing，第二级阀打开压力为p1ing：
公式中：△p1——卸载阀阀距，MPa；k——是阀系数，k=Av/Ab;
所以：
一级阀地面注气压力p1:p2ing≤p1≤p1ing
二级阀地面注气压力P2：p2ing≤p2≤p2ing依此类推。
由于设计的注气压力是一个范围值，增强了气举排液的可操作性，只要调控地面注气压力低于下级阀打开压力，本级卸载阁关闭，实现了气举排液的单点注气。
1.3.3 卸载阀下入深度设计
①一级卸载阀下入深度：
一级阀注气时，在注气压力下，油管液面可能会上升到井口，一级阀下深分两种情况：
A、油管液面不到井口，计算公式如下：
B、油管液面到达井口，计算公式如下：
h1 = 106 (p1ing - pwh - △p ) / (ρLg) ---(9)
②其他卸载阀下入深度： 卸载阀下入深度受到气举阀前后的压差作用，计算公式如下：
式中：hst——油管静液面深度，m；pwh——井口油压，MPa；dt、dc—分别为油管、套管直径，m；
pcN——地面注气压力下，在阀位置处的套管压力，MPa；pt(N-1)min——阀下深处的最小油管压力，MPa；h(N-1)——上一级阀的下深，m。
计算的卸载阀下入深度要小于等于工作阀下深。
卸载阀的下深与地面注气压力相互影响，不同的地面注气压力决定不同的卸载阀下深，卸载阀下深又影响着地面注气压力。因此需要迭代求解地面注气压力和阀下入深度。
2 气举排液应用
在气举参数优化的基础上，结合产能方程和垂直管流压力计算方法，采用VB程序语言，编制了气举排液优化设计软件。软件应用于X。气井排液取得了成功。
X1气井是国内某气田的一口气井，井深1220m，无阻流量28×104m3/d，平均日产水25m3/d，日产气0.8×104m3/d，2009年末积液停产，井筒液柱高度达600m；为了恢复X1气井产能，2010年对X1气井进行气举排液。采用气举优化设计软件设计排液方案，如图1和表1：
圈1 X1井气举采油设计方案
根据气举方案，X1气井进行了换管柱气举排液施工。气举旅工时，调节地面注气压力在6.85MPa，调节注气速度12.5m3/min(1.75×104m3/d)，井口气液交替喷出，注气一段时间后，降低注气压力到6MPa，井口连续出现气液喷出，液量不断增大，同时地面气量明显高于注气量，气井长时间连续出气，气井复产成功，并且保持了一年左右的稳定生产期。
3 结束语
多点注气是气举排液中经常遇到的问题，气举排液要求快速地排除井筒积液，卸载阀参数的设计和注气压力的设计是保证井简单点注气的关键，本文提出的以稳定状态时的节点分析方法设计工作阀参数，以气井举空时的雾流状态来设计卸载阀的参数的气举方法，避免了气举卸载过程中的多点注气，设计方法可同时应用于连续气举和诱喷气举。
[参考文献]
1 向耀权，辛松，何信海，等．气井临界携液流量计算模型的方法综述[J]．中国石油和化工，2009，15(9)：1～5．
杨川东．采气工程[M]．北京：石油工业出版桂，1997．
汪海，鲍志强，栾艳春，等．气井气举阀气举排液采气工艺参数设计研究口]．天然气勘探与开发，2005，28(2)：1～5．
作者： 何信海， 于艳涛， 向耀权
作者单位： 何信海(大庆油田有限公司采油四厂)， 于艳涛(大庆油田有限公司海拉尔勘探开发指挥部,黑龙江 大庆,163312)， 向耀权(中海油湛江分公司研究院)
刊名：内蒙古石油化工