柱塞气举工艺技术研究

柱塞气举采油工艺技术研究中国石化中原油田分公司新科力技术公司二00二年六月前言柱塞气举实质上是间歇气举采油的一种特殊形式，由于在举升气体和被举升液载之间提供了一种固体的密封界面，减少了气体的窜流和液体的回落，从而能有效提高气体能量的举升效率，使井的产量大大提高。

柱塞气体的举升能量来源于气体的膨胀能（地层气或注入气），它可以充分利用地层的能量，所以尤其适用于高气液比的采油井。

在常规间歇气举效率不高、效果不明显的井，采用柱塞气举可以提高生产效率，避免气体的无效消耗。

柱塞气举在正常生产时，由于柱塞在油管内往复运动，所以可以起到清、防蜡除垢的作用，可以节约生产时间和生产费用。

柱塞气举井下工具的安装都非常简便，只需利用钢丝绳就可以完成安装和打捞工作，避免了修井作业，这样既可以减少作业对油层的污染，同时可以节约生产时间。

美国总部：5900 Ranchester Dr,Houston,TX,77036 Tel(Fax): （001）2814984603北京代表处：北京市海淀区海淀路50号1435室 邮 编：100083 电 话：（010）62560343 西部代表处：陕西·西安市未央区迎宾大道113号雅荷花园A26-32 邮 编：710021 电话（传真）：（029）86510578 2 1、工具设备的研制1．1 工作过程柱塞气举装置的正常工作，由时间控制器定时控制气动切断阀的开关来完成，当气动切断阀关闭是，柱塞上的凡尔已被防喷管内的撞击杆顶开，这时，柱塞靠自身重量下落，柱塞撞击缓冲弹簧后凡尔关闭。

当柱塞上方积聚到设计要求的液量时，气动切断阀打开，高压气体经过气举凡尔进入油管，从而把柱塞举升到井口，完成一周期再开始下一循环。

1．2 工具设备的结构和技术参数1、柱塞为弹簧加载的扩张叶片式柱塞，弹簧加载片直径接近于油管内径，扩张开为Ф61，收拢为Ф56，中间有一靠外部顶杆完成开或关的阀，柱塞密封受弹簧叶片及油管内径相对公差大小的影响。

随着我国气田开采的逐渐深入，低产低压井增多，柱塞气举是解决低产低压有水气井液体滑脱损失严重的重要措施之一。

柱塞气举排水采气工艺能够实现对低产低压井的间歇性开关处理，井内能量能够实现逐步积攒，这些能量能够推动油管内部的柱塞反复上下方向进行运动，井底的积液能够全面推出，避免井内出现液体滑脱等方面的问题引发的严重损失。

柱塞气举排水采气是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需其它动力设备、生产成本低，在美国被认为是最佳的排水采气工艺。

一、柱塞排水采气工艺简介1.柱塞排水采气工艺的优缺点（1）主要优点提高间歇气举的举升效率高：柱塞气举同其它排水采气工艺相比具有更高的采收率；柱塞提供的固体界面极大的减少了液体回落，相应提高了气体的举升效率；设备投资少，使用寿命长且维修成本低经济效益好，其安装成本和运行维护费用低，无需电力消耗，节约人力时间等；能充分利用地层能量，无需其他能量消耗；地面设备的自动化程度高，易于管理。

（2）主要缺点地面装置相对其他气举方式复杂，柱塞中的运动机构复杂且不可靠；操作管理有一定的难度。

需要根据生产井的生产情况确定柱塞下落的时机和开井与关井的时间；工艺参数的计算和地面控制系统都非常复杂；生产过程容易在地面集输管网内造成较大的压力波动；间歇式生产。

柱塞的最大横截面积与生产管柱的内横截面积很接近，使柱塞在管柱中运动时，受到的气流阻力太大，并且运动过程中受到的摩擦阻力非常大；柱塞的下落速度慢。

柱塞在油管中下落时，由于受到油管内壁的摩擦力、气体的阻力和托举力的作用，下落的速度变的很慢。

2. 柱塞排水采气工艺关键技术（1）气举动力模型的建立建立气举动力模型是柱塞气举排水采气工艺的关键技术，该模型能够对工艺的运行过程进行有效的控制，并能够对相关各项参数的变化做出合理的分析，以此来反应出柱塞气举排水采气工艺的动态数值变化情况，为后期编制运行程序和具体工作制度提供必要的支持。

建立气举动力模型的整体过程比较复杂，需要以柱塞进行气举的周期性运动规律作为主要的依据，并分析上行、下行以及续流生产的整体过程，明确气体在流入井筒和流出井筒会对柱塞气举排水采气工艺产生的影响，依据质量守恒定律建立气体断塞和柱塞的方程式。

一、柱塞气举排水采气技术概述随着气井采出程度的提高，采水量不断增多，水气比上升，由于排水不彻底，影响到气井的正常生产，因此，必须采取有效的排水采气的措施，才能解除井下积水的影响，保持气井的正常生产能力。

柱塞气举排水采气装置的设计，使其在井下的管柱上安装若干个气举阀，通过控制气举阀的开关，推动柱塞上下往复运行，将井内的积液带动地面上来，解除积液对气井生产的影响。

柱塞气举装置由地面部分和井下部分组成，地面设置防喷管，能够捕捉柱塞。

地面的控制装置主要控制薄膜气举阀和柱塞，井底有坐落器，能够限制柱塞的位置。

关键的设备就是柱塞，通过柱塞的行程，实现排水采气的效果。

柱塞气举排水采气技术的应用，属于间歇式的排水采气的方式，利用气井本身气体的能量，将柱塞作为气体和液体的界面，降低液体的滑脱损失，将井下的积液带到地面上来，解决积液对气井生产的影响。

利用气体的膨胀能量，提高柱塞举升的效率，降低动力的消耗，节约气井排水采气的成本，达到气井生产的技术要求。

二、柱塞气举排水采气技术应用1.柱塞气举排水采气的工艺要求柱塞气举排水采气过程中，利用井筒内气体的膨胀能量，将积液随同柱塞的运动，将其携带到地面上来。

保持油管内壁的畅通，应用通井规达到通井的效果，保持井筒的畅通，才能通过柱塞的气举实现积液的排除效果。

气井本身具有一定的产量，需要利用气体的能量，而没有产气量的井筒，应用柱塞气举的效果会变差。

在气井的井筒底部具有一定液位的井下积液，井底清洁，没有机械杂质的影响，才能实施柱塞气举的排水采气技术措施。

2.柱塞气举排水采气技术的进展将柱塞举升系统与自控系统结合起来，实现气井排水采气技术的自动化。

将柱塞的气举和在油管中的运动进行自动控制，实现数字化的管理，提高气井排水采气的自动化程度，适应气田开发的信息化。

设计开井和关井的延时程序，传递设置好的模式信号，接收由到位传感器传递的柱塞达到地面的信号，气动阀控制井的开和关，防止柱塞发生冲击。

柱塞气举排水采气技术研究摘要：目前，地层向井底喷出时，通常会产生不稳定的固井射流，积聚的液体如果不能合理有效地提取，就会积聚在井底，导致气井产量下降。

积液含量越高，严重时可能造成停产，甚至导致气井报废。

关键词：柱塞气举排水；采气技术前言高产量气井在运行时应用大直径管道进行生产，使气井应用之初会出现底液沉积，低产量气井会随着时间的推移产生累积现象，而易渗构造区的气井将更容易发生堆积.因此，无论气井的高渗透率是低的，如果只有渗透率，最终导致底液的保存，影响产量破坏气井。

一、柱塞排水采气原理柱塞气举设备是现今优效的排水采气技术，使用方式是在气井油管内放置柱塞装置，对气井产出的气体和积液界面进行分离，在气井自身推动下。

柱塞在上升的液体和气体之间进行分隔作用，有效地防止泄漏和反向下降，从而提高了上升的效率。

有效地清除沉积物。

工作过程分为两个阶段:封闭水井和排出液体。

关闭油井的压力恢复过程是一个气体井的能量恢复过程，油井中的气体在空气中以燃料环的形式聚集在空气中，液体进入油管。

随着循环空气中释放的液体越来越多，液体压力继续增加，以给液体柱施加压力。

从井中提取液体的过程。

当压力达到一定程度时，从排水管后部流出的气体推动柱塞和柱塞上部进入井口部分排出。

一旦排水系统进入水力压裂阶段，柱塞就会因自身重量而下降，进入下一个循环。

充分利用自己的气井能量，而不是利用外部气源来排出和排出气体来实现这一效率目标;柱塞气举排水采气设备在运行过程中，柱塞每次出油管，水量较大，积液在排出来以后，井口马上会产生压力，对设备运行有着很大影响。

根据发展原则，建立一个计算柱塞发射的模型，可以在不使用外部来源的情况下开始柱塞生产;与此同时，为了避免安装地下设备的移动支柱、安装完成地下设备的钢操作、有效地避免污染物和提高效率。

二、柱塞气举排水采气技术1.排水开采技术意味着，随着开发的深入，气体将具有不同的水量，以便水井能够正常开采，天然气产量会逐渐下降，为了达到提高气井产量的目标，必须使用含有水的不同水分特征，使用适当的人工升降机来去除井底。

低产气井柱塞排水采气工艺技术研究与应用摘要：对于低产气井来说，气井产能总体较低且普遍产水，投产初期大压差生产条件下气井带液顺畅，但随着地层压力的下降，气井带液能力的减弱，部分井只能通过间开维持生产，给气藏生产组织带来了困难。

针对产量低、压力低、含水较高、易于积液的气井，开展了柱塞气举排水采气工艺应用，通过该项技术的应用证实了其在低产气井采气生产中具有十分显著的应用优势，实现了低产产水气井稳定带液，维护了气井产能，延缓了产量递减，产量递减得到了有效控制，取得了较好的应用效果。

关键词：低产气井；柱塞气举；排水采气0前言随着天然气藏的开发，地层压力不断下降，气井带液能力的减弱，部分井只能通过间开维持生产，给整个气藏的生产带来了困难。

如何针对产量低、压力低、含水较高、易于积液的气井开展排水采气工艺试验，维护气井产能，成为制约提高气藏采收率的关键因素。

为解决井筒积液问题，通过对产水气井的地质因素、状况及原因进行调查分析，开展了柱塞气举工艺试验，最终优选出更加智能柱塞气举作为区块主要排水采气工艺措施，并进行了推广，取得较好效果。

1柱塞气举工艺技术简介1.1 基本原理柱塞气举是间歇气举的一种特殊形式，是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体滑脱效应，增加间歇举升效率。

柱塞气举具有井下运动件少、故障率低；不起油管就可对柱塞进行检修，检修费用低，运行成本低；柱塞的存在减少了液体的滑脱损失，提高了举升效率；适应腐蚀环境；占地少、清洁、无污染自动化控制高，可实现无人值守，能实现远传、远控，提高工作效率等特点。

柱塞气举装置主要部件包括：自动控制器、柱塞、井下缓冲弹簧、卡定器、捕捉器、防喷管、到位传感器、气动阀门、气体过滤调压器总成、太阳能面板等。

1.2 应用范围根据柱塞排水采气工艺适用条件以及工艺的应用现状，选井条件主要满足以下方面：（1）气井具有一定的产能的低产、自喷、间歇、泡排、气举等生产井；（2）油管完好畅通、管串上工具内径和油管统一；（3）排液量≤30m3/d；（4）H2S 分压小于 0.3MPa；（5）气液比≥250m3/m3/1000m，有封隔器的≥500m3/m3/1000m；针对压力系数高的井，气液比可适当降低；（6）卡定器下深≤4500m，井斜≤40°；（7）井深最好在2000～3500m之间，井底有一定深度的积液；（8）油管完好畅通、井底清洁，无泥浆等污物；（9）关井(Pc-Pt)÷(Pc-P输压)≤0.5，能确保柱塞到达井口。

智能柱塞气举工艺技术研究与应用发布时间：2023-05-06T07:34:34.163Z 来源：《科技新时代》2023年4期作者：杨皓森[导读] 智能柱塞气举工艺上主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

该技术是一种支撑含水气井稳产的主体技术，具有低成本高效率等特点。

该技术在A气田现场应用结果表明，累计增产气量超过2500×104m3，为该气田稳产提供了技术支撑。

(中石油长庆油田公司第一采气厂陕西省榆林市 718500)摘要：智能柱塞气举工艺上主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

该技术是一种支撑含水气井稳产的主体技术，具有低成本高效率等特点。

该技术在A气田现场应用结果表明，累计增产气量超过2500×104m3，为该气田稳产提供了技术支撑。

关键词：举升气井智能稳产柱塞80至90年代对天然气资源的开采利用逐渐兴起，然后天然气资源的开发迎来了高峰期，随着开发的深入，如何实现含水气井稳产是采气工程技术人员面临的新问题。

智能柱塞气举技术的应用，为含水气井长期稳产提供了技术保障。

定义智能柱塞气举技术是利用井本身气压，采用关井期间储存在柱塞下方的天然气能量，通过开井时在柱塞上下产生的压差，把柱塞和井内液体举升到地面。

在举升过程中把柱塞作为液柱和举升气体之间的固体界面，起密封作用，以防止气体的窜流和减少液体的滑落，增加举升效率。

1、智能柱塞气举工艺组成智能柱塞气举工艺主要包括地面工艺系统、地下工艺系统、辅助仪器设备、远程控制操作系统等四部分。

1.1地面工艺系统该系统主要由控制器、单双出口防喷管总成、到达传感器、Kimray气动阀、气体过滤调节器总成等组成。

控制器的主要功能包括开关井时间控制、延迟或续流时间控制、强制关井、柱塞行程计算、总开井时间、井循环次数计数、传感器的开关控制、电池状态显示、远程数据传输与控制等。

常用的PCS控制器具有以下特点：以小时/分/秒的方式设定程序；以压力循环方式进行工作；以压差方式控制作业；以远程数据传输控制；如果柱塞没有到达，自动延迟关井；可进行短循环控制，液晶显示，耗电量低；用户可以自己编程，数据导出及选择使用合适控制器类型。