优化配气及现场施工

中海油气举工艺技术培训－气举采油气举井施工及优化配气主讲：钟海全（副教授博士）2013年11月内容气举工具压缩机现场施工气举优化配气国产气举阀100WGP11投捞式气举阀ZYH2-1油管压力操作气举阀150ZGP11气举阀（25MPa）YC01-350A气举阀（15MPa）中原油田研制的固定式气举阀国外气举阀注气压力阀(IPO)IPO气举阀参数TYPENOMINALOD(INCH)PACKINGOD(INCH)PORTSIZE(INCH)UPPERLOWERMINMAXN-901-1/2--1/81/2N-90R1-1/21-9/161-1/21/81/2NM-901--1/83/8NM-90R11-1/321-1/321/83/8PBK-111-1/321-1/321/83/8生产压力阀（PPO）TypeNominalO.D.(Inch)PORTSIZE(INCH)MINMAXPR51-1/23/165/16PBK211/81/4孔板阀O系孔板阀阀孔流量压力比＝0.77气举阀组成气举阀测试实验室气举阀充氮调试后才能下井。调试的步骤为：充氮气，恒温，检查打开压力，老化处理，再恒温和确定打开压力。气举阀动态特性数据采集评价操作系统气举工作筒NominalTubeSize(inch)ODofTube(inch)IDofTube(inch)AMax.(inch)B(inch)L(ft.)2-3/82.5941.9954.5772942-3/82.5941.9954.3752942-7/83.0942.4415.130294气举阀投捞加重杆震击器绳帽活动肘节造斜器气举阀气举阀的投放过程：3A3B3C3D3E气举阀投放过程演示气举阀的捞出过程：4A4B4C4D气举阀捞出过程演示内容气举工具压缩机现场施工气举优化配气压缩机在石油天然气工业中，常用压缩机可以分为往复式压缩机和旋转式压缩机（如离心式压缩机）等，通常往复式压缩机具有更多的运动部件，其机械效率较旋转式压缩机低。往复式压缩机可以根据回压调整其输出压力，旋转压缩机输入和输出压力比固定，其输出压力为定值。往复式压缩机电动6缸往复式压缩机（可实现2缸，4缸或6缸运转）往复式压缩机是利用曲柄轴驱动活塞往复运动。可以是固定或移动的，可以电或内燃机驱动。旋转式压缩机离心式压缩机单级离心压缩机电动机离心压缩机利用旋转盘或叶轮增加气体的速度。扩散器再将气体动能转换为压能。采用多级可以实现70MPa甚至更高的排出压力。内容气举工具压缩机现场施工气举优化配气内容作业前的准备下阀前的作业下阀施工下半闭式管柱作业完井（一）资料井史资料包括完井日期、井深、人工井底；套管规格、壁厚、下入深度、套补距；射孔井段、层位及射孔枪型；砂岩厚度、有效厚度、饱和压力和原始地层压力。油井生产参数包括静压、流压；产液量、产油量、油气比、含水；油嘴、油压、套压等。其它资料包括套管情况、历次作业情况、对应注水井注水效果、电源及交通情况。作业前的准备设计书的内容a)工况及存在问题，主要包括工作参数、产液、产油、含水、油压、套压、流压、工况等。b)本次措施内容，包括施工原因及施工目的。c)工艺工程设计，主要包括启动压力、注气量、预测流压、工作压力、日产液；各级阀的下入深度及地面打开压力；油管、套管及其它气举配套工具的尺寸与型号。d)施工步骤及要求e)效果预测及评价，包括日产液、举深、工况。f)审查意见及签字。填写要求要求条理清楚、简明扼要、字体工整、逐项认真填写。设计书审批设计书经上级业务主管技术负责人审批，批准后方可实施。需要更改施工设计时，重新进行审批。（二）施工设计1、下井气举阀按Q/ZY0015-2001第3章要求执行2、按设计书的要求进行气举阀压力调试，调试方法按SY/T5810—2003第5章要求执行。3、把调试合格的气举阀装配在气举短节上，用胶布密封注气孔，并注明井号、下井级数、下入深度及下入方向。4、对装配好的气举短节进行高压密封试验。5、气举短节、气举封隔器（半闭式管柱应用）、投捞偏心工作筒（投捞气举井应用）等工具在搬运过程中应轻拿轻放，不准摔碰，并放在专门货架上。（三）气举阀及配套工具内容作业前的准备下阀前的作业下阀施工下半闭式管柱作业完井洗（压）井1凡检（下）阀井，作业前详细调查当前的生产情况，并根据所测静压及流压资料，决定是否进行洗（压）井施工。2严禁盲目进行挤压井和泥浆压井作业。3气举井应采用正循环法压井。4压井液应与油层产出液配伍，避免因压井造成油层污染。5压井液用罐应清洁。6压井前用油嘴或阀门控制放掉全部套管气。7压井过程中，压井液入井前要经40目～60目的滤网过滤。8压井过程应遵照SY/T5587.3—93中7.2.3和7.2.4的要求执行。9关井稳定30min，打开井口应无溢流。下阀前的作业（二）起原井管柱2.2.1起管柱操作应遵照SY/T5587.6—93中4.2和4.3的要求执行。2.2.2井内起出的油管、气举短节、气举阀及其它井下工具（如气举封隔器、投捞偏心工作筒等），用蒸气冲洗后仔细检查，把发现问题记录在施工总结并存档。2.2.3起出的油管如有锈蚀、损坏及螺纹不合格的不能再下井使用。2.2.4起出的气举短节、气举阀及其它气举配套工具蒸气冲洗后及时送交相关部门检验，并记录如下资料：a)气举阀及工作筒（气举短节）损坏、腐蚀情况及级数；b)油管及油管短节断、脱、腐蚀穿孔情况及深度；c)管柱结盐、结蜡规律、厚度、蜡性及深度；d)气举阀检验情况的描述；e)其它气举配套工具存在问题及完好情况。（三）下阀施工3.1下入的气举管柱要保持清洁，丝扣完好；若使用原井油管，必须检查其质量，完好方可继续使用。3.2气举阀下井前，撕掉注气孔上的胶布，并按标明的级数、下入深度及下入方向下入。3.3油管、气举短节下放速度控制在20根／小时以内。3.4气举短节的实际下入深度与设计深度误差应小于±2m。3.5油管丝扣及油管悬挂器和大四通的密封性必须可靠，不允许漏气。3.6管柱按设计深度下入后，装好井口。3.7设计中若要求对完井管柱进行试压，则应采用正试压；从油管打压10MPa稳定15min，压力下降小于0.5MPa为试压合格。下一页上一页中原油田分公司采油一厂（四）下半闭式管柱4.1作业通井4.1.1根据套管规格选择通井规外径，通井规长度要求2m以上。4.1.2通井应遵照SY/T5587.16—93中6.1的要求执行。4.1.3通井深度要达到喇叭口以下100m处。4.2下气举阀及气举封隔器4.2.1气举阀的下入应按本标准第5章要求执行。4.2.2按设计书的要求下入气举封隔器。（五）作业完井按设计要求座封封隔器，封隔器座封位置准确、密封可靠。井场和井口设备规格化。按SY/T6484-2000中5.1的规定进行气举井开井排液工作。作业施工中安全要求应按SY5225中第4章和SY/T5587.6中第5章的规定。起出的旧气举阀及工作筒应及时送有关部门进行检查、维修、贮存。整理施工记录，编写施工总结，交井。气举阀的安装气举工作筒下井过程气举工作筒下井过程内容气举工具压缩机现场施工气举优化配气气举特性曲线研究修正、细化IPR表达式（层系、含水„„）优选垂直多项管流相关式（产量、含水、气液比等）气举系统优化技术qGI1qLpqGIqLqGI2qGI3qGI4qGI5应用研究－优化配气技术研究qgqLAA'qLmaxqgcqLcqgmax气举配气方法以经济最优化为目标以从区块中获得最大产液量为目标来确定最佳注气量应用研究－优化配气技术研究气举特性曲线类型及拟合qgmaxqgminABCDqgqLqLmax典型气举特性曲线类型g2LgqAqBqCA0B0B2－4AC0条件2Lgg1gA1ggmaxgminggmaxgMaxMax000niiiiiiniikkjjjjQAqBqCqQqqqqqq≤≤≤≤或A、B类特性曲线的井，构成集合I，其单井约束条件为0≤qgi≤qgimaxC、D类特性曲线的井，构成集合J，其约束条件为0qgjmin≤qgj≤qgjmax或qgj=0C类特性曲线的井，qgjmin可由下式计算2gmin42jjjjjjBBACqAD类特性曲线的井，只能给定qgjmin应用研究－优化配气技术研究区块优化配气模型211maxminmax000ntigiigiiingiAigkgkgjgjgjgjMaxQMaxAqBqCqQqqqqqq或max1min00ngiigkgjgjgjqQqqqq或约束简化若C、D类型的井有m口井，考虑对其中的某些井配气（加入分配范畴，其分配到的气量必须不小于对应的下限qLi），因此配气方案有01......mmmmCCC求解数学模型直接法间接法锯齿法投影梯度法复合形法遗传算法惩罚函数法增广乘子法惩罚函数法是处理约束条件常用方法，在适应值函数上添加一个惩罚项，将原来的约束问题变成无约束问题。惩罚函数法简单易行，计算速度快。系统优化配气方法——算法选择初始注气量满足所有的约束表达式，影响迭代次数、收敛速度。01igigATniiPIqQPI采液指数份额：最大采油量份额：最大注气量份额：0maxmax1oigigATnoiiqqQq0maxmax1gigigATngiiqqQq确定初始注气量应用研究－优化配气技术研究混合罚函数法122gmax1111,lnnnigiigiigiiiIigiLipqrAqBqCrqQqqr2222gmax1111,min0,nnigiigiigigiLiiiiIpqrAqBqCqQqqrr0giLiqq0giLiqq≤111222222,222,•222,222,kkkgggggggigigigngngnnnyqfqrrrrqyqfqrqrrrqfqryqrrrqfqryqrrrLLMLLLLLMLLLU分解法将代数方程组写成矩阵形式应用研究－优化配气技术研究最大配气量法0max1max11ngLiigiALiLinnigLiiiiqqqQqqqq0giLiqq0giLiqq≤222giigiLiryqArqq42giiyqAr应用研究－优化配气技术研究井号系数A系数B系数C1-0.1600.7732.5022-0.2542.0973.5303-1.7208.4122.0914-1.3048.0366.8895-0.2871.2352.8936-1.1064.8890.7887-1.6206.358-1.9458-3.0489.744-3.022253545556505101520总配气量,104m3/d总产油量,m3/d方案①方案②方案③方案④各方案区块特性曲线方案①：对所有井都配气方案②：对D类型井8不配气方案③：对C、D类型的井7和井8都不配气方案④：对C类型的井7不配气各井特性曲线系数多相管流相关式No-slipGrayOrkeswiskiHardern-BrownDown-Ros合计井数(口）36451333100所占比例(%)36451333100相对误差（%）2.050.220.651.041.39含水率/中、低高气液比m3/m3250~300300250产量中、高中低符合扎那若尔油田的三种相关式：No-slip、Gray、Orkiszewski。优选垂直多项管流相关式扎那若尔油田现场应用效果误差5%5%-10%10%-15%15%井数(口)7751129比例（%）51.6834.238.056.04通