摘要：为有效解决“气井积液”的问题，国内气田普遍采用泡排技术和气举工艺，从根本上减少了水平井的积液程度，使单井的产能得以恢复。水平井速度管柱排水采气技术开始在部分实验室和生产企业进行了研究和实验，收到了较好的效果。本文就水平井速度管柱排采原理进行了论述，对水平井携液模型分析及作业工具优化进行了研究，并就水平井速度管柱排水采气技术的应用效果予以研究，将为我国水平井的高效、合理开发提供技术借鉴。
关键词：速度管柱；技术；实验
气田的发展进程中，水平井的效能日益的突显。其能够有效地提高单井的采收率。而随着水平井生产的时间的拉长，单井的气量将产生一定的下滑。同时，单井的携液能力也将进一步的锐减，从而导致水平井的井筒积液问题比较严重。为有效解决“气井积液”的问题，国内气田普遍采用泡排技术和气举工艺，有效地减少了水平井的积液程度，使单井的产能得以恢复。而不可忽视的是，上述排液技术未能够有效地排出斜井段和水平段的大部分积液，仅能对悬挂封隔器以上的积液进行泡排，仍未能彻底地改变井筒积液的问题。当前，部分气田开始了水平井速度管柱排水采气技术的应用，而就整体的应用效果而言，效果不是十分理想。对这一技术应用的回顾性分析中发现，其主要是由于对井筒积液位置不明和堵塞器脱落所导致。本文将以水平井积液位置的寻找和控制为出发点，通过对直径和斜井的模型分析和计算，从而达成对管线下深的指导等方面的突破。
1. 水平井速度管柱排采原理
水平井速度管柱排采原理是建立在井筒两相流和最小携液流量的理论基础之上。速度管柱能够在较大程度上提高井筒内的介质流速，从而实现对井筒内气液流态的改变。选择合理孔径的油管下到井筒中，并通过专业设备的吊装悬挂在井口，构成新的作业管柱，达到排水采气目的。这一设计可以有效减小气液流动时的横截面积，将原来的段塞流变成环雾流，从而提高气液的流动速度，达到提高采气井携液能力是目标。在实践生产中，多选用直径为38mm管柱。
2. 水平井携液模型分析
基于水平井的构造，井筒中的垂直管流、倾斜流、水平管流三者并存。因此，对于水平井井筒临界携液流量的计算时，需通过整体的对比分析，井直径段和斜井段的管流综合考虑在内。从而找到临界携液流量的峰值，来确定井筒内积液的位置。并根据这一位置来最终确定连续管的适宜的下深深度。当前，对水平井直径段的携液计算模型主要有3中，即Turner模型、Coleman、和李闽模型，可在打捞节流器后对压力井下深进行实际的液面探测，并对探测数据应用上述模型进行临界携液流量的计算，将这一计算结果与单井的现场生产数据相比较，从而确定3中携液模型的适用性。对于斜井段可采用Beilfroid角度修正模对携液临界流速进行测定。计算结果表明，临界携液流量随井斜角的变化而变化。当水平流动式，临界携液量基本为0，而在35°的井斜角测试下，临界的携液量最高，可为同等技术条件下的直井段的1.34倍，此处便可认定为连续速断管柱下深的最佳位置。
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3. 水平井速度管柱排采工具设计
3.1 新型密封悬挂器的设计
在水平井速度管柱的实际施工过程中，其连续管柱的长度和质量都对其技术应用中的悬挂作业和密封作业提出了更高达要求。一般而言，速度管的长达可达3000m以上，且总质量超过10t，为突破这两方面的难题对水平井速度管柱的悬挂器和堵塞器的设计将成为水平速度管柱技术应用中的重要环节。采排工具的设计中，可通过双重密封悬挂器的设计来实现上述实际工况的要求。这种悬挂密封器主要由转换法兰、上密封机构、三通本体、下密封机构和卡定机构组成。其中，转换法兰在结构上采用上置密封结构且低端设有胶筒；同时在转换法兰的侧面设有密封脂的注入孔。在连接过程中，转换法兰内的胶筒会受压变形，而后从注入孔注入密封胶来实现密封的加固。由此来完成悬挂密封器的第一重密封。三通上的法兰的结构上在其侧面设有密封顶丝，其内部设有下密封装置，这种一装置由压环、压圈、胶筒和压圈组成。在密封作业中，通过向顶丝施力，使顶丝推动胶环，并使胶环发生形变，从而使得连续管和油管环空完全密封。
3.2 新型堵塞器的设计
堵塞器主要是用于连续速度管下深作业时来封堵管柱内部。而这一下深作业中，因水平井井内压裂工具等因素的影响，导致下管作业中预制在管底的堵塞器易发生密封失效或脱落。因此，在日常的下管作业中，其深度多位于安全接头以上的10m左右，距离最易积液的位置200m以上，这就导致连续管的作业效果大大折扣。部分企业应用内嵌式堵塞器，其结构上采用渐深式滚压槽的连接方式，实现与连续管的快速连接，堵头采用内嵌式设计，与堵塞器本体通过销钉相连，有效地解决了这一问题。
4. 水平井速度管柱采排技术应用效果分析
以某气田为例，积液导致油套压差呈波动状上升，产气量降低。技术改进中，采用内嵌式堵塞器，将连续速度管下深到水平井的35°，其油套压力显著下降，且产气量、排水量的增幅均在80%以上，技术应用效果明显。
综上所述，新时期背景下，采气企业的技术管理将成为国民经济得以快速发展的根基，也是人民幸福生活的保障。水平井采排系统建设中，关注水平井速度管柱排水采气的能力提升，将成为采气企业良性发展的重要支点。而以水平井速度管柱排水采气为代表的技术实验和应用是一系统化问题，需在多效渠道的共同促成中才可有效实现。在水平井速度管柱排水采气技术应用工作中，通过信息管理、人才储备等辅助性策略措施都将有力地助推水平井速度管柱排水采气系统的建设和运行成效，进而实现在水平井速度管柱排水采气技术保障下，油田企业在经济效益和安全效能的双线提升。
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论文作者:孙昭,张海金,张建伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：管柱论文; 水平论文; 速度论文; 井筒论文; 作业论文; 技术论文; 气田论文; 《电力设备》2019年第4期论文;