一种间歇气举排液采气控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种间歇气举排液采气控制方法及系统，包括：基于气井井筒积液过程中的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气开启时间；基于气井井筒积液被气举排出到井口的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气关停时间；解决了现有的气举间歇时间及注气时间由采气工程师根据经验确定存在的不足，实现间歇气举排液采气操控自动化、智能化，实现间歇气举排液采气现场无人值守，有效提高间歇气举排液采气效率与效益。

Control method and system for clearance gas lift drainage and gas recovery

The invention discloses a gas production control method and a system for interstitial gas lift drainage, which comprises: automatically determining the opening time of gas injection for intermittent gas lift drainage based on the variation characteristics of oil pressure and casing pressure in the process of gas wellbore liquid accumulation, applying the real-time collected oil pressure and casing pressure data, and automatically discharging liquid from gas wellbore to wellhead based on gas lift; The change characteristics of oil pressure and casing pressure are used to automatically determine the shutdown time of gas injection in intermittent gas lift and drainage gas production by real-time acquisition of oil pressure and casing pressure data. In order to realize the intermittent gas lift liquid drainage gas production site unmanned, effectively improve the efficiency and efficiency of intermittent gas lift liquid drainage gas production.

【技术实现步骤摘要】
一种间隙气举排液采气控制方法及系统
本专利技术涉及油气田开采自动化领域，具体地，涉及一种间隙气举排液采气控制方法及系统。
技术介绍
间歇气举是低产天然气井排液采气的一种主要方式，通过间歇性从环空注入高压气体，经过气举阀或者油管脚进入到油管，从而将井筒所积液体(一般为凝析油或地层水)从油管带出，进而恢复气井产能。气举间歇时间及注气时间普遍由采气工程师根据经验确定，间歇气举操控由采气操作工手动完成。
技术实现思路
本专利技术提供了一种间隙气举排液采气控制方法及系统，解决了现有的气举间歇时间及注气时间由采气工程师根据经验确定导致的不足，实现间歇气举排液采气操控自动化、智能化，实现间歇气举排液采气现场无人值守，有效提高间歇气举排液采气效率与效益。本专利技术主要基于气井井筒积液与气举排液过程中油管压力与套管压力变化特征规律，提出了一种间歇气举排液采气智能优化算法，进而设计了一套间歇气举排液采气智能控制装置系统。应用本专利技术，可以实现间歇气举排液采气操控自动化、智能化，实现间歇气举排液采气现场无人值守，有效提高间歇气举排液采气效率与效益。当气井产气量低于临界携液产量时，液体将从气流中滑脱聚集，并逐步向井底汇聚，油管内流体的平均密度将逐步增加，当井底积液汇聚到一定程度，积液将向环空运移，导致油套环空液面升高。根据井筒积液对气井产量的影响程度一般将积液过程分为三个阶段：轻度积液、中度积液、重度积液。轻度积液阶段，指井筒积液仅发生在油管内，还没有在井底形成大量聚集，油套环空还没有积液，此时，气井产量几乎不受影响，井底生产流压维持稳定，套压维持稳定，油压逐步下降，油套压差逐步加大；中度积液阶段，井筒积液已经开始在井底大量聚集，油套环空逐步开始有积液，但还没有稳定的液面，此时，气井产量开始下降，井底生产流压开始下降，套压与油压逐步下降，油套压差基本稳定有一定波动；重度积液阶段，油套环空液面上升，产量下降加快，油管压力、套压压力下降加快，最后导致气井停产。因此，间隙气举排液最佳时间是处于轻度积液后期及中度积液早期较好，一方面，可以防止井筒积液影响气井产量；另一方面，可以提高气举排液效率。气举排液，指通过向环空注入高压气体，经过油管脚或气举阀进入油管，通过提高油管内气流速度将井筒内的液体带出到地面，同时，对于就地持液率较高井段还可以降低持液率，进而降低流体柱静压力。在气举排液过程中，随着井筒积液逐步被排到地面，油管内的平均流体密度将逐步降低，根据U型管原理，在注气压力保持不变的情况下，油管压力将逐步升高；当井筒积液完全排出井筒后，由于井筒已经无积液，油管内的平均流体密度基本保持不变，根据U型管原理，在注气压力保持稳定的情况下，油管压力将保持稳定。因此，气举排液停止时间，应为井筒积液完全排出井筒时，可以避免无效注气。1、间歇气举排液采气智能控制所需要的实时采集数据，主要包括：井口油管压力(简称油压)、油管温度、套管压力(简称套压)、套管温度，油管采出气进站压力(简称回压)，套管注入气来压力(简称注气管线压力)，气动薄膜控制阀开启状态检测(控制注入高压气体开关)。其中油压、套压、气动薄膜控制阀开启状态用于实时智能自动控制，其它数据用于采气井生产监控。气动薄膜控制阀开启状态检测要求响应时间不低于1毫秒，其它参数检测时间间隔不低于5秒。2、间歇气举排液采气注气开启时间智能优化算法，如图1。在注气关闭期间，气井自喷带液生产，由于气井产气量低于井筒临界携液产量，井筒积液过程：(1)油管积液阶段，井筒积液在油管内不断聚集，此时生产流压、套压基本稳定，气井产量将保持稳定，油压随着油管内积液越来越多而逐渐下降，套压与油压的压差逐渐加大。(2)井底积液阶段，随着井筒积液的不断加深，井筒底部将逐步形成稳定积液，此时，生产流压将逐步升高、套压逐步下降，气井产量开始下降，油压持续下降，套压与油压的压差基本保持稳定。(3)环空积液阶段，随着井筒积液的进一步加深，井底稳定积液液面不断上升，逐步进入管脚上部油套环空，此阶段气井产量将快速下降，甚至停喷。套压、油压逐步下降，套压与油压的压差基本保持稳定。间歇气举排液采气注气开启的最佳时间段为油管积液末期间至井底稳定积液的初期。基于气井井筒积液过程中的油压、套压变化规律特征，应用实时采集的油压、套压数据，通过智能控制器的智能优化算法自动确定间歇气举排液采气注气开启时间。具体算法如下：1)标定在气井给定配产产量Qg条件下，无井底积液时的套压合理压力值Pc。标定方法有两种，(1)一是，气举排液后间自喷开始时间段的平均套压值，开始时间段长一般取0.5～1小时。(2)二是，通过井筒流动模拟计算得到，合理配产Qg时对应生产流压Pwf减去套管空气柱压力Pcgs。2)标定井底有一定积液所允许的最大套压降落值ΔPzcmax，其标定方法为：(1)首先，标定允许最低产气量Qgmin，一般取配产产气量Qg的70～90％，。(2)然后，通过流入动态IPR模型计算得到对应允许最低产气量Qgmin所对应的生产流Pwfmax。(3)最后，最大套压降落值ΔPzcmax等于套管积液段液柱压力Pcls减去(Pwfmax-Pwf)。3)标定自喷积液生产期间的油套压差所允许的最大值ΔPzctmax，体现了间隙气举排液采气所能允许的积液严重程度，，油套压差越大，油管内积液越严重。4)标定自喷积液生产阶段的套压与油压差值ΔPzct(t)变化趋势。在油管积液阶段，套压与油压差值变化逐渐增加，到井底开始形成稳定积液后，套压与油压差值趋于稳定。由于套压与油压实时监控的数据由于各种因将导致波动，其压差也将是波动的。为了消除实时监控的数值波动带来的趋势判定误差，将实时检测得到的套压与油压的差值ΔPzct(t)进行时间序列移动平均处理。设定实时监测数据的采样周期为T，T的n倍为单位进行移动平均计算，n可分别5或10或20。通过线性拟合进行趋势判定，若斜率Kzn在加大，表明变化较快；斜率趋于0，表明趋于稳定。5)标定自喷积液生产阶段持续最小Tzmin、最大时间Tzmax。根据对气井各项检测指标的综合分析确定Tzmin、Tzmax。6)间歇气举排液采气从自喷到注气开启时间判定准测：以上次气举结束为起点，基于实时采集到的油压、套压值分别计算当前时刻套压降落值ΔPzc(t)；油套压差值ΔPzct(t)；时间序列油套压差移动平均变化斜率kzn(t)；自喷持续时间Tz(t)；下述三个判据任何一个成立时，则自动启动气举排液：(1)若T(t)>Tzmax，表明自喷积液生产时间大于标定所允许最长时间，此时需要启动气举排液；(2)若ΔPzc(t)>ΔPzcmax，且Tz(t)>Tzmin，表明自喷积液导致油套压差大于标定所允许的最大值，则需要启动气举排液；(3)若kzn(t)>kzmax,且Tz(t)>Tzmin，油套压差变化率明显大于标定所允许的最大值，则需要启动气举排液；3、间歇气举排液采气注气关停时间智能优化算法,如图2。气举排液过程，首先，注入高压气体将油套环空的积液通过管脚(或者气举阀)顶替到油管内，此时油套压差逐渐增大；然后，注入高压气体将油管内的积液顶替到井口排出，此时油套压差保持稳定；再后，随着油管内的液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间隙气举排液采气控制方法，其特征在于，所述方法包括：基于气井井筒积液过程中的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气的开启时间；基于气井井筒积液被气举排出到井口的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气关停并转为自喷的生产时间。

【技术特征摘要】
1.一种间隙气举排液采气控制方法，其特征在于，所述方法包括：基于气井井筒积液过程中的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气的开启时间；基于气井井筒积液被气举排出到井口的油压、套压变化特征，应用实时采集的油压、套压数据，自动确定间歇气举排液采气注气关停并转为自喷的生产时间。2.根据权利要求1所述的间隙气举排液采气控制方法，其特征在于，自动确定间歇气举排液采气注气的开启时间，具体包括：标定在气井给定配产产量Qg条件下，无井底积液时的套压合理压力值Pc；标定井底有一定积液所允许的最大套压降落值ΔPzcmax；标定油套压差所允许的最大值ΔPzctmax；采用移动平均法计算，油套压差ΔPzc(t)变化趋势斜率kzn(t)，标定积液所允许变化斜率界限值kzmax；标定气举排液采气自喷持续最短时间Tzmin、最长时间Tzmax；间歇气举排液采气从自喷到注气开启时间判定准测：以上次气举结束为起点，基于实时采集到的油压、套压值分别计算当前时刻套压降落值ΔPzc(t)；油套压差值ΔPzct(t)；时间序列油套压差移动平均变化斜率kzn(t)；自喷持续时间Tz(t)；下述三个判据任何一个成立时，则自动启动气举排液：1)若T(t)>Tzmax，表明自喷积液生产时间大于标定所允许最长时间，此时需要启动气举排液；2)若ΔPzc(t)>ΔPzcmax，且Tz(t)>Tzmin，表明自喷积液导致油套压差大于标定所允许的最大值，则需要启动气举排液；3)若kzn(t)>kzmax,且Tz(t)>Tzmin，油套压差变化率大于标定所允许的最大值，则需要启动气举排液。3.根据权利要求1所述的间隙气举排液采气控制方法，其特征在于，自动确定间歇气举排液采气注气关停并转为自喷的生产时间，具体包括：标定气举排液完全举出井筒积液后的最小油套压差值ΔPglctmin；采用移动平均法计算，套压与油压差值ΔPglct(t)变化趋势kgln(t)，标定气举排液完全举出井筒积液后的油套压差最小变化斜率kglmin；标定气举排液采气最小允许注气持续时间Tglmin、最大时间Tglmax；间歇气举排液采气注气持续时间判定准测：以本次气举开启点为起点，基于实时采集到的油压、套压值分别计算当前时刻油套压差值ΔPglct(t)；时间序列油套压差移动平均变化斜率kgln(t)；气举持续时间Tgl(t)；下述三个判据任何一个成立，则需要自动关闭气举排液，气井切换到自喷生产阶段：1)、若Tgl(t)>Tglmax，气举排液时间大于标定所允许的最大时间，表明气举排液完成，此时需要关闭气举排液，自动切换到自喷生产阶段；2)、若Pglct(t)<ΔPglctmin,且Tgl(t)>Tglmin,油套压差降到标定所允许值，表明气举排液完成，此时需要关闭气举排液，自动切换到自喷生产阶段；3)、若kgln(t)<kglmin，且Tgl(t)>Tglmin，表明气举排液完成，此时需要关闭气举排液，自动切换到自喷生产阶段。4.根据权利要求2所述的间隙气举排液采气控制方法，其特征在于，标定在气井给定配产产量Qg条件下，无井底积液时的套压合理压力值Pc，标定方法有两种，第一种：气举排液后间自喷开始时间段的平均套压值；第二种：通过井筒流动模拟计算得到，合理配产Qg时对应生产流压Pwf减去套管空气柱压力Pc...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仪，鲜乾坤，朱文忠，薛加勇，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51