徐文龙 高玉龙 梁博羽 朱 迅

（中国石油长庆油田公司苏里格气田研究中心，陕西 西安 710018）

0 引言

随着苏里格气田的快速发展，在气田总井数快速增加的同时，低产低效井、产水气井、间歇生产井也在逐年增加。2011年统计显示，苏里格气田全年开展泡沫排水采气井约1424口，间歇生产井数约占气田总井数的8%以上。常规的排水采气作业、间歇井开关井作业都需要操作人员亲自到现场实施。在用工人数相对固定的情况下，产水气井和间歇井井数的不断增加，会增加气井现场操作频率和劳动强度，进而会大幅增加气井生产管理的难度。如何用更为先进、有效的技术管理好产水气井和间歇生产井，是苏里格气田快速发展所必须面对和解决的难题。

1 现有数字化管理技术存在的问题

经过近5年的气田数字化建设，苏里格气田先后形成了“数据采集与无线传输技术”“气井远程控制技术”“单井电子巡井技术”“间歇井自动开关井技术”“井口自动加药技术”等一系列数字化管理技术，在气井生产监控、生产异常报警、异常紧急关井、低压低产井自动开关井以及井口自动加药等方面基本实现了自动化的操作和管理。虽然目前气田数字化管理取得了一定成效，但仍存在以下问题：

1.1 高压气井无法远程控制开井

由于中低压地面集输系统运行压力的限制，目前远程控制技术只能对高压气井进行远程关井，高压气井的开井作业必须到井场进行人工操作。因而在气田检修、停产期间，大规模气井关井后的开井工作量非常巨大。

1.2 自动加药排水采气无法等效于人工作业

泡沫排水采气要求泡排药剂与井筒积液有一定的浸泡起泡时间。泡沫排水采气通常会在泡排剂加入井筒后，进行适当关井闷井作业。一方面让药剂落入井筒与积液充分混合相溶，另一方面有助于泡排剂的起发泡。由于没有辅助关井、开井作业，现有的重力平衡滴注加药技术、智能泵自动泵注加药技术和自动投放固体泡排棒技术，只能在气井生产过程中开展泡沫排水采气药剂的加注。在此过程中，一部分液体泡排剂会随着气流被携带进入地面管线，而没有与井筒积液相溶，即使落入井筒，也与固体泡排棒一样，没有闷井起发泡时间。因此，与常规人工关井泡沫排水采气相比，现有自动加药泡沫排水采气效果相对较差。

2 气井数字一体化管理技术及应用

2.1 气井远程操作一体化技术

此技术主要涵盖了大批量气井的远程开井、关井作业，大批量产水气井仿人工排水采气作业，大批量间歇气井仿人工管理作业，从而完成除检修维护之外的所有气井现场操作，真正实现气井的远程管理（图1和图2）。由于苏里格气田采用井下节流、中低压集输工艺，气井的开井作业必须保证地面集输系统不超压。因此，气井远程操作一体化的关键技术在于如何实现井下节流条件下气井远程开井作业。通过增加远程控制系统，改造升级井口节流针阀，让节流针阀开度可调；通过监测井口油压与地面管线系统的压力以及井口流量的大小，对阀门开度随时进行调节，从而确保在开井过程中地面系统不超压，真正实现高压气井的远程自动开井作业。

图2 远程控制仿人工自动加药排水采气流程图

2.2 气井生产自诊断分析技术

气井远程操作一体化技术解决了在井场无人操作情况下的远程作业。而气井生产自诊断分析技术是对气井进行“心电图”式的体检诊断，其前提是建立气井生产自诊断的标准。

通过大量气井生产样本的采集与统计分析，建立了导致不同类型气井生产异常的“病因”“病理”数据库，以及对症下药的“处方库”。由于气井在不同生产阶段、不同生产状况下，会有不同的生产特征反映，因此通过对气井长期、短期生产特征进行研究，可以建立对应的判识标准以及应对措施。例如，针对产水井、间歇生产井，通过对压降速率、压恢速率、产量递减率、陡增率、压力波动指数、产量波动指数、生产曲线特征等方面建立诊断标准，从而确定什么时刻开始进行泡排药剂加注，什么时刻进行关井压力恢复，气井压力恢复到什么值时进行开井生产。在“病因”“病理”数据库、“处方库”建立比较完备的情况下，便可以通过气井生产自诊断系统对气井进行“体检”，直接输出异常气井的“病理”“病灶”，并开具对应的“处方”。最终改变技术人员对每口井动态参数逐一分析、对每一项生产制度反复试验的工作现状（图3）。

气井生产自诊断分析技术的应用，有助于推进数字化排水采气技术。通过气井生产自诊断分析技术开展产水气井排查，建立针对不同产水特征气井的“处方库”，通过气井远程操作一体化管理技术，开展自动化的排水采气作业。

图3 井筒积液自诊断分析流程示意图

2.3 气井生产综合管理系统

在气井生产自诊断分析技术的基础上，集成气井生产状况诊断数据库，建立类似股票综合信息系统的气井生产综合管理系统。该系统具有如下功能：

1）查询单井、区块、全气田生产K线的变化情况。判断气田新井投产、老井递减、间歇井、产水气井以及气田停产检修的情况。该系统既可以宏观地判断气田、区块的生产管理情况，又可以单独查看具体气井的生产运行情况。

2）通过集成F.A.S.T.RTA、WellTest等动态分析和气藏工程软件，以及采气工程软件相应的模块，对气井生产动态特征进行分析；将气井的压降速率、压恢速率、产量递减率、陡增率、压力波动指数、产量波动指数、生产曲线特征等参数标注在对应的生产K线附近，通过对气井长期、短期分时生产特征的分析，对气井未来的生产情况进行预测。

3）在气井生产动态特征精细化分析和未来生产情况预测的基础上，进行气井最优化生产措施方案设计。技术人员在综合分析判断的基础上，确定最终的实施方案，并通过气井生产控制系统下达措施指令，实现气井的远程管理。

2.4 实施保障

1）井场供电系统保障。气井远程操作一体化技术的实现，使得气井远程自动开井、关井、自动加注泡排棒、自动间歇生产管理的耗电量大幅增加，因此必须有足够的电力供应才能够真正实现气井的远程操作一体化管理。在没有工业供电的情况下，现有的太阳能、风能供电系统，由于受阴雨天气、冬季低温环境的影响，供电的可持续性和稳定性受到影响。管道发电技术是在天然气集输管道上增加涡轮发电机组，利用天然气压力能和流动的动能进行发电，通过直流转换器进行交流电和直流电的转换，从而满足单井数字化系统用电的需求。其不受气候和环境温度的影响，只与气井的天然气产能有关，因而具有一定的连续性。此外，利用管道发电技术，可以为水平井开展电潜泵排水采气、螺杆泵排水采气提供动力电能的支持，从而解决水平井开展排水采气的难题。

2）无线远程传输技术保障。目前，苏里格气田采用了数传电台、无线网桥、McWiLL、WiMax等无线传输技术。由于不同的无线传输技术在传输速率、传输稳定性上有一定的差异，以及受工况环境的影响，气井在远程控制方面还存在不稳定的情况。因此，采用什么样的无线传输技术更能够满足气田数字化建设的需要，还需要进一步进行试验评价。但无论采取什么技术，都必须保证无线传输的高速性和高稳定性，才能确保气井真正实现远程控制管理。

3）单井在线计量技术保障。由于苏里格气田采用“井口计量、井间串接、湿气输送”的工艺技术，单井产水量无法精确计量。对于产水气井而言，没有准确的产水量资料，就无法计算气井的水气比，气井生产动态特征的分析就无法精细化、动态化，排水采气作业措施的制订，也就无针对性和可操作性。因此，需制定盲目感性的排水采气作业措施，并不断随着气井生产动态的变化反复试验和调整。气井产水量和产气量如果不能实时准确地在线计量，气井生产自诊断分析技术就没有可靠的动态数据作支撑，气井生产动态特征的微弱变化就无法精确“把脉”，也就无法制订针对性较强的“药方”，气井远程控制自动加药排水采气作业也就无法精细化地实施。

3 结束语

随着3G、4G通讯技术、云计算业务以及机械自动化的不断发展，气田数字化技术逐步向更加智能、更加简捷的无人化管理方向发展。具有现场无人化作业、生产异常判识与操作指令下达智能化特征的气井数字一体化管理技术，在得到井场供电系统、无线远程传输技术以及单井在线计量技术保障的条件下，将会成为苏里格气田未来数字化管理的发展方向。