中国页岩气排采工艺的技术现状及效果分析_张宏录

１ 页岩气排采工艺技术现状
１．１ 排 采 工 艺 的 选 择 原 则 １）压裂后首先 采 取 控 制 放 喷 排 液 方 式，待 井 口 压 力为零，放喷排液结 束 后，依 据 排 采 井 的 储 层 特 性、地 层供液情况优选合适的排采工艺。 ２）排 采 工 艺 方 式 主 要 有 气 举 、泡 沫 排 水 采 气 、电 潜 泵、抽汲、机抽等方式 。 ［４］ １．２ 排 采 工 艺 方 式 排采工艺方式 主 要 有 气 举、电 潜 泵、抽 汲、机 抽 等 方式 。 ［５－６］ 统计８口 页 岩 气 井 中，气 举 ４ 口 井，电 潜 泵 ２ 口 井 ，机 抽 １ 口 井 ，抽 汲 １ 口 井 。 其 中 气 举 占 ５０％ 。 １．３ 气 举 气 源 的 选 择 气举气源主要有膜制氮气和天然气 。 ［７］ 邻井 有 高 压气的井选天然气气 举，邻 井 没 有 高 压 气 的 井 选 择 膜 制氮气气举。膜制氮气气举比天然气气举在注气量、 产 气 量 、产 水 量 等 方 面 更 平 稳 （表 １）。 １．４ 气 举 方 式 的 选 择 气举方式主要 有 正 举 和 反 举。 通 过 对 建 页 ＨＦ－１ 井的分 析 可 看 出 ，采 用 套 管 气 举 方 式 均 比 油 管 气 举 效
图３ 建页 ＨＦ－１井气举诱喷排采曲线
２．５ 宁 ２０１－Ｈ１ 井 排 采 效 果 分 析 宁２０１－Ｈ１井压后该井具有自喷能力，目前 ６ ｍｍ 油嘴测试日 产 气 １４×１０４ ｍ３，套 压 ２４ ＭＰａ，压 裂 液 总 量 ２２ １４０ ｍ３，返 排 率 １５％ 。
３ 认识与建议
通过对我国页岩 气 井 排 采 现 状 分 析，取 得 了 以 下 认识： １）页 岩 气 井 自 然 产 能 低 ，但 水 平 井 优 于 直 井 （２～３ 倍 ），普 遍 产 水 ，开 采 方 式 主 要 以 气 举 、泡 沫 排 水 采 气 方 法 为 主 ［８］。 ２）对于有天然 气 气 源 的 井，直 井 采 用 天 然 气 气 举 排 水 采 气 方 式 进 行 生 产 ，水 平 井 采 用 气 举 、泡 排 及 气 举
作者简介：张宏录，１９６６年生，高级工程师，硕士；１９８９年毕业于原江汉石油学院采油工程 专 业；现 从 事 机 械 采 油 工 艺 的 研 究 及 其 推 广 应 用 工 作 。 地 址 ：（２１００３１）江 苏 省 南 京 市 浦 口 区 新 马 路１８２ 号 。 电 话 ：（０２５）５８８６９５１５，１３８５１７６２７１６。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｌ５４５６＠ｓｉｎａ． ｃｏｍ
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天 然 气 工 业 ２０１２年１２月
气举方式
天然气气举
油管气举 套管气举
膜制氮气气举
油管气举 套管气举
注气量
波动较大 波动较大
波动较大 平稳
表 １ 气 举 方 式 对 比 一 览 表
产气量
产水量
油 、套 压
波动较大 递增
平稳 平稳
波动较大 波动较小
平稳 平稳
缓慢递减且压差较大 平稳递减且压差较小
平稳递减且压差较大 平行变化且压差较小
气水比
波 动 大 ，呈 锯 齿 状 波 动 较 大 ，平 缓 递 减
平稳 平稳
果较好，产量较高 且 带 水 稳 定。 但 考 虑 气 井 实 际 情 况 （外输压力为１．２５ ＭＰａ），且 与 产 量 线 性 关 系 较 好，则 优选套管气举方式进行排水采气，即 输 压 １．２５～１．３９ ＭＰａ，产气量为４ ０００～５ ０００ ｍ３。 说 明 套 管 注 气、油 管 生 产 时 ，气 举 效 果 较 好 。 页 岩 气 井 自 然 产 能 低 、生 产 时间较短，且普遍产 水；气 举 生 产 方 式 效 果 较 好，带 水 明 显 （图 １）。
＋泡排组合方式进行排水采气 。 ［９］ ３）对于无天然 气 气 源 的 井，膜 制 氮 气 气 举 是 页 岩 气（致密砂岩气）主 要 排 采 工 艺，膜 制 氮 气 气 举 适 应 于 产液量较大的排采井。 ４）泡排工艺 适 应 于 产 液 量 低 于 １０ ｍ３ 的 排 采 井， 目前泡 沫 排 水 采 气 工 艺 尚 不 能 满 足 水 平 井 排 液 要 求 。 ［１０］ ５）电 潜 泵 排 采 工 艺 适 应 于 高 液 量 页 岩 气 井 的 排 采，但不适应于产液量低于３０ｍ３ 的排采井。
第３２卷第１２期 开 发 工 程
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并拌注液氮４０ｍ３，施工结束后，套压４３ ＭＰａ，油压４７ ＭＰａ，关 井 ２４ｈ 压 力 扩 散，后 分 别 采 用 ６、１０、１２ ｍｍ 油嘴、油 管 针 阀 控 制 放 喷，５ 月 ２９ 日 气 产 量 最 高 达 １４ ７５０ｍ３，后 期 采 用 ８ ｍｍ 油 嘴 放 喷，气 产 量 １０ ８００ ｍ３／ｄ，目 前 气 量 呈 下 降 趋 势 。
后 ，进 行 气 举 排 液 。３ 次 气 举 ，共 气 举 出 液 体 ７１ ｍ３；敞 口观察，期间均无气显示。测试井底流压为 ７．６ ＭＰａ， 动液面深度为８３３ｍ，Ｃｌ－ 含量为２７ ０００～２８ ０００ｍｇ／Ｌ， 检验为地层水，折算产 水 速 度 ２．２４ ｍ３／ｄ。２０１１ 年 １２ 月２８日，换７３ｍｍ 管柱 后 仍 无 液 无 气 产 出，测 试 结 束 封 井 （图 ２）。
２．２ 泌页 ＨＦ－１井排采效果分析 泌页 ＨＦ１ 井 于 ２０１２ 年 １ 月 ８ 日 完 成 １５ 级 分 段 压 裂 ，压 后 获 最 高 日 产 油 ２３．６ ｍ３、日 产 天 然 气 ９００ ｍ３ 工业 油 气 流。 截 至 ４ 月 ７ 日 累 计 产 油 ７２２ ｍ３，产 气 ２４ ６３５ｍ３。该井目前日产油６ｍ３ 左右，日产气２００～ ５００ ｍ３，已 持 续 稳 定 ３ 个 月 时 间 。 原 油 密 度 为０．８６ｇ／ ｃｍ３，黏度为１４ｍＰａ·ｓ（７０ ℃），属正常原油。 ２．３ 建页 ＨＦ－１井排采效果分析 建页 ＨＦ－１井 ２０１１ 年 ９ 月 １４ 日 ～１７ 日，逐 级 采 用水力泵送、电 缆 传 输 方 式，实 施 桥 塞 坐 封 ＋ 射 孔 联 作，完成其余６级压 裂 施 工，钻 塞 后 控 制 放 喷，套 压 为 零后采用液氮助排、泡 沫 助 排，后 期 采 用 天 然 气 助 排， 最高日产气量 １２ ７００ ｍ３，目 前 产 气 量 超 过 ２ ０００ ｍ３ （图 ３）。 ２．４ 涪页 ＨＦ－１井排采效果分析 涪页 ＨＦ－１井钻塞后于３月２３日分别用６、１０、１５ ｍｍ 油嘴控制套管放 喷，初 期 套 压 １６ ＭＰａ，２４ｈ 后 降 为零，返 出 液 ７２６．２ ｍ３，返 排 率 ４．８％。 最 高 产 气 量 １ ５００ｍ３。４月８日 ～１１ 日 采 用 膜 制 氮 气 气 举，气 举 深 度 ２ ０００～２ ４００ ｍ。 气 举 后 放 喷 ，井 口 不 返 液 ，不 产 气。５月２６日实施 酸 压 解 堵 施 工，共 用 酸 液 １１０ ｍ３，
第３２卷第１２期 开 发 工 程
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中国页岩气排采工艺的技术现状及效果分析
张宏录 刘海蓉
中国石油化工集团公司华东石油局工程院
张 宏 录 等 ．中 国 页 岩 气 排 采 工 艺 的 技 术 现 状 及 效 果 分 析 ．天 然 气 工 业 ，２０１２，３２（１２）：４９－５１． 摘 要 在页岩气开发过程中，页岩气排采工艺是提高 页 岩 气 开 发 水 平 的 关 键 技 术 ，常 用 的 泡 沫 排 水 采 气、气 举 排 水采气、电潜泵排水采气及有杆泵排水采气等技术都有一定的应用条件和缺陷。因此，优选合适的页岩气 排 采 工 艺 就 显 得尤为重要。为此，通过分析我国页岩气排采井工艺选择的原则和排采工艺方式以及气举气源及气举方 式 的 对 比 ，重 点 论述、分析了目前国内已投产的５口页岩气井气举方式及排采效果，提出了对不同页岩气排采工艺的认 识。 研 究 结 果 表 明：气举是页岩气（致密砂岩气）的首选排采工艺，气举气源 主 要 有 膜 制 氮 气 天 然 气 ，采 用 套 管 气 举 方 式 的 排 采 效 果 优 于 油管气举方式；泡沫排采工艺适应于产液量低于１０ｍ３ 的排采井；电潜泵排采工艺只适应于高液量页岩气井的排采。 关键词 页岩气 工艺 气举排采 泡沫排采 电潜泵排采 现状 分析 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０９７６．２０１２．１２．００９
参 考 文 献
［１］邱中建，邓松涛．中国非常规天然气的战略地位［Ｊ］．天然 气 工 业 ，２０１２，３２（１）：１－５．
［２］陈建渝，唐大卿，杨楚鹏．非 常 规 含 气 系 统 的 研 究 和 勘 探 进 展 ［Ｊ］．地 质 科 技 情 报 ，２００３，２２（４）：５５－５９．
［３］翟光明，何文渊，王世洪．中 国 页 岩 气 实 现 产 业 化 发 展 需 重 视 的 几 个 问 题 ［Ｊ］．天 然 气 工 业 ，２０１２，３２（２）：１－４．
图 ２ 东 峰 ２ 井 排 采 效 果 曲 线
图１ 建页 ＨＦ－１井气举生产关系曲线
２ 页岩气井排采效果分析
２．１ 东 峰 ２ 井 排 采 效 果 分 析 ２０１１ 年 １２ 月 １０ 日 １５：４０ 开 始 返 排。 先 使 用 ３ ｍｍ 油嘴，后增大，８ｈ后至敞井，油压 由 ２２．４ ＭＰａ降 为零（１１．５ｈ后），靠 自 身 能 量 排 液 ６ｄ，累 计 ７９９ ｍ３， 期间点 火 燃 烧 时 长 ４０ｈ，最 高 高 度 １．２ ｍ，返 排 ６ｄ
中国页岩气具有巨大的开发潜力，其 资 源 量 有 ３０ ×１０１２ ｍ３［１］，但页岩气的开发工程 难 度 较 大，国 内 相 应 的关键技术并未取得 大 的 突 破，未 形 成 页 岩 气 的 工 业 化生产能力 。 ［２］ 其中，页 岩 气 （致 密 砂 岩 气）排 采 工 艺 技术在整个开 发 过 程 中 显 得 尤 为 重 要 。 ［３］ 页 岩 气 （致 密 砂 岩 气 ）常 用 的 排 采 工 艺 主 要 有 泡 沫 排 水 采 气 、气 举 排水采气、电潜泵 排 水 采 气 及 有 杆 泵 排 水 采 气 等。 但 每种排水采气工艺 都 有 一 定 的 缺 点。 例 如：泡 沫 排 水 采 气 适 用 于 低 压 、水 产 量 不 大 的 气 井 ，尤 其 适 用 于 弱 喷 或 间 歇 自 喷 气 水 井 ；气 举 排 水 采 气 适 用 于 排 量 大 、日 排 液量高达３００ｍ３ 的气 井，适 宜 于 气 藏 的 强 排 液；电 潜 泵排采工艺适应于高 液 量 页 岩 气 井 的 排 采，但 不 适 应 于产液量低于３０ｍ３ 的 排 采 井；有 杆 泵 排 水 采 气 对 于 气液比高、出砂、含有 硫 化 物 或 其 他 腐 蚀 性 物 质 的 井， 容 积 效 率 降 低 ，该 排 采 工 艺 用 于 大 斜 度 井 时 ，抽 油 杆 柱 在油管中的磨损将 损 坏 油 管，增 加 维 修 作 业 费 用。 笔 者 通 过 对 目 前 国 内 页 岩 气 （致 密 砂 岩 气 ）排 采 工 艺 现 状 进 行 分 析 ，找 出 排 采 工 艺 中 存 在 的 主 要 问 题 ，提 出 相 应 的技术对策，将对提高 页 岩 气 （致 密 砂 岩 气）整 体 开 发 水平具有一定的指导意义。