中国页岩气排采工艺的技术现状及效果分析

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10 m³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。     

页岩气排水采气技术研究及应用

页岩气井长期经济有效的生产是页岩气开发的基本要求。页岩气井积液严重影响采气生产,需要长期实施排水采气工艺。通过定制实验及现场测试发现：页岩气井后期带液生产,水平段以层流为主,斜井段为段塞流,是井筒积液开始发生的位置,斜井段积液后,液体回流导致水平段液量聚集;关井油管内的积液退回到储集能力强的长水平段,井筒液面低;油管下入水平段将限制气井产能;斜井段偏心漏失导致柱塞气举效率降低。根据页岩气井长期低压小产特征及井筒气液流动特点,提出了充分利用页岩气井能量、实现经济高效排水采气的开采对策。选定优选管柱、泡沫、柱塞作为页岩气井排水采气3项主体工艺,优化各项主体工艺的技术方案和做法,实现通过工艺辅助页岩气井自喷排水采气。页岩气排水采气技术在川南地区长宁区块推广实施后,气举助排及复产工作量降低,水淹井次减少,有效维护了老井产能。     

致密气藏排水采气实践及思考

苏里格致密气藏气水关系复杂,地层水分布范围广,气井普遍产水。此类气藏特有的低渗透、低压、低丰度,导致供气能力不足,气井产气量较低且递减过快,在全生命周期内均存在严重的积液现象。为了实现致密气田持续稳产、降本增效,研发了以泡沫排水、速度管柱和柱塞气举三大主体技术为主的排水采气技术系列及关键配套工具,形成了气井全生命周期排水采气技术政策,满足气田差异化应用需求。针对特殊井况,研发水平井柱塞排水采气技术和套管柱塞排水采气技术,有效解决复杂井筒排水采气技术的应用瓶颈。形成φ50.8mm连续油管完井生产一体化技术,满足气井高效排液需求,节省生产成本。构建的智能气井管控平台,有效解放现场管理人力,实现气井智能化管理。针对现有排水采气技术难题,提出了排水采气技术攻关方向,需持续探索具有致密气特色的排水采气系列技术,不断突破致密气可采气量下限,进一步支撑气田高质量发展。     

常压页岩气井排采工艺的研究—以彭水区块为例

通过在彭水区块开展电潜泵、射流泵、气举等排水采气工艺的研究,认为常压页岩气井在排采的不同阶段应采取不同的排采工艺:对于无自喷潜力井,采取大排量电潜泵快排-射流泵排采模式;对于有自喷潜力井,采取大排量电潜泵快排-自喷生产-气举排采模式。     

常压页岩气井自生气气举技术

针对常压页岩气藏压后初期不具备自喷生产条件及电潜泵频繁卡泵停机问题,研究了常压页岩气井自生气气举技术。利用本井自生气作为气源,通过气举降低管柱内液体密度的原理,实现了常压页岩气井连续性排采。介绍了自生气气举井口流程和气举工艺管柱,进行了气举井注气压力敏感性分析和气举排液采气工艺设计。PYHF-3井现场试验表明,该井措施后日产液51.37 m3,日产气17 424.65 m3。常压页岩气井自生气气举技术将为常压页岩气井的连续性排采提供新的技术支持。     

页岩气水平井排水采气工艺应用探讨

水平井是实现气藏高效开发的关键技术,应用效果良好。但是随着气藏的持续开发,部分水平井出现产量、压力双递减的情况,表现出不同程度井筒积液特征,而受限于水平井特殊井身结构,水平段的积液对气井开采影响更大,严重制约了气井的平穗生产。首先对水平井排水采气工艺进行了调研,分析了各种排水采气工艺的适应性,结合建南气田水平井成熟的排采工艺技术,对涪陵页岩气排水采气工艺的选择进行了探讨,初步提出以优选管柱、泡沫排水采气工艺为主,邻井高压气举、电潜泵排水采气及组合工艺为辅的排采思路,为提高气井排液德产效果提供一定的借鉴意义。     

川西气田水平井排水采气技术及应用

水平井逐渐成为川西气田开发的主要方式,但受储层特征及特殊井身结构影响,水平井排液困难,部分气井井底积液严重,常规泡排、气举工艺不能完全满足排液需求。根据各排水采气工艺原理及水平井井身结构特殊性,通过药剂室内评价实验、加注方式优化及固体药剂外形尺寸研究等措施对水平井泡排工艺参数进行了优化,通过现场应用取得了较好效果。针对常规泡排不能满足排液需求的水平井相应开展了气举、毛细管、速度管柱等排水采气工艺,均取得了显著效果,初步形成了适合川西气田的水平井排水采气技术。     

页岩气井同心双管排采新工艺研究

为了克服单一排采举升工艺的不足,实现页岩气井在高液量和低液量时期均能连续排采,研究应用了同心双管组合排采工艺。基于速度管柱排水采气可以降低页岩气井临界携液流量、增大井筒中气体流速、提高气井携液能力的思路,优化了页岩气井速度管柱,速度管柱直径优化为φ48.3 mm;实现了排采前期液量充足时采用高排量电潜泵排液,液量较低时采用气举诱喷。该技术在彭页 HF-1 井开展了现场试验,措施后排采井日产液37 m3,日产气量20 250.65 m3,累计产气量151.32×104 m3。试验结果表明, 页岩气同心双管排采工艺技术可以降低页岩气井临界携液流速,为页岩气井的连续排采提供了新的技术支持。      

高压电驱压缩机循环气举工艺在威远页岩气平台井的应用

威远区块某页岩气平台井受邻井压窜、井区地质条件的影响,页岩气井产量持续下降,采用常规气举、泡排、柱塞等排水采气工艺技术已无法实现气井连续携液生产,井筒内积液严重,不同程度影响了气井最终采收率。综合当前排水采气工艺技术,优选电驱高压压缩机配合油管下深至水平段对积液平台进行连续气举,达到提高气井排液效率、解除积液的目的。现场应用表明,该工艺具有“能耗低、噪音小、排量大、效率高”等优点,有效实现了平台井 ４口水淹井的复产,填补了常规页岩气二次采气技术的空缺。     

四川页岩气开发排水采气技术优选

页岩气是一种非常重要的非常规能源，开发潜力巨大。四川盆地海相页岩储层埋藏深、储层致密、孔隙度和渗透率较低，天然气产量衰减较快，因此优选稳产、增产的排水采气技术尤为重要。页岩气井具有低压低产时间长、采用排水采气措施生产周期长的特点，文章对四川地区常用的排水采气方法进行了适应性评估，基于低成本、分期有效的原则，首先下入利用储层自身能量的速度管柱进行生产，速度管柱携液困难后再选择实施泡排、柱塞、气举、泵类排水采气等工艺措施，为页岩气井中后期排水采气技术优选提供参考。     

提升川南地区深层页岩气储层压裂缝网改造效果的全生命周期对策

为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效果的地质和工程因素,进而提出了有针对性的技术对策及下一步的技术发展方向。研究结果表明:①应力状态和断裂体系是影响缝网扩展程度的首要因素,不等时靶体及其钻遇率是形成复杂缝网的先决条件,发育的天然弱面区带是诱导裂缝延伸的重要介质,优质页岩储层厚度是衡量资源纵向上能动性的地质依据;②液体携砂效率与密簇是提升水力裂缝复杂程度的工艺保障,精细分段射孔工艺是实现储层横向上充分动用的技术核心,一体化压裂方案设计是避免井下复杂情况产生、实现储层得到最大限度改造的创新流程,合理的焖井与排采制度是保证气井长期高位稳产的必要措施;③提升深层页岩气井压裂缝网改造效果的全生命周期对策的内涵包括确定适宜的储层纵横向动用模式以实现对优质储层的充分改造、有效识别断层与弱面以减少井下复杂情况的产生、优化簇间距和砂液体系以保证水力裂缝网络规模达到最大化、通过制订合理的生产制度以保证气井最大估算最终开采量(EUR)的获取;④开展长水平段气井精细压裂方案设计、持续优化砂液体系、簇间距与施工强度、研究多层立体压裂技术是深层页岩气储层缝网压裂技术下一步的发展方向。     

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。     

水平井裸眼选择性分段压裂完井技术及工具

为了最大限度地提高苏里格气田低压、低渗透气藏的产量,开展了低渗透气藏水平井裸眼选择性分段压裂工艺技术的研究与应用,由于完井方式的不同、井身轨迹弯曲和井眼尺寸等因素的限制,使得裸眼水平井与直井以及套管固井水平井的选择性压裂完井管串有很大区别。据此介绍了利用油管作为完井和压裂管串一趟下入裸眼水平段中,不需要下套管固井、射孔等作业,实现裸眼水平段选择性分段压裂工艺技术,并详细介绍了这种技术的管串结构、工艺原理、技术特点、配套工具以及现场的应用情况。研究与现场应用表明,采用这种技术与其他低渗透气藏压裂增产技术相比,开发效果更好,投入成本更低,经济效益显著。     

多功能井下节流器研制及在长庆致密气井的应用

为实现致密气/页岩气的大力开发,解决高压气井带压完井的难题,利用连续管带压作业的优势,形成连续管完井采气一体化技术,笔者设计并研制了一种多功能节流器。该节流器采用回压阀、节流嘴以及堵头等多种功能组件的组合设计,通过全流程工序,可以实现带压下连续管、高产期节流降压生产、低产期速度管柱生产、间歇期柱塞气举以及枯竭期井底封堵起出管柱等功能。室内试验及现场应用结果表明,多功能节流器各组件工作良好,可以满足高压气井的开发和应用,保障了气井生产的安全高效运行,符合现场施工要求。该节流器的研制与应用对连续管完井采气一体化技术的支撑以及安全性、可行性的验证具有重要的意义。     

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排水采气是四川有水气藏主要采用的一种工艺措施，包括气举排水、泡沫排水、抽油机排水等，科学地把握工艺的选择和投入是一项不可忽视的问题。排水采气工艺的可行性除了进行技术论证外，还应进行技术—经济论证；针对排水工艺的特点，其技术—经济判断的思路应是将全部费用分为非工艺费用和工艺生产费用两部分，并将工艺的目标参数结合于成本计算中；分别给出了气举排水工艺和泵抽类排水工艺的技术—经济判别式和判别分析方法，并用实例作了验证。     

四川盆地威远页岩气藏高效开发关键技术

威远页岩气藏地质条件复杂,工程技术面临很大挑战,因此,通过地质和工程技术的相互融合,以“选好区、打准层、压好井、采好气”为核心,从地质评价及井位部署优化、水平井优快钻井及精准地质导向、水平井体积压裂、排采及动态分析等4个关键环节入手进行技术攻关,形成了适合威远页岩气藏勘探开发的6项关键技术,即页岩气高产区带评价与优选技术、复杂地表条件下一体化井位部署与优化、长水平段丛式水平井高效钻井完井技术、页岩甜点录井辅助地质导向技术、页岩气体积压裂技术、排采测试及气藏开发动态分析技术。6项关键技术在威远页岩气藏开发中得到推广应用并不断完善,开发效果不断提高,主力产层龙一₁1小层的钻遇率达到98%,钻井周期缩短至69.2 d,测试产量达到19.7×104 m3/d,单井最终可采储量增至10 482×104 m3。6项关键开发技术为威远页岩气藏的高效开发提供了技术支持,且技术的适应性不断增强。      

下倾型页岩气水平井连续油管排水采气工艺

页岩气井水平段采用?139.7 mm套管完井,受地层构造影响,部分气井B、A靶点垂深差大,呈现下倾型特征,水平段携液能力差,随地层能量衰竭,积液易堆积在油管鞋以下水平段,造成气井水淹,采用气举、柱塞、泡排等工艺难以复产。在原有生产管柱内,优选更小尺寸的连续油管下至水平段,增大气体流速,提高气井携液能力,同时可实现小直径管+气举+泡排复合排水采气,排出水平段积液。研究表明,?50.8 mm连续油管适用于水气比小于 1.5 m3/104 m3气井,?38.1 mm连续油管适用于水气比小于1 m3/104 m3的气井。现场应用表明,下倾型水平段积液气井下入连续油管至水平段中部后,油套压变化稳定,气井连续携液气量降低,井筒内气液分布均匀,滑脱损失降低。连续油管排水采气工艺能够有效解决下倾型页岩气水平段积液问题,实现页岩气井低产阶段连续稳定生产。