頁巖氣井排水采氣工藝技術優選與試驗

摘 要：頁巖氣井進入低壓低產階段后，氣井井口壓力低，井筒積液嚴重，治理難度較大。通過積液規律研究，確定了速度管柱、氣舉、泡排、柱塞氣舉等排采措施適用條件及實施時機，經現場試驗，可以提高頁巖氣井的最終排采效果，對同類型氣藏的開發具有借鑒意義。

關鍵詞：頁巖氣井;低壓低產;積液規律;排采措施

1 井筒積液規律

通過建立單井Pipesim模型，模擬計算出套管井臨界攜液流量約為13.83萬方/天，油管井臨界攜液流量為2-3萬方/天。結合井筒積液速度比和臨界攜液流量，綜合判斷當井筒積液速度比大于1，且產氣量低于臨界攜液流量時，井筒積液較嚴重。

2 排水采氣工藝優選

根據威遠工區現場實際條件，分析各種排水采氣工藝適用性，建議在壓力遞減階段采用“優選管柱”生產，油管生產后期無法正常攜液時，采用氣舉、泡排、柱塞氣舉等排水采氣措施，而對生產后期的低壓低產氣井，則采取氣舉+泡排、泡排+柱塞氣舉等組合排水采氣措施。

3 現場應用與效果評價

3.1 速度管柱

氣井投產后，當氣井產量低于臨界攜液流量時，下入生產管柱可有效提高氣井井筒攜液能力。在研究區完成了三個平臺12口井的采氣工藝管柱方案設計，優化油管尺寸、生產管柱和回音標的下入深度。下入速度管柱后，氣井井筒攜液能力增強，產液量明顯增加，產液量平均提高137%。

3.2 泡排

對于處在產量遞減階段的氣井，泡排措施具有較好的增產穩產效果。而處在低壓低產階段的氣井，泡排措施效果不明顯。泡排前采取氣舉措施有助于提高泡排效果。

在威遠研究區實施泡排33口井，措施增產2675萬方，其中6口井配合柱塞氣舉進行組合排水采氣，取得較好的增產效果。威XH4平臺有2口井在采取泡排措施前處于產量遞減階段，泡排后2口井產量都明顯增加且保持穩定。其中，威XH4-3井泡排前水氣比較高，措施后增產效果更明顯。

威YH2平臺2口井采取泡排措施前都處于低壓低產階段，泡排后兩口井產量無明顯增加，基本保持穩定。分析認為2口井投產時間較長（2015年），目前地層壓力低、井筒積液嚴重，單獨采取泡排措施增產效果不理想。可考慮結合氣舉、柱塞氣舉等措施，改善氣井排采效果。

威XH4-2井在采取泡排措施后增產不明顯，后進行氣舉，產量大幅增加。又繼續采取泡排措施后，氣井維持較高產量生產。

3.3 氣舉

氣舉主要用于水淹停噴氣井，包括自身積液水淹和受壓裂影響水淹導致停噴氣井。在下油管后仍無法恢復生產時，采取氣舉措施輔助排液。氣舉排出井筒積液以后，有助于氣井復產和提高后續其他排水采氣措施效果。研究區開展氣舉311井次，其中有效280井次，有效率90%，氣舉措施累計增產841萬方。

氣舉持續時間對氣舉措施效果有很大影響。威XH9-7井在7天內多次進行氮氣氣舉，期間氣井產量增加明顯且保持穩定，氣舉結束后，產量迅速下降。后又進行單次氣舉，氣舉后產量略有增加。分析認為，氣舉是通過補充能量來提高排水采氣效果，氣舉結束后能量供應中斷，產量快速恢復到措施前，措施效果持續性較差。

對于低產井，單獨采取氣舉措施增產效果不理想。威XH4-1井處于低產階段，多次氣舉后排出部分積液，氣舉結束后產量迅速下降，增產效果不理想。氣舉主要以復產和輔助排液為主，單獨采取氣舉措施效果有限，可以配合泡排和柱塞氣舉進行定期排液生產。

3.4 柱塞氣舉

現場實施柱塞氣舉9口井，7口井產量增加，2口井產量略有降低。氣井產量按照月遞減率5%計算，9口井累增氣304.67萬方。

實施柱塞氣舉需要有足夠的地層能量。威YH7-3井實施柱塞氣舉前采取間開生產，平均日產氣0.90萬方/天，日產液3.26方/天。下入柱塞后，由于地層能量不足，柱塞無法到達井口。通過氮氣氣舉激活，柱塞氣舉正常生產。措施后氣井平均產氣量1.31萬方/天，產液量3.22方/天，累增氣123.76萬方，取得明顯增產效果。

泡排+柱塞氣舉組合起到較好的排采效果，柱塞氣舉起到主要作用。威YH3-4井實施柱塞氣舉前采取泡排連續生產，平均日產氣0.90萬方/天，日產液2.20方/天。措施后采取泡排+柱塞氣舉生產，平均產氣量1.17萬方/天，產液量1.94方/天，累增氣30.60萬方。威YH3-4井后又分別單獨采取柱塞氣舉生產和泡排間開生產，單獨采取柱塞氣舉生產時，產氣量基本保持不變，產液量略有增加。單獨采用泡排間開生產時，產氣量和產液量都明顯降低。從措施效果來看，單獨采取柱塞氣舉和柱塞氣舉+泡排生產效果差別不大，柱塞氣舉在組合排水采氣措施中起到主要作用。

地層能量不足導致部分氣井措施效果不理想。威YH3-2井實施柱塞氣舉前采取泡排連續生產，平均日產氣0.97萬方/天，日產液0.85方/天。措施后采取泡排+柱塞氣舉間開生產方式，產量略低于措施前，平均產氣量0.82萬方/天，產液量1.18方/天，產量減少9.13萬方。分析原因主要包括：氣井生產時間較長，目前地層壓力較低;關井恢復壓力時間偏短，地層能量未充分恢復。目前間開生產12h，開井壓力低于3MPa。對此類實施柱塞氣舉的井，可增加關井恢復壓力時間，確保地層能量恢復，以改善柱塞氣舉生產效果。

通過關井恢復壓力和調整間開生產時間能夠改善柱塞氣舉措施效果。以威XH2-3井為例，該井措施前采取泡排連續生產，平均產氣量1.25萬方/天，產液量2.59方/天。實施柱塞氣舉后，關井恢復壓力11天，開井后間開生產時間增加，平均產氣量1.38萬方/天，產液量1.45方/天，產量明顯增加。

4 結論

①頁巖氣井生產長期處于低壓低產階段，氣井井口壓力低，井筒積液嚴重，攜液生產困難;②當井筒積液速度比大于1，且產氣量低于臨界攜液流量時，井筒積液較嚴重，需采取排水采氣措施;③不同的生產階段，采用不同的排水采氣措施，可以有效提高單井產量。

參考文獻：

[1]蔣澤銀，李偉，羅鑫，李小蓉，熊穎，周鴻，向建華.頁巖氣平臺井泡沫排水采氣技術[J].天然氣工業，2020，40（04）： 85-90.

作者簡介：

李昌綿（1966- ），男，高級工程師，畢業于大慶石油學院采油工程專業，現主要從事油氣田開發研究與科技管理工作。