环境科学 科技期刊 教育期刊 工业期刊 医学期刊 社科期刊
论文下载
  • 软文发表|期刊代发表软文001
  • 软文发表|期刊代发表软文002
  • 软文发表|期刊代发表软文003
  • 软文发表|期刊代发表软文004
  • 软文发表|期刊代发表软文005
致密油气排采工艺技术适应性分析及建议
发布时间:2015-10-08 18:10 作者: 阅读次数: 文章出自:


致密油气排采工艺技术适应性分析及建议 

张宏录 张龙胜 熊炜 徐宁蔚  苏杰

(中国石化华东分公司工程院,江苏南京 210031)

摘 要 针对致密油气井在排采过程中存在的有效期短、经济效益较差、,不能实现储层气液的诱喷等问题,开展了致密油气排采工艺技术适应性分析。文中介绍了我国致密油气排采工艺技术现状,对致密油气排采工艺应用效果进行分析,指出了致密油气排采工艺存在问题分析及相应的对策。研究结果表明:在页岩气水平井中开展“电潜泵-气举-泡沫速度管柱组合排采工艺”试验研究具有重要意义。该管柱既可用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产,又可用于当液面降低到一定程度时,进行气举诱喷作业,最终实现气举结束后,地层页岩气经地层压力驱动后自动从套管喷出,同时将井底积液带出地面,实现页岩气排采井的连续性排采。

主题词 致密油气  排采  工艺技术 应用效果 分析; 

1  前言

致密油气常用的排采工艺[1]主要有气举排水采气、泡沫排水采气、电潜泵排水采气及有杆泵排水采气等。但常规的排水采气工艺无法满足特殊井型及特殊油藏排水采气的需要[2]。例如:在页岩气水平生产井中,与水平井井身结构、生产特征相匹配的气举排水采气工艺有待进一步完善。对于地层压力系数较高的页岩气井,气举工艺能快速排除井下积液,实现储层气液的诱喷,气举排水采气效果较好。但对于地层压力较低的页岩气井,虽然气举一次性能排出井筒积液,但有效期短,经济效益较差,不能实现储层气液的诱喷[3]。同时,对于裸眼滑套完井的水平井来说,气举只能有效排出水平井垂直段积液和第一个喷砂滑套以上的积液,水平段积液不能有效排出,气举后井底又快速形成积液,恢复到气举前的生产状况;目前泡沫排水采气工艺尚不能满足水平井排液要求。常规泡沫排水采气技术在定向井中的效果远远不如直井。环空加注泡排药剂无法与井底积液有效混合,油管投棒方式加注泡排棒只能到A靶点以上,斜井段引起泡沫破裂,造成滑脱损失,排液量少产量压力低泡排效果差,且有效期短。 

本文通过对目前国内致密油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,将对提高致密油气整体开发水平具有一定的指导意义。

2  致密油气排采工艺技术现状及应用效果分析

2.1气举排采工艺技术[4]

2.1.1气举排采工艺原理

气举排水采气工艺是目前国内外页岩气和致密砂岩气应用最广泛的排采技术。气举排水采气适用于排量较大的排采井。气举排水采气是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中汇合,利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低,以将其排出地面的一种举升方式。气举的原理是按U 形管顶替井液的流动原理。在气井的卸载阶段,当注入气进入油套环空时,预先调试定压的气举阀在注入气压力的作用下被打开,气体经阀进入油管,卸载阀以上的液柱被顶替至地面。这一过程从顶阀开始,由上而下依次打开各卸载阀,直至工作阀露出液面为止。

2.1. 2 气举排采应用效果分析[5]

(1)DF2井排采效果分析

2011年12月10日开始返排。开始用3mm油嘴,后增大至用5mm油嘴,8小时后至敞喷,油压由22.4MPa降为0(11.5小时后),靠自身能量排液6天,累计799m3,期间点火燃烧时长40小时,最高高度1.2m,返排6天后,进行气举排液。三次气举,共气举出液体71m3;敞口观察,期间均无气显示测试井底流压为7.6MPa,动液面深度为833m,氯根为27000mg/L-28000mg/L,检验为地层水,折算产水速度2.24m3/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。

(2)JYHF-1井排采效果分析

JYHF-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,完成其余六级压裂施工,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12700方,目前产气量2000多方。

2.2 电潜泵排采工艺技术[6]

2.2.1电潜泵排采工艺原理

电潜泵排采工艺适应于高液量页岩气井及高含水煤层气井的排采。电潜泵是一种最早用于采油的人工举升设备,它是采用多级离心泵下入井底,启泵后将油管中积液迅速排出井口,以降低回压,使气藏采收率提高的一种排水采气工艺技术。电潜泵排水采气的工作原理是:地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机,电机带动多级离心泵叶轮旋转,把电能转换为机械能,将井液举升到地面。

2.2.2 FS1井排采效果分析

FS1井于2010年5月13日-6月17日电潜泵排液,阶段排液1379.2m3,累计排液2003.2m3(含起下管柱自溢量76.3m3),累产气503.5m3,液样氯根9800下降至5300mg/l。在电潜泵排液初期,动液面在井口附近,产液量可达128.6m3/d,随着排液的进行,动液面和产液量在逐渐下降,自6月14日起,动液面已经到1580m,日产液量15.5m3,日产气19.2m3。截止6月17日,累产液2003.2m3,累产气503.5m3。

2.3  气举-泡排组合排水采气工艺技术[7] [8]

2.3.1工艺原理

气举-泡排组合排水采气工艺适用于井底静压在8MPa 以上生产井的排采。气举-泡排组合工艺不仅发挥了单项工艺的优势而且弥补其不足,提高了综合排水采气效果,节约高压气源,能缓解气田进入中后期高压气源紧张的局面, 该工艺在不改变原有基础设施条件下, 通过加注起泡剂降低管柱内摩阻损失和重力梯度, 改善气举条件, 能有效地恢复生产, 提高气田采收率, 既节约成本又增加经济效益, 具有广阔的应用前景。

2.3.2 G8-17 井排采效果分析[9]

长庆气田G8 -17 井措施前井底积液严重,油套压下降明显。泡沫- 气举复合排水措施后油压为13.4MPa,套压21.0MPa,日产3 ×103m3 /d,气井恢复正常生产。

2.4 毛细管排水采气工艺技术

2.4.1工艺原理

该工艺主要应用于水平井的排水采气。该工艺可以使起泡剂深入积液内部,并与积液充分混合,从而使泡沫排水效应得到了充分发挥,提高了排水效果。工艺原理是通过地面专用设备将小直径管下入井筒积液段,由地面注剂泵通过小直径管将起泡剂直接注入积液内部,使起泡剂直接、快速、充分地发挥作用,从而有效提高了气井排水效率。工艺设备主要由注剂系统(包括注剂泵、进出口管汇)、防喷系统、撬装动力与控制系统、滚筒系统(包括盘管绞车、排管机构、导向器和注入头)、操作台等构成。

2.4.2 B-17 井排采效果分析

B-17井于1981 年3 月16 开始出水,投产初期套压31. 30MPa,油压27. 96 MPa,日产气23. 67 ×103m3,日产水62.30 m3。2005 年10 月19 日地层垮塌进行修井作业,由于井下砂堵,气井只能间歇生产,月生产时间不足1 天,月产气1 ~ 2 ×103m3,2008 年4 月12 日井口生产套压5.40 MPa。通过撬装式小直径管排水采气作业装置与气举车气举相结合,使该井一次性复产成功,平均日增产3 ~ 4 ×103m3。

2.5 机抽排水采气工艺技术

2.5.1工艺原理

机抽排水采气主要应用于煤层气井的排水采气。其工作原理与抽油井举升工艺相同,区别是从油管排水、油套环空采气。通过抽油机装置不停地将地层和井筒中的液体从油管排到地面,井筒中的液面将逐渐下降,结果降低了井筒中液体对气层的回压。产层气则向油、套环形空间聚积、升压,当套压超过输压一定值后,即可将套管内的天然气通过地面气水分离器进入输气干线,这样就实现了气井抽油机排水采气的目的。

2.5.2 Y1井排采效果分析

Y1井是延川南区块的一口煤层气井,该井于2010年4月11日下螺杆泵投产,2010年5月14日第一次检泵作业。作业原因是抽油杆遇卡,最大解卡载荷15吨,捞出砂量约190L;2010年7月3日第二次检泵作业,作业原因是单流阀到丝堵之间填满压裂砂, 堵塞出液通道,作业时捞出砂量约250L;2010年11月19日第三次检泵作业,作业时发现泵筒内有破碎橡胶皮, 捞出砂量约30L。目前该井采用管式泵排采工艺生产,泵深926.99m,液面934.57 m,日产气1008.1m3,累计产气982396 m3。具体作业原因见表1。

表1  Y1井作业原因统计表

投产日期

井段

m

泵型

第一次检泵作业

第二次检泵作业

第三次检泵作业

作业日期

作业原因分析

作业日期

作业原因分析

作业日期

作业原因分析

2010.4

936.2~941.1

GLB350-CBM-11

2010.5.14-5.21

抽油杆遇卡,解卡最大载荷15T。捞出砂量约190L

2010.7.30-8.3

单流阀到丝堵之间填满压裂砂, 捞出砂量约250L

2010.11.19-11.24

泵筒内橡胶皮破碎, 捞出砂量约30L

2.6泡沫排水采气工艺技术

2.6.1工艺原理

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。泡沫排水采气是从井口向井底注入一种能遇水起泡的表面活性剂(称为泡沫排水起泡剂,简称起泡剂),井底积水与起泡剂接触后,在天然气流的搅动下,气液充分混合,形成大量低密度水泡沫。随着气泡界面的生成,液体被连续举升,泡沫柱底部的液体不断补充进来,直至井底水替净。起泡剂通过分散、减阻、洗涤(包括酸化、吸附、润湿、乳化、渗透)等作用,使井筒积液形成泡沫,并使不溶性污垢如泥沙等包裹在泡沫中随气流排出,起到疏导气水通道,增产、稳产的作用。

2.6.2 泡沫排水采气效果分析

目前泡排工艺已成为川西气田的主要稳产工艺,2012年开展现场应用531口井,年施工8606井次。近年来累计增产4.93亿方。针对低压井,建立了气井极限油套压差与井口套压经验关系式用以指导现场施工,用“少量多次”来概括低压井泡沫排水对剂量和周期要求;同时根据产水类型、产水量,按照“一井一制”、“少量多次”加注,对加注工艺进行了优化;针对一些产水量大,常规泡沫排水采气效果较差的气井,采用助排方式(分离器向污水罐强排、移动排污灌强排)提高流速,从而提高泡排效果;另外针对大斜度井滑脱损失严重,泡排效果比直井差现象,研制了泡沫稳定性较好的SP-7泡排剂,提高了定向井泡沫排水效果。

3  致密油气排采工艺存在问题分析

目前,国内页岩气主要以气举排采工艺上为主,其次是电潜泵排采工艺,致密砂岩气主要以泡沫排采工艺为主,气举排采工艺为辅,煤层气主要管式泵排采工艺为主。上述几种排采工艺存在问题如下:

(1)与水平井井身结构、生产特征相匹配的气举排水采气工艺有待进一步完善。对于地层压力系数较高的页岩气井,气举工艺能快速排除井下积液,实现储层气液的诱喷,气举排水采气效果较好。但对于地层压力较低的页岩气井,虽然气举一次性能排出井筒积液,但有效期短,经济效益较差,不能实现储层气液的诱喷。同时,对于裸眼滑套完井的水平井来说,气举只能有效排出水平井垂直段积液和第一个喷砂滑套以上的积液,水平段积液不能有效排出,气举后井底又快速形成积液,恢复到气举前的生产状况;

(2)目前泡沫排水采气工艺尚不能满足水平井排液要求。常规泡沫排水采气技术在定向井中的效果远远不如直井。环空加注泡排药剂无法与井底积液有效混合,油管投棒方式加注泡排棒只能到A靶点以上,斜井段引起泡沫破裂,造成滑脱损失,排液量少产量压力低泡排效果差,且有效期短;

(3)电潜泵排采工艺适应于高液量致密油气气井的排采,但不适应于产液量低于30m3的排采井;

(4)有杆泵排水采气对气液比高、出砂或含有硫化物或其他腐蚀性物质的井,容积效率降低,该排采工艺在大斜度井中,抽油杆柱在油管中的磨损将损坏油管,缩短检泵周期,增加维修作业费用。

4  认识与建议

(一)彭水、川中、川西南等区块地层岩性变化大,主要由泥页岩、粉砂质页岩夹薄层透镜状灰岩,含灰质泥岩、含粉砂碳酸盐质泥岩、泥晶泥质(陆屑)碳酸盐岩等组成,地层压力系数低于1.3,单一排采工艺不能很好的实现地层气液的诱喷,宜采用“电潜泵-气举-泡沫速度管柱组合排采工艺”。

1、管柱组成

(1)井口组成

井口装置由内管控制管路和油管控制管路组成。内管控制管路由内油管悬挂器、压力表、350型小四通组成; 油管控制管路由油管悬挂器、250型采油树组成。套管四通悬挂外管,内管悬挂器悬挂内管、密封双管环空。

(2)井下注入管柱组成

外管结构组成:电潜泵(电机+保护器+油气分离器+离心泵)+Φ73mm油管+单流阀+Φ73mm油管+智能开关+Φ73mm油管至井口+油管挂。

内管结构组成: 1.900TBG油管。见图1。

2、工艺原理

此工艺管柱为电泵排液与气举组合工艺管柱。其中:内管采用经过优化的速度管柱。

当前期地层有一定供液能力时:采用电泵排液。小电泵额定排量30-200m3/d。电泵具有一定防砂和防气功能。悬挂器:电泵井口悬挂器满足电缆线穿越,悬挂器螺纹为27/8〞加厚油管扣,悬挂器耐压25MPa。

待出液量下降至30m3/d时,启动智能开关,利用膜制氮车气举。优选1.6in速度管柱下入27/8in油管内。由于电潜泵过流面积小,叶轮级数多,每叶轮过流面积仅相当于10mm左右油嘴,为确保气举成功后气体能够顺利进入1.6in平式油管自动携液生产,在27/8in加厚油管上安装智能开关。智能开关是通过地面泵车传递的压力码打开,从小油管和大油管的环空注入氮气,产出液从油套环空经过智能开关至小油管返出地面。

3、技术特点


(1)该管柱既可用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产,又可用于当液面降低到一定程度时,进行气举诱喷作业,最终实现气举结束后,地层页岩气经地层压力驱动后自动从套管喷出,同时将井底积液带出地面,实现页岩气排采井的连续性排采;  

(2)气举时,从速度管柱与大油管的环空注氮气,同时,加注起泡剂降低管柱内摩阻损失和重力梯度, 改善气举条件,液体经智能开关从大油管排出,气体从油套环形空间产出。避免了因气举作业将井底积液二次压入地层,缩短了见气时间,同时避免了气举时对地层造成的污染;

(3)速度管柱可下入水平段深处,排液效果好;可在速度管柱或小环空加注泡排,提高泡排效果;

 

1-速度管柱;2-外管;3-套管; 4-压控开关;5-单流阀;6-电潜泵。

 

 

(二)在致密砂岩储层的大斜度井或水平井中,泡沫排水采气效果变差,主要原因是在斜井段井斜角处于32°左右,滑脱损失严重,泡沫运移中不断与管壁碰撞,泡沫破裂,稳定性差。此类排采井宜应用“气举与小直径毛细管组合排水采气工艺”。

1、技术组成

 主要由注剂系统(包括注剂泵、进出口管汇)、防喷系统、橇上动力与控制系统、滚筒系统(包括盘管绞车、排管机构、导向器和注入头)、操作台等构成。井下管柱由毛细管、外管、筛管、丝堵组成)。见图2。

 

 

2、工艺原理[10]


在对致密砂岩气井进行气举的同时,通过地面专用设备将小直径管通过油管下入井筒积液段,由地面注剂泵通过小直径管将起泡剂直接注入积液内部,使起泡剂直接、快速、充分地发挥作用,从而有效提高了气井排水效率。

 

3、技术特点

(1)该工艺可以使起泡剂深入积液内部,并与积液充分混合,从而使泡沫排水效应得到了充分发挥,提高了排水效果;

(2)该工艺不仅可以有效排出井底积液,还可以排出井底污物,达到清洁井筒的目的;

(3)毛细管排水采气工艺丰富了水平井排水采气手段,拓展了毛细管应用范围。

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, 唐大卿鹏. 非常规含气系统的研究和勘探进展. 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.

[4]李汉兴, 朱必兰.国外机械采油装备的现状与发展趋势[ J]. 石油机械, 2002, 39(增刊): 86- 90.

[5] Lea J F et a1.WhatS' new in artificial Lift[ J]. Wo rld o i,l2001, 222( 4): 5 l一6l.

[6] 郑俊德, 张仲宏.国外电泵采油技术新进展.钻采工艺,2007,30(1):68-71.

[7] 刘? 琦 ,蒋建勋.国内外排液采气方法应用效果分析.天然气勘探与开发,2006,29(3):51-55.

[8] 黄? 艳, 谭宏兵.气举泡排组合排水采气工艺技术的研究与应用.钻采工艺,2001,24(5):49-50.

[9] 曲俊耀, 朱家富.威23 井双油管气举、泡排复合排水采气新工艺.天然气工业,1996( 5) : 83- 85.?

 [10]周忠城,曹和平.小直径管排水采气装置在四川气田的应用.石油机械,2012,40( 11) : 116- 119.

Adaptability Analysis and Recommendations of the Drainage Gas Recovery Technology of Dense Oil and Gas 

Zhang Honglu

(Engineering Design & Research Institute,East China Petroleum Bureau,Sinopec,Nanjing,Jiangsu,210031China)

Abstract:For dense oil and gas Wells in the process of high rank is the period of validity of short, poor economic benefit, and can't realize the problem such as reservoir of gas and liquid spray lure, conducted a dense oil and gas mining technology adaptability analysis. This paper introduces the dense oil and gas mining technology present situation, the density of oil and gas mining technology application effect is analyzed, dense row of oil and gas mining process are pointed out problem analysis and the corresponding countermeasures. Research results show that: in the shale gas horizontal well to carry out the "DianQianBeng - gas lift - bubble velocity string combination row mining technology" experimental study is of great significance. The string can be used for shale gas exhaust recovery well liquid level is plentiful DianQianBeng drainage gas recovery normal production, and can be used when the liquid level down to a certain extent, gas lift jet lure operations, finally realizes the end of the gas lift, shale gas stratum after formation pressure drive automatically from casing, hole liquid out of the ground at the same time, the realization of shale gas in the continuity of production Wells line.

Key words:dense oil and gastechnology of the drainage gas recovery;technology ;application effect;analysis

收稿日期:2013-01-29;改回日期:2013-09-02。

作者简介:张宏录(1966—),男,河南光山人, 1989年毕业于江汉石油学院采油工程专业,2007年获长江大学石油天然气专业工程硕士学位,高级工程师,主要从事采油工艺的研究及推广工作。







网站首页 | 关于我们| 投稿流程| 投稿须知| 免责声明| 网站地图
杂志社在线投稿网隶属于射洪县百诚商贸有限责任公司 地址:射洪县太和镇卫生局 网站版权所有,翻版必究Copyright 2015 All Rights Reserved 蜀ICP备15029251号-1
网站说明:国内权威的期刊采编机构