機(jī)抽排采工藝在武隆工區(qū)頁(yè)巖氣井應(yīng)用研究

楊政東

中石化重慶頁(yè)巖氣有限公司 重慶 408400

現(xiàn)有排采工藝在頁(yè)巖氣井開(kāi)發(fā)后期能量不足以自噴的階段則都有一定的應(yīng)用局限，泡沫排水采氣、氣舉排水采氣、電潛泵排水采氣工藝都有一些使用限制。針對(duì)武隆工區(qū)頁(yè)巖氣水平井埋藏較深、井斜較大，在開(kāi)發(fā)后期非自噴生產(chǎn)的階段，適合的排采工藝技術(shù)扮演著尤為重要的角色。

1 武隆區(qū)塊排采方式的優(yōu)選

1.1 區(qū)塊地質(zhì)特征

武隆向斜，位于彭水區(qū)塊中西部武隆縣附近，構(gòu)造形跡呈盾狀，軸長(zhǎng)約10km，長(zhǎng)寬比約為1：1，呈NNE向[1]。核部由中、下侏羅統(tǒng)組成，兩翼依次為三疊系及二疊系，向斜核部平緩而開(kāi)闊，兩翼地層傾角變陡，約為25～35°，北西翼傾角陡于東南翼，呈不對(duì)稱(chēng)向斜，軸面傾向北西。區(qū)內(nèi)地層層系發(fā)育較全，基底為前震旦系板溪群淺變質(zhì)巖，上覆蓋層除局部缺失泥盆系、石炭系、全區(qū)缺失白堊系、第三系外，從震旦系至第四系地層總厚度近萬(wàn)米[2]。其中，尤以下古生界發(fā)育最佳，厚約4540m，分布面積占75%左右。上古生界分布晚泥盆世及二疊紀(jì)的沉積，厚度不大，約為860m[3]，分布面積較小，約占10%。中生界三疊系分布廣泛，占15%，厚達(dá)l980.0m。下侏羅統(tǒng)厚約100m，僅見(jiàn)于圖幅西北角。新生界第四系不甚發(fā)育，厚約 0～100 m，分布零星，面積很小，成角度不整合蓋于不同時(shí)代的老地層之上。區(qū)內(nèi)頁(yè)巖主要發(fā)育在上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組。

根據(jù)前期鉆井注入/壓降測(cè)試結(jié)果，武隆向斜地層壓力系數(shù)介于0.92～0.96，壓力系數(shù)較低，屬常壓-低壓頁(yè)巖氣藏。

1.2 壓裂規(guī)模

武隆區(qū)塊的LY1、LY2兩口頁(yè)巖氣水平井均采用大型水力分段壓裂。壓裂液用量大，單段2000-2300方，全井段34000～46000m3；加砂強(qiáng)度大，單段70～130m3，全井段1200～2600m3。

1.3 井筒條件

2口水平均是套管完井，外徑Φ139.7mm，壁厚12.34mm，鋼級(jí)TP110T（表1），最上一個(gè)射孔炮眼深度分別為3002、2667m，此處井斜分別為57.5°、74°。

表1 武隆區(qū)塊2口井套管性能數(shù)據(jù)表

1.4 優(yōu)選機(jī)抽排采工藝的原因

考慮到LY1、LY2井儲(chǔ)層埋藏較深、井斜較大、氣液比高的特征，結(jié)合在頁(yè)巖氣開(kāi)采中已開(kāi)展的射流泵、電潛泵等排水采氣裝置的試驗(yàn)效果（表2），武隆區(qū)塊非自噴頁(yè)巖氣井排采工藝均采用機(jī)抽排液采氣方式。

表2 頁(yè)巖氣主要排液方式對(duì)比表

2 機(jī)抽排采工藝優(yōu)化

常壓頁(yè)巖氣地面開(kāi)采是靠連續(xù)不斷地排水，使地層壓力不斷降低，游離氣產(chǎn)出，當(dāng)?shù)貙訅毫Φ陀谂R界解析時(shí)，解析氣開(kāi)始解吸并產(chǎn)出。常壓頁(yè)巖氣井一般是通過(guò)有效排液降低壓差才能達(dá)到和維持最佳的產(chǎn)氣量。

2.1 泵型的選擇

根據(jù)武隆工區(qū)頁(yè)巖氣游吸比和頁(yè)巖氣遞減規(guī)律[4]，排采后期吸附氣比例越來(lái)越大，如果能夠使壓裂的解析半徑擴(kuò)大，吸附氣產(chǎn)出越多，穩(wěn)產(chǎn)期間的單井產(chǎn)能就越高，而擴(kuò)大解析半徑的關(guān)鍵就是穩(wěn)壓生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓生產(chǎn)的關(guān)鍵是機(jī)抽生產(chǎn)工藝和參數(shù)的優(yōu)化。

表3 抽油泵主要技術(shù)參數(shù)

雙柱塞機(jī)械閥式過(guò)橋抽油泵的游動(dòng)閥采用了機(jī)械開(kāi)啟式強(qiáng)制閥結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，強(qiáng)制閥是由抽油桿帶動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉的，而不是靠壓差開(kāi)啟或關(guān)閉，因此游動(dòng)閥的啟閉迅速可靠，能有效降低氣體的干擾，防止“氣鎖”，同時(shí)，還可解決游動(dòng)閥在稠油中啟閉滯后的問(wèn)題，可有效提高泵的充滿度。由于采用了雙柱塞、過(guò)橋結(jié)構(gòu)，可有效減少泵的漏失，提高泵效，并具備較強(qiáng)的尾管掛載能力。

根據(jù)LY1、LY2井前期日產(chǎn)氣量、液量，結(jié)合儲(chǔ)層埋深、井眼軌跡，LY1井使用φ32mm氣液混抽泵生產(chǎn)，LY2井使用φ44mm氣液混抽泵生產(chǎn)。

2.2 泵掛深度的選擇

武隆工區(qū)頁(yè)巖氣水平井的壓裂液用量大，全井段34000～46000m3；加砂強(qiáng)度大，全井段1200～2600m3。

結(jié)合LY1、LY2兩口井的井眼軌跡，泵掛在井斜角40°以上位置，武隆工區(qū)頁(yè)巖氣井機(jī)抽泵掛目前最合理的深度為第一個(gè)射孔炮眼段以上100m以上。

2.3 防氣鎖工藝

采用氣液混抽泵和加深尾管兩種方式，減少氣體的影響，防止氣鎖現(xiàn)象的出現(xiàn)。氣液混抽泵的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。工作時(shí)，泵筒總成和固定閥總成與油管相連固定在井底，柱塞總成隨抽油桿一起往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上沖程時(shí)，柱塞在抽油桿的帶動(dòng)下上行，柱塞拉動(dòng)游動(dòng)閥強(qiáng)制關(guān)閉，柱塞下方的泵腔容積增大，壓力下降，固定閥在沉沒(méi)壓力下打開(kāi)，井下液體進(jìn)入柱塞下方泵腔內(nèi)。下行程時(shí)，柱塞在抽油桿的帶動(dòng)下下行，柱塞推動(dòng)游動(dòng)閥強(qiáng)制打開(kāi)，柱塞下方泵腔容積減小，壓力增大，固定閥在腔室壓力的作用下關(guān)閉，柱塞下方泵腔內(nèi)液體通過(guò)游動(dòng)閥進(jìn)入柱塞上方油管內(nèi)[5]。

圖1 氣液混抽泵

2.4 防偏磨工藝

添加抽油桿扶正器、防偏磨接箍、添加加重桿防偏磨；采用“長(zhǎng)沖程、低沖次”生產(chǎn)制度：沖程5.4m，沖次2次/min。

3 機(jī)抽排采工藝優(yōu)化后的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

機(jī)抽排采工藝目前主要在LY1、LY2井上開(kāi)展應(yīng)用。這兩口井分布在武隆向斜南、北翼。LY1井前期泡排生產(chǎn)，2023年2月份使用φ32mm氣液混抽泵生產(chǎn)，泵掛深度2850m，尾管加深900m，地面選用14型抽油機(jī)+變頻調(diào)速電機(jī)，已穩(wěn)產(chǎn)114d，日產(chǎn)量穩(wěn)定在0.7萬(wàn)方左右；LY2井2019年5月份使用φ44mm氣液混抽泵生產(chǎn)，泵掛深度2450m，尾管加深1700m，地面選用20型抽油機(jī)+變頻調(diào)速電機(jī)，已穩(wěn)產(chǎn)500多天，日產(chǎn)氣24000m3左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

在常壓頁(yè)巖氣區(qū)塊，非自噴井排采后期比較適合的排采工藝為機(jī)抽排液采氣工藝。

對(duì)于儲(chǔ)層埋深大于3500m的頁(yè)巖氣井，目前機(jī)抽排采工藝存在不足，需要優(yōu)化抽油泵等設(shè)備來(lái)優(yōu)化排采工藝。