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页岩气排水采气技术研究及应用向建华;文明;王强;陈满;李小蓉;魏林胜;罗鑫;李泊春;蒋泽银【期刊名称】《石油科技论坛》【年(卷),期】2022(41)3【摘要】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。
【总页数】10页(P67-76)【作者】向建华;文明;王强;陈满;李小蓉;魏林胜;罗鑫;李泊春;蒋泽银【作者单位】中国石油西南油气田公司工程技术研究院;中国石油西南油气田公司;四川长宁天然气开发有限责任公司;中国石油西南油气田公司天然气研究院【正文语种】中文【中图分类】TE355【相关文献】1.页岩气田气举排水采气工艺方法与应用2.昭通国家级页岩气示范区泡沫排水采气工艺技术及其应用3.页岩气井潜油电泵排水采气技术研究与应用4.页岩气全生命周期气举排水采气技术研究与应用5.压缩机排水采气技术在长宁页岩气应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
涪陵页岩气田柱塞气举排水采气应用认识摘要：针对涪陵页岩气田部分气井高产水、低产气、井口压力低、高气水比的生产特征及复杂的地层和井眼轨迹情况，结合柱塞气举排水采气现场试验，提出页岩气井柱塞运行初期调试方法和工作制度优化方法，提高了柱塞举升效率，保证了气井连续携液生产。
涪陵页岩气田气井实施柱塞气举后，单井日均产气量提高0.95万方，形成了针对性的“一井一策”柱塞气举运行制度。
关键词：涪陵页岩气田；柱塞气举；运行调试；工作制度优化0 引言涪陵页岩气田的开发采用长水平段分段加砂压裂技术，产出水均为返排压裂液，受页岩气井产量、压力快速递减的影响，涪陵页岩气田部分气井表现出产水量大、产气量低、井口压力低、气井积液严重的问题，气井间开周期变长。
为保证气井连续携液生产，2018年开始开展了10余口气井柱塞气举排水采气现场试验，实现了柱塞气举在页岩气井排水采气的应用，取得了较好的应用效果。
由于柱塞运行过程受多方面因素的影响，柱塞制度需实时跟踪和调整，工作制度的调整是柱塞工艺管理的重点和难点。
1 柱塞气举排水工艺概述1.1 工艺原理柱塞气举排水采气工艺原理是在油管内放置一个柱塞作为举升气体和被举升液体之间一种固体的密封界面，依靠地层积蓄的天然气推动柱塞及其上部积液从井底上行，将柱塞上部积液排到地面。
柱塞上行时，由于柱塞阻挡了积液的下落，减少了滑脱损失，大大提高了举升效率[1]。
1.2 柱塞气举周期阶段划分根据涪陵页岩气田气井柱塞运行过程瞬时数据分析（图1），柱塞气举一个运行周期可分为四个阶段：①关井恢复阶段：该阶段完成柱塞的下落和柱塞启动套压恢复；②柱塞排液阶段：开井气体推动柱塞及柱塞上部液体向上运行排出井口，气井积液解除，井底回压降低；③依靠气井续流排液阶段：续流阶段产量高于临界携液流量，气井能通过自身能量携液生产；④低于临界携液流量续流积液阶段：当气井低于临界携液流量时，套压返高、油压降低、油套压差升高，井筒积液。
气举排水采气工艺技术研究及运用摘要：本文主要以气举排水采气工艺技术研究及运用为重点进行分析，结合当下水采气工艺技术现状为主要依据，对泡沫排水采气工艺技术、连续排水采气工艺技术、机抽排水采气工艺技术、电潜泵排水采气工艺技术、射流泵采气工艺技术这几项技术进行深入探索与研究，其目前在于提升气举排水采气工艺技术应用水平，为保证我国气田顺利生产提供有利条件。
关键词：气举排水采气；工艺技术；研究；运用引言：对于我国气田生产而言合理应用气举排水采气工艺技术十分重要，其是确保气田有序生产的基础，也是保证我国社会经济持续增长的关键，基于此，相关部门需给予气举排水采气工艺技术高度重视，促使其存在的效用与价值在气田生产中充分的发挥出，保证我国现代化社会持续稳定发展，为加强我国核心竞争力提供有利条件。
本文主要阐述气举排水采气工艺技术研究及运用，具体如下。
1.典型的排水采气工艺技术1.1泡沫式工艺技术。
基于泡沫排水采气工艺技术作用下，需向气井井底注入一些表面活性剂，通过气流的自行搅拌，让其同汽水搅拌到出现低密度泡沫，而这些泡沫能够切实把气井井底的积液携带出，能够有效降低井底滑脱几率与助排作用。
因为在实际操作中需要有工作人员负责举升垂直管，因此泡沫排水采气工艺技术只适用于具备自喷能力的气井。
泡沫排水采气工艺技术相对比较简单，且易掌握，不仅操作简单，成本低，还是众多排水采气工艺中经济效益最高的工艺技术，据相关数据统计，利用此工艺技术每立方米能够接受一分钱。
泡沫排水采气工艺技术在气层压力、井的产水量以及气水比比较低时，能够实现自动化操作，仅靠注入表层活性剂便能保证气井自喷运作，这时的排液能力极低，时常每天100立方米，但是随着气层压力、井的产水量以及气水比持续身高，单靠自动化运作无法确保自喷，这时需要人员举升井管帮助排水。
1.2连续式工艺技术。
若想切实优化气层渗流问题，可以采用气举管将地面增压气或是高压天然气注入到气井井底，让气液实现完全融合，起到降低气举管内注入气液密度的作用，之后所产生的压力差能够把气井井底的积液排出。
页岩气井连续油管排水采气工艺探讨摘要：随着连续油管技术的快速发展及逐渐成熟，连续油管应用于页岩气井排水采气已经成为一种经济上和技术上可行的工艺方式。
连续油管可有效降低气井临界携液流量，排除井筒积液，提高气井产能，能较好地适应页岩气井后期排采。
实施中应结合节点分析并综合考虑气井长期生产进行排采工艺设计，对于低产气井，需采用注液氮助排等手段配合连续油管激活气井排采。
关键词：页岩气；油管排水；采气工艺前言根据国内页岩气的储藏条件及开发特征，页岩气井开采后期的主要难点在于如何进一步优化排水采气工艺技术，使其达到最大的开发效益。
随着国内连续油管技术快速发展，使用连续油管作为排采工艺管柱逐渐成为经济上和技术上可行的技术方式，主要体现在使用连续油管可以在不损害储层的前提下更加简便的解决当前及未来井筒积液问题，并可充分利用在页岩气开发过程中大量引进的连续油管，降低完井成本。
一、对连续油管工艺进行简单介绍对于连续油管排水采气这项工艺而言，主要就是在欠平衡的情况下下入到直径更小的油管里面并且悬挂在井口，这样就可以形成新的生产管柱，从而进行生产。
通过将气体上升的界面面积适当地减小，使得流体的流速大幅度增加，由于高速的气流可以更好地对产出液进行携带，这样就可以很好的将气井的积液周期进行缓解。
对于这项工艺来说，其主要的优点就是施工时间比较短，而且增产见效比较快，而且还可以很好地避免压井。
二、连续油管排水采气的工作原理在进行实际的采气过程中，如果气井的实际产量比临界流量还要低的时候，井筒里面的液体就会通过混合一些其他不同气柱从而造成不断积累，一旦井筒里面的积液达到一定量的时候，就会让井口的压力以及产量大幅度降低，从而对气井的生产能力产生严重的制约作用。
所以需要采取一些行之有效的方法对气井排液进行一定的辅助，从而将自喷时间有效延长。
在对井筒的临界携带液体的机理进行充分考虑之后我们可以发现，要使得气井不会经常出现积液的现象，需要将气体的流速达到井的临界携带液体的流速。
安装在工作筒上；(2)查看偏心工作筒、气举阀外观是否完好，气举阀与工作筒连接是否牢固可靠，偏心工作筒两端丝扣是否完好；(3)所有螺纹连接处应严格按有关标准拧紧到位；(4)按有关标准对气举阀和偏心工作筒的整体试水压，稳压40min ，不渗漏；(5)工具是否合格证齐全准确。
4 带压作业下入气举阀施工步骤(1)关闭PFF-180/105井口大闸门，移除原井安装的采气树；(2)依次安装防喷器组、井口稳定器、带压作业机、操作篮等带压作业设备，并进行设备开关、调试；(3)依照施工设计对BHA 内堵塞工具、防喷器组、高压管汇、各级气举阀进行试压、合格；(4)开工验收后，打开PFF-180/105井口大闸门，依照施工设计进行带压作业下完井管柱作业；(5)带压下完井管柱作业至施工设计要求的井深、各级气举阀至设计深度，坐油管悬挂器并试提测试合格；(6)关闭PFF-180/105井口大闸门，依次移除防喷器组及带压作业机等主体设备，安装采原井气树并试压合格；(7)关闭PFF-180/105井口大闸门，灌入适量的清水，平衡油、套管压力，打通油管内通道，放喷排液至油气混合状，恢复井口，移交甲方。
5 钢丝作业更换气举阀施工步骤5.1 投捞前准备(1)检查投捞车深度仪、指重表，要求指针灵活，显示准确；(2)核实完井数据，包括管柱结构、气举阀完井深度，油管内径，井斜等数据；(3)观察油套压，若油套压不相等，对套管进行放空、套管气注入油管或流程，最终油套压平衡；(4)安装防喷器组及相应设备，进行设备调试、试压合格；(5)用与造斜器相同(f 45mm)或稍大外径尺寸的通井规通井至末级阀深度以下50m ，下放速度不大于90m/min ，遇阻时不要刻意向下震击，防止卡规，在遇阻位置多次通井，直至能顺利通过。
5.2 盲阀打捞步骤(1)地面组装打捞工具串，待工具串进入放喷器后，投捞车深度仪调零；(2)用钢丝绳将打捞工具串(绳帽-加重杆-机械振击器-万向节-造斜工具-打捞工具)下放到井下管柱需打捞的气举阀以下约10～20m ；(3)缓慢上提打捞工具串，使造斜工具上的导向块滑入偏心工作筒导向槽内，观察指重计，在原悬重的基础上增加30～100kg ；(4)下放打捞工具串，观察指重计是否落零，可证实造斜是否成功，若不造斜，重复步骤(3)，负荷在上次造斜的悬重基础上继续增加20～30kg(但不能超过钢丝设定的最大负荷)；(5)向下振击2～3次，使打捞工具卡爪抓住气举阀投捞头；(6)快速向上振击，气举阀投捞头上f 3mm 剪切销被剪0 引言固定式气举阀下入页岩气井中，是靠带压作业实现的，气举阀首先固定在KPX-103系列固定式工作筒上，工作通再与油管连接，带压下到设计位置，就可以进行气举采油、气举排液、排水采气、气举诱喷、气举解堵以及分层注水和分层注气等注采工艺。
气井柱塞气举排水采气工艺研究与应用作者：张锐来源：《商情》2013年第51期【摘要】柱塞气举排水采气法是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。
该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。
【关键词】气田柱塞气举工艺系统压力柱塞气举排水采气法是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需要其他动力设备、生产成本低。
该工艺是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。
一、工艺原理柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体“滑脱”效应，增加间歇气举效率。
将整个生产周期划分为首尾相接的三个阶段：柱塞上升，柱塞下降，压力恢复。
柱塞上升：控制器打开，柱塞及液体段塞开始向上运动时：①空气体下降：柱塞、柱塞上部的液体段塞及油管内的液体向上运动，环空内的液体和气体向下流动，直到气液界面到达油管管鞋处为止。
②气体上升：柱塞、柱塞上部的液體段塞及柱塞下面的液体在上行的泰勒泡的气体膨胀作用下向上运动。
③液体段塞充满油管：柱塞、柱塞上部的液体段塞继续向上运动。
漏失特性由柱塞和液体段塞的相对速度来控制。
④液体段塞产出：部分液体段塞进入生产管线，余下的液体和柱塞加速上行；柱塞下降。
只要柱塞进入捕捉器前，控制器关闭，即宣布这一阶段开始。
柱塞迅速加速下落直到达到一个恒定的下降速度。
若井底流压小于油藏压力，油藏流体可流入井筒。
在第一阶段中漏失的液体在井底聚集起来成为下一循环液体段塞的一部分；压力恢复。
柱塞到达井底的缓冲弹簧。
流体（气体和液体）从油藏流入井筒。
液体在井底聚集以增加液体段塞的体积；气体使环空增压，直到达到设定的最大压力。
这时控制器打开，新的举升周期宣告开始。
页岩气井排水采气的方法优选摘要：随着页岩气的开采水平的不断提高，人们对页岩气井开采经济目标也不断增加。
我国已发现的页岩气气藏的地质特点和产期层出水的现象，给达到我们产量目标带来了很大的困难。
页岩气井的井筒积液如果长时间存在的话，不仅会造成产气层的伤害，还会影响到页岩气井的产量，因此，把井筒里的产出液在第一时间排出是页岩气井生产的必要工作。
本文研究了在排液采气相关文献的基础上，研究高产液页岩气井的排液采气方案的优选及适用条件，以解决出液严重对产量的影响的问题。
概述：天然气作为一种优质的清洁型化石能源，将逐渐取代煤炭和石油，成为我国能源结构的主体。
不过，当前我国多数气藏受水侵的现象严重，气井井底出现了大量的积液，增加了气井排水采气的难度，降低了气井的生产能力，需要最大程度发挥排水采气技术的功能，以清除井底积液，提高气井的生产力。
1、泡沫排水采气。
原理是通过套管(用油管生产的气井，占多数)或油管(用套管生产的气井)注入表面活性剂，在天然气流的搅动下，气液充分混合，形成泡沫。
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，直到井底水替净。
起泡剂通过分散、减阻、洗涤等作用，使井筒积液形成泡沫，并使不溶性污垢如泥沙和淤渣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。
在水平井中，设计出了水平井专用的泡沫排水棒，该棒利用干冰遇水产生大量气体而形成的反作用力把泡沫排水剂推送至水平井的最末端，使得在最优处产生泡沫，从而使得排水采气的效果最好。
该技术适用于低压、水产量不大的气井，尤其适用于弱喷或间歇自喷气水井，日排液量在120m ／d以下，井深一般不受限制。
此种工艺管理、操作极为方便，且投资少效益高，易推广，是一种非常经济、有效的排水采气技术。
泡沫排水采气技术的选井原则如下：①井底温度要＜150℃，井深≤4000m[1]。
②气井井底油管鞋处气流的速度要＞0.1m/s，产水量＜150m3/d。
页岩气田气举排水采气工艺方法比较及
应用
摘要：与天然气相比，页岩油的开发具有开采寿命长、生产周期长的优势。
产出的页岩油大多宽、厚，通常产油量很大。
但在实际勘探开发中，井内常会出
现凝析油或采出水流至井底的情况。
生产高压油时，井底油液流速高，井内液体少，水会被气体携带至地面。
是利用技术和法则的规律，有效释放水井和井附近
地层的混合液，并再次具有更大的生产能力的措施。
关键词：气举；排液；压缩机；天然气
1气举方法选择
气举是将产层高压气或地面增压气连续地注入油管/套管内，给来自产层的
井液充气，使气、液混相，以降低管柱内液柱的密度，扩大生产压差，提高举升
能力。
气举方式选择的主要影响因素有：井的产量、井底压力、产液指数、举升高
度及注气压力等。
气举时，减小生产压差，能有效缩短气举时间、提高气举成功率。
可通过以
下三种方式实现：①边气举边放喷——减少管网中回压。
②先打压后气举放喷——针对下倾井、水平段有较多积液的井有较好的效果，低压井一般打压至5-8MPa。
③泡排+气举组合工艺——泡排剂能降低井筒积液密度，减少气举压力。
气举注气方式一般有油管注气、环空注气两种。
油管注气时间相对较短，能
较迅速的举出管斜处积液。
但存在掏空程度不彻底、井筒滑脱损失大等问题。
环
空注气虽气举时间长，但掏空程度、井筒滑脱等优于油管注气。
气举时，也可采用连续气举或间歇气举。
井底压力和产能高的井，通常采用
连续气举生产。
井底压力及产能较低的井，可采用间歇气举。
2天然气压缩机压缩气举
2.1工艺流程设计
天然气压缩机压缩气举是将积液井或临井产出的天然气，经过气液分离后输
送给天然气压缩机，加压后输送到油管/油套环空内的一种气举方式。
可选气源
有本井气的回注气、邻井产出气、干线气3种。
本井气做气源时，不适用于低产
井及水淹停产井。
邻井产出气做气源时，除对井距有一定要求外，压缩机设备还
需有较好的砂、水分离装置。
干线气由于已完成脱水，则一般不需要此类装置。
根据实际情况，合理选择气举的气源是车载式或者固定式压缩机气举工艺成功应
用的关键。
2.2操作过程中注意事项
（1）为防止液体进入压缩机，需根据气源情况选择合适的气液分离器。
（2）气源压力需满足压缩机吸入口压力的要求，前端需安装配套的调压设备，随时调
节压缩机的排气量。
2.3优劣势分析
车载式撬装压缩机为一体式成撬设计，工艺流程简单使用，搬迁时方便快捷，自身携带气液分离及燃气发电设备。
设备自身耗气量小(燃气发电消耗量大约3-6
方/小时)，设计压力约35Mpa(实际使用压力≤28MPa)，排气量2.8-6.8万方/天。
气源为分离器后天然气，不会改变气井内燃气组分，危险性较小。
并且气源来自
干线气或临井天然气，天然气可回收利用，经济高效。
实际使用中，此类气举方法需提供天然气气源，且气源处压力大都不得低于0.4MPa，天然气压缩后与井内气体混合易达到爆炸极限，所以无法进行打堵塞器
作业。
较其他几种方式成本偏高（每台班成本为18000元），运送设备时需拉运
压缩机、气液分离器、燃气发电机，在偏僻井场或是道路状况恶劣的情况下无法
发挥作用。
固定式压缩机气举通常借助旧的支线增压机组开展气举排液。
气举气源通常
为本井场或者支线已经初步气水分离的气源。
压力通常为5-6MPa，气举排量大
（最高6000方/小时），且可同时对多口井进行作业，仅需要维护保养费用，不
需拉运、转场等费用，此类气举更经济、安全、高效。
3氮气车气举
3.1工艺流程设计
氮气气举是通过地面氮气车制出的氮气，将高压氮气从油管/油套环空注入，利用氮气减压后气体的膨胀能特性，在较短的时间内排空井筒积液。
3.2操作过程中注意事项
（1）可在进口管线加装单流阀，防止井筒流体进入泵车。
（2）启动液氮增
压泵和高压液压泵前，必须充冷却泵腔，即泵腔吸入压力应比液氮在泵腔温度下
的饱和蒸汽压高一定值。
（3）液氮车的停放及工作场所须通风良好。
3.3优劣势分析
氮气的原料以空气为主，制氮成本低、气源充足、稳定，设备移动灵活，气
举过程安全可靠、占井周期短、效率较高。
但由于需要制氮车和泵车配合使用，
作业中经常受到井场和道路条件限制，一般用于打堵塞器及临时气举作业。
4 CNG槽车压缩气举
4.1工艺流程设计
CNG槽车压缩气举是利用罐车内压缩天然气作为高压气源的一种气举方式。
CNG槽车长15-17米，最大压力20MPa，容量约4800m3，最大流量4000m3/h。
根
据经验，压力较高的气井，流量700-800m3/h时，30-40分钟后见效。
压力较低，井内液位较高的气井，流量900-1000m3/h时，40-60分钟后见效。
4.2操作过程中注意事项
（1）需根据气井实际情况，合理调配CNG槽车数量。
（2）注气口应节流控压。
若罐车注气口无节流装置，则应使用井口阀门进行控制。
若初期压降过大、
节流效应过强则可能出现井口冻堵现象。
若气举压力高于井底流压，易把积液压回地层，影响气举效果。
4.3优劣势分析
CNG槽车压力较高（20MPa），注入气量调控范围大，能短时间提高气举注气量，实现快速复产。
CNG槽车对井场道路要求较为严苛，需保证道路条件较好。
气举需连接高压软管与井口套管阀门，连接的快速接头，虽能提高气举流程安装的速度，但也存在一定安全隐患。
此外，CNG槽车容量有限，且压力随时间逐渐降低，对于积液严重、井深较深、需长时间气举复产的井并不适用。
5建议
5.1建立动态特性实验室
国产ZB系列气举阀门在燃气行业得到广泛应用，因为在使用过程中不存在弱特性，只有在搭建气举链条时才能得到阀门的入口不足，并解决现场问题。
但国内外产品在生产工艺和材料上存在差异，使得设计与实际生产情况不符，很容易在油井中造成故障。
因此，依据APISY/T6400—1999《气举阀性能试验推荐作法》、SY/T6450—2012《气举阀的修理、测试和调定推荐作法》中的相关规定，有必要建立一个在实验室对油举阀的泄漏量、流量系数、承载率、阀行程、充足能力等油举阀参数进行了评价，并对评价结果进行了比较。
与石油举升设备一起获得适合国内石油举升的正常石油举升阀，利用质量较差的举升绳生产石油举升绳，解决输油井中的问题。
5.2建立气举采油动态分析、管理流程
识别和协调油田及油井输油设备的运行，确定输油结构和管理空间是否能满足当前的需要是非常重要的。
依据流压梯度测试结果，对气举井进行日常管理，保证每日录取油套压符合气举井的生产需求。
其中，流压测试法能够迅速分析判断出气举阀情况，需要每月对每个气举井进行一次流压检测，关键井每半月检测
一次。
根据流压梯度检测结果，可以根据气举井的工作状况将其分成三类：正常井、基本正常井和常见故障井，并制定容易辨别的标准和处理原则。
结束语：总之，页岩气井生产后期的采出水可能存在第三种来源的可能性，
在产水量较低的页岩气藏中，在开采持续一定时间后，由于井口采出的井下流体（由地层水和残余压裂液组成）量较少，因而可能易于被来自气相的冷凝水稀释。
在低渗透/低含水饱和度气藏开发的后期，这种现象可能比较普遍。
因此，在研
究这类气藏深层地层水的性质和组成时，应考虑冷凝水对采出水组成的影响。
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