機抽排采工藝在武隆工區頁巖氣井應用研究

楊政東

中石化重慶頁巖氣有限公司 重慶 408400

現有排采工藝在頁巖氣井開發后期能量不足以自噴的階段則都有一定的應用局限，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。針對武隆工區頁巖氣水平井埋藏較深、井斜較大，在開發后期非自噴生產的階段，適合的排采工藝技術扮演著尤為重要的角色。

1 武隆區塊排采方式的優選

1.1 區塊地質特征

武隆向斜，位于彭水區塊中西部武隆縣附近，構造形跡呈盾狀，軸長約10km，長寬比約為1：1，呈NNE向[1]。核部由中、下侏羅統組成，兩翼依次為三疊系及二疊系，向斜核部平緩而開闊，兩翼地層傾角變陡，約為25～35°，北西翼傾角陡于東南翼，呈不對稱向斜，軸面傾向北西。區內地層層系發育較全，基底為前震旦系板溪群淺變質巖，上覆蓋層除局部缺失泥盆系、石炭系、全區缺失白堊系、第三系外，從震旦系至第四系地層總厚度近萬米[2]。其中，尤以下古生界發育最佳，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l980.0m。下侏羅統厚約100m，僅見于圖幅西北角。新生界第四系不甚發育，厚約 0～100 m，分布零星，面積很小，成角度不整合蓋于不同時代的老地層之上。區內頁巖主要發育在上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組。

根據前期鉆井注入/壓降測試結果，武隆向斜地層壓力系數介于0.92～0.96，壓力系數較低，屬常壓-低壓頁巖氣藏。

1.2 壓裂規模

武隆區塊的LY1、LY2兩口頁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TP110T（表1），最上一個射孔炮眼深度分別為3002、2667m，此處井斜分別為57.5°、74°。

表1 武隆區塊2口井套管性能數據表

1.4 優選機抽排采工藝的原因

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

表2 頁巖氣主要排液方式對比表

2 機抽排采工藝優化

常壓頁巖氣地面開采是靠連續不斷地排水，使地層壓力不斷降低，游離氣產出，當地層壓力低于臨界解析時，解析氣開始解吸并產出。常壓頁巖氣井一般是通過有效排液降低壓差才能達到和維持最佳的產氣量。

2.1 泵型的選擇

根據武隆工區頁巖氣游吸比和頁巖氣遞減規律[4]，排采后期吸附氣比例越來越大，如果能夠使壓裂的解析半徑擴大，吸附氣產出越多，穩產期間的單井產能就越高，而擴大解析半徑的關鍵就是穩壓生產。實現穩壓生產的關鍵是機抽生產工藝和參數的優化。

表3 抽油泵主要技術參數

雙柱塞機械閥式過橋抽油泵的游動閥采用了機械開啟式強制閥結構。工作時，強制閥是由抽油桿帶動開啟或關閉的，而不是靠壓差開啟或關閉，因此游動閥的啟閉迅速可靠，能有效降低氣體的干擾，防止“氣鎖”，同時，還可解決游動閥在稠油中啟閉滯后的問題，可有效提高泵的充滿度。由于采用了雙柱塞、過橋結構，可有效減少泵的漏失，提高泵效，并具備較強的尾管掛載能力。

根據LY1、LY2井前期日產氣量、液量，結合儲層埋深、井眼軌跡，LY1井使用φ32mm氣液混抽泵生產，LY2井使用φ44mm氣液混抽泵生產。

2.2 泵掛深度的選擇

武隆工區頁巖氣水平井的壓裂液用量大，全井段34000～46000m3；加砂強度大，全井段1200～2600m3。

結合LY1、LY2兩口井的井眼軌跡，泵掛在井斜角40°以上位置，武隆工區頁巖氣井機抽泵掛目前最合理的深度為第一個射孔炮眼段以上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，防止氣鎖現象的出現。氣液混抽泵的結構見圖1。工作時，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運動。上沖程時，柱塞在抽油桿的帶動下上行，柱塞拉動游動閥強制關閉，柱塞下方的泵腔容積增大，壓力下降，固定閥在沉沒壓力下打開，井下液體進入柱塞下方泵腔內。下行程時，柱塞在抽油桿的帶動下下行，柱塞推動游動閥強制打開，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閉，柱塞下方泵腔內液體通過游動閥進入柱塞上方油管內[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“長沖程、低沖次”生產制度：沖程5.4m，沖次2次/min。

3 機抽排采工藝優化后的現場應用

機抽排采工藝目前主要在LY1、LY2井上開展應用。這兩口井分布在武隆向斜南、北翼。LY1井前期泡排生產，2023年2月份使用φ32mm氣液混抽泵生產，泵掛深度2850m，尾管加深900m，地面選用14型抽油機+變頻調速電機，已穩產114d，日產量穩定在0.7萬方左右；LY2井2019年5月份使用φ44mm氣液混抽泵生產，泵掛深度2450m，尾管加深1700m，地面選用20型抽油機+變頻調速電機，已穩產500多天，日產氣24000m3左右。

4 結束語

在常壓頁巖氣區塊，非自噴井排采后期比較適合的排采工藝為機抽排液采氣工藝。

對于儲層埋深大于3500m的頁巖氣井，目前機抽排采工藝存在不足，需要優化抽油泵等設備來優化排采工藝。