长宁页岩气水平井柱塞工艺技术研究与应用

作者：余帆; 陈家晓; 叶长青; 向建华; 杨智; 蒋密; 王庆蓉; 陈珂

来源：天然气勘探与开发, 2022, 45(01): 105-110.

• 水平井
• 柱塞
• 气液两相流
• 最难携液井段
• 介入时机
• 配套工具

长宁页岩气井初期压力高，产气量大，能够自喷带液生产，但递减较快，进入低压小产量阶段后，自身能量无法将井筒内液体带到地面，气井估算最终采出量的40%需要靠人工举升采出。柱塞工艺作为主要的排水采气技术措施，在页岩气水平井的应用中存在一些难点，如井下限位器的设计、工艺介入时机的选择、水平井钢丝的作业难度等。针对这些问题，通过建立一套可视化井筒气液两相流实验模拟装置，设置不同的液量、气量、井斜角度及流速，观察气液两相的井筒流动规律，同时综合考虑其他因素得出结论，从而指导工艺实施目标井段与工艺介入时机，并在此基础上进行钢丝作业工具的配套、柱塞工具的选型，形成了适用于长宁页岩气区块的一套柱塞工艺技术。实验结合现场的研究结果表明：(1)井斜60°～70°附近为柱塞工艺实施的最佳目标井段；(2)日产气量降到1.2倍临界携液流量之前，为柱塞工艺的最佳介入时机；(3)引入滚珠扶正器、井下飞轮以及研制滚轮柔性短节等低摩阻工具，解决了工具串在水平井大井斜角施工时的摩阻问题；(4)优选出柱状柱塞、旋转柱塞作为长宁区块主体柱塞。经现场应用，这一套柱塞工艺技术的施工及运行效果良好。2020年在长宁页岩气井中成功实施柱塞工艺87口井，工艺后平均单井日增产气量0.5×104 m3，年增产气量1.02×108 m3。