天然气增压开采工艺技术在页岩气田开发后期的应用

张 雷

江汉油田采气一厂

天然气增压开采工艺技术在页岩气田开发后期的应用

张 雷

江汉油田采气一厂

由于在页岩气田开采的过程中，长时间日积月累的资源损耗，使得整体气田的内部压力逐渐减弱，开发后期不能很好的满足具体工艺技术的准确应用，从而使得开发所涉及到的众多指标不能达到正常标准。基于此，本文将着重分析探讨天然气增压开采工艺技术在页岩气田开发后期的应用，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

页岩气田；天然气；增压开采；应用

引言

天然气增压开采主要是定容弹性气藏衰竭式开采，保证气田开发后期的稳定。同时，天然气增压开采技术的主要特点是可以提高采收率。但是，由于目前我国天然气增压开采工艺技术还存在一定的问题，在国内外的技术研发中还缺乏系统以及成熟的经验技术。

一、天然气增压开采技术在页岩气田的应用基础

目前，我国页岩气田在后期的挖潜阶段面临的主要难点在于两大方面，一方面在于气井井底压力过小，后期压力衰减较快，加之外输管网对井口的回压过高，对外输工作带来了很大困扰，开采难度大大增加；另一方面在于受到气田水的困扰，使得地层渗流通道变窄变小，进而降低了有效渗透率，同时气田水在井筒内形成积液，阻碍天然气向井口运移，导致资源损耗较多，大大降低了天然气运输的效率和质量，气田开发进度放缓，不利于整体经济效益的实现。总的来讲，页岩气田后期增压开采应用基础应具备两点：①气井内部压力过低；②井口压力与外输压力基本持平或管网回压过高，页岩气无法正常外输。

二、天然气增压开采技术在页岩气田应用优化

增压开采工艺主要是利用气田外部环境中的压力作用于气井的内部环境中，提高气井内部压力，并使其升高到开发的标准要求值上，确保气井中的压力能够实现有效协调，最终实现天然气资源有效、充分地对外供给。针对页岩气气田的特点，常规气田增压开采技术具有很好的借鉴和指导作用，同时为了取得更好的增压开采效果，需在开采应用过程中对其进行进一步优化，具体可以通过以计算非线性方程的方式来实现。非线性方程中的因变量是全部开采进程中的天然气产量、增压机组及其功率消耗，通过优化计算达到方程中各个因变量合理协调的目标，从而实现气田开发后期的最优开发。

增压开采工艺技术数学方程模型能够有效、真实地模拟整个气田开采的环节，其中包含了天然气自地表面一气田的底部一气井的顶口一气嘴一天然气集输站点一增压站组一外部收集管道的综合性流动特点和规律，所建立的非线性方程为：

目标函数：

后期开发阶段中的气压运动规律为：

其中：

三、天然气增压开采技术在页岩气田应用与效果

1、增压开采工艺气井区的选择

针对天然气增压开采技术的具体应用过程，需要选择合适的气井区作为大体环境进行实施，要全方面考虑气井内部的压力程度以及管道的分布状态，从而充分利用集中外输系统，选择压强密度较高的区域进行增压开采，达到最佳的应用效果。

2 、合理选择增压站站址

增压站站址的选择对天然气增压开采工艺技术有着非常大的影响，应当注意以下几点。第一，气水同产的天然气单井，应当在井场的附近选择建立增压站，从而便于将气和水分离，并且单独输送，这样有助于提高管理的协调性，避免井口压力过大；第二，纯气井单井开采中使用增压开采技术，需根据具体情况确定增压站的地址，在单井站选址能够提高管理的效果，有助于完善设施，也可以在气井不远处选址；第三，集中开采的气井在使用增压开采技术时，可以在气井不远处选址。总体来说，增压站应该建立在该气田的附近，通过这种方式实现就地分离以及低压气增压输送，进而方便气田与增压站的协调管理。

3 、设备选型应该与页岩气田生产特点相适应

针对天然气增压开采技术的特点，设备选型也应该与页岩气田生产特点相适应，其中济柴成都压缩机厂自主研发的我国首套页岩气增压采气机组DTY系列分体式电驱压缩机组，已经在西南油气田成功投运和取得了较好效果。其次，天然气在温度不断变化时有可能会折出不同的凝析液，并且工艺流程在改造的过程中如果不适应气田生产的特点，还会影响增压设备的润滑系统。因此，在进行机组和辅助系统的安装中可以转变为撬装式，进而方便缩短现场的建设周期和适应搬迁的需要。

4 、压缩机工况与气田生产变化相适应

实施增压开采应该依据气井或者气田的实际天然气产量、进口所产生和达到的压力、随工艺流程的实施而损耗的压力以及对外输气过程中产生的压力进行综合分析和考虑，所选压缩机在型号、规格和数量方面符合相关要求，对于气水井中的增压采气还应该设置备用机组；在压缩机工作的过程中，要合理依据气田中对于集气和输气的采气变化灵活地调节压缩机的工况，使其适应气井的开采工艺，具体的可调节压缩机的转动速度、压缩缸的余隙以及调整配气阀的数量来达到工况要求；如果遇到气田或者气井的生产变动剧烈波动时，也可以通过调节压缩机的使用数量和型号来优化生产流程，达到最佳效益的增产效果。

5 、增压开采工艺技术在页岩气田的应用效果评价

2015年9月，济柴成都压缩机厂自主研发的DTY280ML166 ×116分体式电驱压缩机组在西南油气田长宁区块宁201-H1井成功投运，这是我国首套页岩气增压采气机组，该机组连续生产运行400多小时，各项运行指标均达设计要求，单井日产量由实施工艺前的3.6×104m3提升到目前的6.8×104m3，平均日产量增加3×104m3/d，取得了较好的增压开采效果。同时该机组采用二次降噪技术，可达到新《环境保护法》规定的厂界噪声排放Ⅱ类指标，有效解决了设备运行过程中的噪声扰民问题。

结束语

总而言之，页岩气是一种清洁新能源，在常规气资源量越来越少的背景下，页岩气开发已经备受关注。在页岩气开发后期压力降低，甚至低于管网压力，致使气体无法正常外输，因此引进机械设备作为动力补充不失为一种好方法，而增压开采技术就是此类方法中一种比较常见的气田后期开采技术，能够有效降低井口的流动压力，提高页岩气的开采效率，进而提高气井的最终采收率。

[1]杨丽梦.庆深气田低压气井增压开采技术研究[D].东北石油大学，2015.