泡沫排水采氣 減負頁巖氣開采

近幾年，各大油氣開發公司都加碼頁巖氣開發，尤其是Quicksilver Resources公司與Eni e&p的子公司Eni US Operation Co.，兩者聯合開發了Alliance頁巖氣田。該氣田位于儲量豐富的德州Barnett頁巖區塊。目前，兩家公司都致力于優化生產與降低舉升成本，主要研究的方面包括：深層次的人工舉升技術分析，以及排水技術的開發。

在頁巖氣井開發過程中，大量壓裂用水的回流會對頁巖儲層產生不利影響。在Alliance頁巖氣田，主要的排水方式是通過向套管注入舉升氣，偶爾也會加入起泡劑來輔助排水，技術人員對現有的排水產氣技術進行了技術與經濟效益的綜合性評價。石油圈原創www.h29736.cn

在6個月時間內，對數口井開展了大量的泡沫排水采氣的試驗，評價了生產/注入方式（油管或套管）、泡沫類型、注入速度、氣舉速度、產氣速度、產水速度以及井口壓力等因素對排水的影響。同時對水平井開展了大量的泡沫-氣舉組合排水技術的研究。

在實驗最后階段，超過1/3的井進行了泡沫排水采氣實驗，實現了排水采氣的技術突破。本文詳細介紹了實驗方法、現場試驗以及結果。

本文首先簡單介紹了氣舉排水采氣技術在該氣田廣泛應用；研究了井筒積水的問題以及表面活性劑對流體表面張力的影響；對80口井開展了現場試驗：設計并開展室內實驗來優選起泡劑種類及加量，并通過將表面活性劑注入油套環空或者毛細管，實現起泡劑的持續注入。起泡劑的注入不僅提高了產氣量，而且明顯降低了氣體注入速率，為經營者提供了一種增產降本的排水產氣技術。

Alliance氣田的排水方法石油圈原創www.h29736.cn

Alliance氣田位于Barnett頁巖區塊核心區域（德州北部），儲量豐富。2011年Alliance氣田產氣量大約為5.6×10⁶m³/d，而2012年產量為5.0×10⁶m³/d。該氣田面積為65km²，共有超過200口井，這些井聚集在超過60個井場內，每個井場井口數目介于4-12之間。

該氣田絕大多數井為水平井，完井過程并未下入封隔器，水平段長度介于1000-9000ft （305-2735m），垂深大約為7400ft(2257m)，并進行了水力壓裂.為了實現水平全井段的壓裂，將水平段分為幾個孤立的小段，分段的數量依據水平井段的長度以及施工所需的空間大小。

Alliance氣田分段壓裂過程中，每段長度為400ft（122m）左右，最大段數達到20段。每段注水量為1590m³，所以對于一口水平段長度為1830m的井，需要分15段進行壓裂，共需注水2.4×10⁴m³。

在壓裂結束后，使用氣舉技術進行生產，通過提高排水量來維持產氣量穩定。氣舉技術產液速度快，同時能夠解決支撐劑的返排問題。該區塊幾乎所有的井都使用2.375”或者2.875”油管，安裝氣舉閥9-12個，最后一個氣舉閥安裝在油管最深處的注入點處。

在區塊開發初期，氣舉氣通過安裝在井場的多級氣體壓縮機注入井內，該租賃設備可以依據施工要求在井場上移動，注氣量為0.5或者1MMCFD（1.4×10⁴或者2.8×10⁴m³/d）。最近，該區塊集中升級氣舉系統，將現有的生產管道轉換為氣體分配管網。

在開采初期，氣、水從環形區域（外徑5.5”）產出，日產氣量最高可達1.1×10⁵m³/d,日產水量159-318m³/d。當儲層壓力和產氣速率降低時，運營商決定調整開采方式，使氣、水通過油管產出，以此來增加流速。最終，當產氣速率降低到連續排液的臨界速度，即大約2.9×10⁴m³/d 此為Alliance氣田通過2.375”油管的自噴采氣的經驗值）時，井筒開始積水，需要采用氣舉排水技術來排出井內的積水。

從現場試驗開始，對80口注泡沫試驗井進行分析。對78口井進行環空注泡沫試驗，試驗過程中將防垢劑、緩蝕劑與表面活性劑混合注入井內。對余下2口井進行毛細管注泡沫試驗，起泡劑注入速率為8-27L/d。

從試驗開始，產氣速率增加了1.6×10⁵m³/d，而注氣速率降低了2.8×10⁵m³/d。試驗結果顯示，泡沫排水采氣是一種技術高效、經濟可行的技術。由于降低注氣速率，所以它能減少13%的施工成本，同時還能提高排水量，實現產氣量的增加。石油圈原創www.h29736.cn

應用總結石油圈原創www.h29736.cn

起泡劑是一種表面活性劑，通過與氣液混合攪拌可以形成泡沫，從而促進了積水的排出。依據流體動力學以及施工條件，可開展泡沫排水來代替氣舉，或者輔助氣舉排水。

為了進一步改善頁巖氣井生產狀況，即降低氣舉施工投入，以及實現氣、水產量的穩定增加，現場依據各井完井情況的不同，開展了相適應的泡排技術?；诖?，泡排技術逐步覆蓋到了區塊30%的井。

由化學經驗可知，起泡劑的優選是一個復雜的工作，需考慮多因素（液體組分、溫度、完井方式、流體動力學等）的綜合作用。所以試驗初期需要得出起泡劑種類與加量的重要實驗結論。由施工結果可知，通過對壓力與溫度、氣、水產生速率、以及排采氣與泡沫注入速率的持續優化，并且通過結構化的參數分析，獲得了較好的結果。

總之，相對于傳統的排水采氣技術，泡沫排水技術的效率更高，且相對經濟效益更好，在降低成本到同時，顯著提高了排水量和產氣量。

如需獲取關于該技術的更多資料，請聯系石油圈技術運營驚蟄，qq：2582825239。

來自/SPE ?譯者/張強 ?/Lemon Zhang

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