页岩气井场工艺与撬装化装置的应用

油气开采

化 工 设 计 通 讯

Oil and Gas Production

Chemical Engineering Design Communications

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第44卷第8期

2018年8月

中国主要盆地和地区页岩气可采资源量为25万亿m 3[1]，超过常规天然气资源。随着常规天然气资源地下储量的减少和油气需求量的上升，页岩气开发已成为趋势，我国已成立涪陵和威远页岩气开发试采区块。页岩气属非常规天然气，与常规天然气相比，页岩气开采初期压力高、含砂含水量大、产能递减迅速，需要依靠滚动开发来实现增产稳产，页岩气开发投资高收益低，成本回收周期长。因此有必要寻找出节约投资，又能满足集输、加工要求的可行工艺。1 页岩气产能递减规律与特性

根据典型页岩气田产量拟合的产量递减曲线，可见前4a 产量递减迅速，4a 后压力产量趋于稳定，低压生产时间长。页岩气只在开采初期含有大量的水分，必须在井口设置临时分水装置，减少管线积液，提高输气效率。开采初期，为避免页岩气在集输过程中形成水合物，因此需要在井口设置加热炉加热。页岩气井开采初期的反排压裂液会携带部分砂到地面，高压页岩气携带的砂会冲蚀阀门管件，影响下游装置的稳定性，因此需要在井口设置除砂器。2 页岩气地面集输的流程

2.1 页岩气地面总工艺

页岩气多采用井场→集气站→处理中心的布站方式。页岩气集气站收集来自其周围各个井场的来气，增压输送至处理站，在处理站处理后外输。因页岩气气质纯净不含硫，处理工艺与常规气田差异不大，页岩气集气站和处理站一般采用多列装置并联以提高适应性。由于页岩气的非常规特性，页岩气井场与常规天然气井场存在较大差异。

2.2 井场的主要工艺流程

页岩气井场中即使相近的单井，由于地下储层结构的差异，也会导致这些井的压力及产量不同，并且随着时间的发展这种差异会变大或变小。因水力压裂的原因，页岩气开采初期，井口含有大量的水和砂，并且开采初期压力高，在节流和集输的过程中极易形成水合物。随着压裂液的开采殆尽，页岩气中含水含砂量逐渐趋于零，并且压力会随着产量递减不断降低，甚至可能低至0.5MPa 左右[3]。这时不再需要井场处理装置，因此可在井场设置临时的橇装一体化装置，来解决页岩气开采初期的这些非常规的特性所引起的诸多难题。

另外，考虑到页岩气开采后期产量少压力低，而新井产量高压力高，新老井都接入其中心集气站为处理中心的管网，

为避免新老井压力不同导致产能互相影响，在井场一般会将新井采出气加热节流到很低压力，低压输送至集气站，再根据处理站处理工艺及下游用户的需求增压至需要的压力。因为页岩气开发投资高，收益率低，成本回收周期长，在每个井场建立高低压两套集输管网无疑会提高页岩气地面工程建设初期的投资，增加风险，因此页岩气井场到集气站不会考虑建设高低压两套集输管网。3 工艺装置组撬

3.1 除砂器组橇

除砂撬选用两个除砂器一用一备。除砂器选用高速旋流分离器，内附搪瓷衬里，防止冲蚀磨损。过滤器起验证作用，单独成橇，验证除砂效果后可以拆除。除砂撬包括进气接孔、出气接孔、放空接口、和排污接口。撬装装置应尽量紧凑，大小要满足运输要求。如果不用集装箱运输的话尺寸不宜超过4 500 mm （宽）×4 500 mm （高）×16 000 mm （长）；如果是集装箱运输尺寸不宜超过集装箱的内尺寸。

3.2 加热炉成橇

加热节流撬包括水套加热炉一台、平衡角式节流阀两套，燃气调压阀组一套、燃烧器、燃气可取自井口或者反输。该撬可实现二级加热节流、燃料气预热。加热节流撬有进气接口、出气接口、排污接口、燃气接口、放空接口，大小和尺寸要满足运输要求，烟囱可以拆下运输，现场安装。

3.3 分水器成橇

分水器能将页岩气中的水分去，分出来的水去水箱，用拖车拉运。如果页岩气同时含有页岩油，页岩油去气相外输总管，气液混输至处理站集中处理。分水撬有进气接口、出气接口、放空接口、水罐接口和排污接口。大小和尺寸要满足运输要求。下图是根据分水单元的工艺流程用PDMS 软件进行工艺配管、组撬获得的分水撬。4 结论

1）页岩气开采初期含砂含水井口压力高。但是井口出砂出水周期短，单井气量、压力衰减迅速。井口装置只是开采初期使用。

2）页岩气开采初期井口含砂含水量大、压力高集输过程中易形成水合物。井口需除砂、分水、加热节流。井口工艺流程为：井口来气→调压→汇管→除砂→分水→加热节流→外输至集气站。井场设置水箱、放空系统。

3）页岩气依靠滚动开发来实现增产稳产，滚动开发过程中井场逐渐增多，每个井场都需要临时处理装置。撬装化装置便于灵活调配，重复利用率高，可以很好地适应页岩气产

（下转第81页）

摘　要：页岩气依靠滚动开发来实现增产稳产，滚动开发过程中井场逐渐增多，需要大量的井场处理装置，橇装一体化装置便于灵活调配，重复利用率高，可以减少投资，能更好地适应页岩气产能递减、初期含砂含水的特征和滚动的开发模式。针对页岩气的非常规特性，选择适合页岩气开采的井场工艺，并结合PDMS 软件将井口装置撬装化。

关键词：页岩气；橇装一体化装置；PDMS 软件中图分类号：TE37 文献标志码：A 文章编号：1003–6490（2018）08–0036–02

Application of Shale gas Wellsite Technology and Skid Mounted Equipment

Li Hong-peng ，Dong Jing ，Wu Di ，Wang De-song ，Wen Xiao-hong

Abstract ：Shale gas relies on rolling development to increase production and stabilize production.In the rolling development process ，the number of wellsites gradually increases.A large number of wellsite processing devices are needed.The skid-mounted integrated device facilitates flexible deployment and high reuse ef ficiency ，which can reduce investment and improve The adaptability of shale gas production decline ，the characteristics of early sand containing water ，and rolling development model.In view of the unconventional characteristics of shale gas ，the paper selects a wellsite process that is suitable for shale gas extraction ，and combines PDMS software to skim the wellhead device.

Key words ：shale gas ；skid-mounted integrated device ；PDMS software 页岩气井场工艺与撬装化装置的应用

李洪鹏，董 静，吴 迪，王得嵩，温晓红

（新疆石油工程设计有限公司，新疆克拉玛依 834000）

收稿日期：2018–05–10作者简介： 李洪鹏（1991—），男，黑龙江哈尔滨人，助理工程师，

主要从事油气田地面工程三维设计。