页岩气同心双管排采工艺管柱的制作方法

本实用新型涉及一种页岩气开采井下管柱，特别是一种具有多功能的同心双管页岩气排采工艺管柱。

背景技术：

国内众多盆地均发现了富含有机碳的页岩，页岩气开发潜力大，而页岩气层通常含有水等液体，液体会压住页岩气体导致气体不能上升采集，页岩气储层开发的工程施工难度较大；现有页岩气排采工艺主要有泡沫排水采气、气举排水采气、电潜泵排水采气及有杆泵排水采气等，但每种排水采气工艺都有一定的缺点，具体表现在以下几个方面：

1、泡沫排水采气适用于低压、水产量不大的气井,尤其适用于弱喷或间歇自喷气排采井；

2、气举排水采气适用于排量大、日排液量高达300m3,适宜于气藏强排液；

3、电潜泵排采工艺适应于高液量页岩气井的排采，但不适应于产液量低于30m3的排采井，尤其是当于页岩气排采井的产液量低于30m3时，很容易造成电泵的损坏；

4、有杆泵排水采气对气液比高、出砂或含有硫化物或其他腐蚀性物质的井,容积效率降低，该排采工艺在大斜度井中，抽油杆柱在油管中的磨损将损坏油管，增加维修作业费用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够改善页岩气排采技术，减少设备故障率，降低维修成本的页岩气同心双管排采工艺管柱。

本实用新型的页岩气同心双管排采工艺管柱，其特征在于：包括沉降至井内到达页岩气层的外套管，外套管内同轴设置有大油管、小油管，大油管的前端设置有智能开关、电磁阀和电潜泵，小油管外连接有负压系统，小油管内腔构成能够排出液体的液体通道；外套管内径大于大油管外径，使得外套管、大油管之间具有能够排出气体的第一环空；大油管内径大于小油管外径，使得大油管、小油管之间具有能够注入氮气的第二环空；外套管、大油管从井口部位竖直伸入至井内并分别设置有一段水平段，小油管从智能开关、电磁阀和电潜泵内腔井口部位竖直伸入直至小油管下端靠近大油管的竖直段与水平段连接处，智能开关、电磁阀和电潜泵设置于大油管的水平段前端；

所述小油管为1.900TBG小油管，大油管为2⁷/8″TBG大油管；

所述电磁阀为单流阀；

所述单流阀连接在智能开关的下端；

所述外套管内径与大油管外径之间差值大于大油管内径与小油管外径之间差值，使得外套管、大油管之间第一环空径向厚度大于大油管、小油管之间第二环空径向厚度；

所述电潜泵沉没度为100～200m。

本实用新型的页岩气同心双管排采工艺管柱，在外套管内同轴设置大油管、小油管，外套管与大油管之间构成第一环空，大油管与小油管之间构成第二环空，大油管前端设置智能开关、电磁阀和电潜泵，在液面充足时通过电潜泵将液体从小油管中心通道排出，气体从第一环空产出；当电潜泵的沉没度下降至100-200m时，关闭电潜泵，打开大油管上智能开关，切换至气举诱喷，从第二环空注氮气，液体经智能开关从小油管中心通道产出，气体从第一环空产出；既可应用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产，又可应用于液面降低到一定程度时进行气举诱喷作业，时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采，缩短了见气时间，避免了气举对地层污染，工艺简化，减少了设备故障率，降低了维修成本，提高了开采效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例页岩气同心双管排采工艺管柱平面结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种页岩气同心双管排采工艺管柱，包括沉降至井内到达页岩气层的外套管3，外套管3内同轴设置有大油管2、小油管1，大油管2的前端设置有智能开关4、电磁阀5和电潜泵6，小油管1外连接有负压系统，小油管1内腔构成能够排出液体的液体通道；外套管3内径大于大油管2外径，使得外套管3、大油管2之间具有能够排出气体的第一环空；大油管2内径大于小油管1外径，使得大油管2、小油管1之间具有能够注入氮气的第二环空；外套管3、大油管2从井口部位竖直伸入至井内并分别设置有一段水平段，小油管1从智能开关、电磁阀和电潜泵内腔井口部位竖直伸入直至小油管下端靠近大油管的竖直段与水平段连接处，智能开关、电磁阀和电潜泵设置于大油管的水平段前端；在液面充足时通过电潜泵将液体从小油管中心通道排出，气体从第一环空产出；当电潜泵的沉没度下降到一定程度时，关闭电潜泵，打开大油管上智能开关，切换至采用气举诱喷，从第二环空注氮气，液体经智能开关从小油管中心通道产出，气体从第一环空产出；既可应用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产，又可应用于液面降低到一定程度时进行气举诱喷作业，时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采。

小油管选择为1.900TBG小油管，大油管选择为2⁷/8″TBG大油管，第一环空、第二环空气液输送性能可靠。

电磁阀为单流阀，智能开关4的下端连接单流阀5，气举时，避免了氮气进入地层对地层造成的污染。

避免了因气举作业将井底积液二次压入地层，缩短了见气时间，同时避免了气举时对地层造成的污染。

外套管内径与大油管外径之间差值大于大油管内径与小油管外径之间差值，使得外套管、大油管之间第一环空径向厚度大于大油管、小油管之间第二环空径向厚度，举诱喷作业效率高。

电潜泵沉没度为100～200m，适应井底积液深度范围。

本实用新型的页岩气同心双管排采工艺管柱，在外套管内同轴设置大油管、小油管，外套管与大油管之间构成第一环空，大油管与小油管之间构成第二环空，大油管前端设置智能开关、电磁阀和电潜泵，在液面充足时通过电潜泵将液体从小油管中心通道排出，气体从第一环空产出；当电潜泵的沉没度下降至100-200m时，打开大油管上智能开关，采用气举诱喷，从第二环空注氮气，液体经智能开关从小油管中心通道产出，气体从第一环空产出；既可应用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产，又可应用于液面降低到一定程度时进行气举诱喷作业，时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采，缩短了见气时间，避免了气举对地层污染，工艺简化，减少了设备故障率，降低了维修成本，提高了开采效率。

具体技术思路：

本实用新型涉及一种页岩气开采井下管柱，特别是涉及一种具有多功能的同心双管页岩气排采工艺管柱。

目前，在中国很多盆地发现了高含有机碳的页岩，中国的页岩气具有巨大开发潜力。页岩气储层开发的工程难度较大，国内相应的关键技术并未取得大的突破，未形成页岩气工业化产能。其中，页岩气排采工艺技术在整个开发过程中显得尤为重要。页岩气常用的排采工艺主要有泡沫排水采气、气举排水采气、电潜泵排水采气及有杆泵排水采气。但每种排水采气工艺都有一定的缺点，具体表现在以下几个方面：

1、泡沫排水采气适用于低压、水产量不大的气井,尤其适用于弱喷或间歇自喷气排采井；

2、气举排水采气适用于排量大、日排液量高达300m3,适宜于气藏强排液；

3、电潜泵排采工艺适应于高液量页岩气井的排采，但不适应于产液量低于30m3的排采井，尤其是当于页岩气排采井的产液量低于30m3时，很容易造成电泵的损坏；

4、有杆泵排水采气对气液比高、出砂或含有硫化物或其他腐蚀性物质的井,容积效率降低，该排采工艺在大斜度井中，抽油杆柱在油管中的磨损将损坏油管，增加维修作业费用。

本实用新型解决技术问题的方案在于研制一种用于页岩气排采的双管举升工艺管柱，该技术克服上述单一排采举升工艺的不足，最终实现页岩气的连续性排采。

本实用新型目的在于研制一种用于页岩气排采的双管举升工艺管柱，该管柱具有多种功能，既可用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产，又当电潜泵的沉没度下降至100-200m时，进行气举诱喷作业，实现页岩气体经地层压力驱动后自动从套管喷出，同时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采。

当液面充足时可用电泵排液，此时，液体从大油管、小油管内腔同时排出，气体从外套管与大油管之间的第一环空产出；当电潜泵的沉没度下降至100-200m时，关闭电潜泵，打开管柱上智能开关，切换至气举诱喷，此时，从小油管与大油管之间的第二环空注氮气，液体经智能开关从小油管中心通道产出，气体从外套管与大油管之间的第一环空产出。该技术克服上述单一排采举升工艺的不足，最终实现页岩气的连续性排采，最终实现页岩气的高效开发。

本实用新型采用的技术方案是：页岩气排采双管举升工艺管柱，包括1.900TBG小油管、27/8″TBG大油管、泄油器、智能开关、单流阀、电潜泵。

在排采前期，当地层有一定供液能力时，采用电泵排液举升工艺管柱。液体经过电潜泵驱动后，经过单流阀、智能开关、大油管、小油管的中心通道产出地面，气体经大油管与外套管之间的第一环空产出排出地面。

当电潜泵的沉没度下降至100-200m时，打开管柱上智能开关，采用气举诱喷。此时，从小油管与大油管之间的第二环空注氮气，液体经智能开关从小油管中心通道排出，气体从大油管与外套管之间的第一环空产出。最终实现气举终止后，页岩气体经地层压力驱动后自动从套管喷出，同时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采。

本实用新型的优点是：

1、该管柱既可用于页岩气排采井液面充足时正常电潜泵排水采气生产，又可用于当液面降低到一定程度时，进行气举诱喷作业，最终实现气举结束后，气体经地层压力驱动后自动从套管喷出，同时将井底积液带出地面，实现页岩气排采井的连续性排采；

2、气举时，从小油管与大油管的环空注氮气，液体经智能开关从小油管排出，气体从油套环形空间产出。避免了因气举作业将井底积液二次压入地层，缩短了见气时间，同时避免了气举时对地层造成的污染；

3、工艺管柱设计新颖，施工工艺简单可靠，成功率高。

本技术属于页岩气开发井井下管柱，适用于页岩气排采井排水采气需要。

目前，在中国很多盆地发现了高含有机碳的页岩，中国石油勘探开发研究院借鉴国外页岩气成功勘探开发的经验，通过大量的老井复查与老井测录井资料、地球化学分析资料和区域沉积研究,对我国南方海相地层发育的四川盆地川西南地区的寒武系页岩地层页岩气成藏地质条件进行了研究，对四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩气资源量做了初步估算：7. 14 ×1012-14. 6 ×1012 m3 ,而整个四川盆地现有常规天然气资源量为7. 2 ×1012 m3 ,说明我国页岩气资源量巨大。因此，该技术具有广阔的应用前景。