深层页岩气测试与采气一体化技术及现场应用

米凯夫; 申朋玉; 乔士航; 赵月琪; 张学铭; 曾可茹

doi:10.12473/CPM.202503106

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

深层页岩气测试与采气一体化技术及现场应用

专题论文 | 更新时间：2026-01-19

- 深层页岩气测试与采气一体化技术及现场应用
- Development and Application of Integrated Deep Shale Gas Testing and Production Technology
- 石油机械 2025年53卷第10期页码：48-55
- 作者机构：
  
  1.浙江油田勘探开发事业部
  2.浙江油田勘探开发事业部
- 作者简介：
  
  米凯夫，高级工程师，生于1983年，2012年毕业于北京科技大学机械工程专业，获博士学位，现从事油气钻采新装备、新工具及井下随钻仪器的设计研发工作。地址：（102206）北京市昌平区。电话：（010）80165809。email：mikfdr@cnpc.com.cn。
  申朋玉，工程师。email：shenpydr@cnpc.com.cn。
- 基金信息：
  
  中国石油天然气集团有限公司重大工程现场试验项目“页岩气测试与采气一体化关键装备与自动化调控系统现场试验”(2022ZS05)
- DOI：10.12473/CPM.202503106
  中图分类号： TE37
- 收稿：2025-03-28，
  
  修回：2025-08-01，
  
  纸质出版：2025-10-10
- 稿件说明：
移动端阅览
米凯夫,申朋玉,乔士航,等.深层页岩气测试与采气一体化技术及现场应用[J].石油机械,2025,53(10):48-55.

Mi Kaifu,Shen Pengyu,Qiao Shihang,et al.Development and Application of Integrated Deep Shale Gas Testing and Production Technology[J].China Petroleum Machinery,2025,53(10):48-55.
米凯夫,申朋玉,乔士航,等.深层页岩气测试与采气一体化技术及现场应用[J].石油机械,2025,53(10):48-55. DOI： 10.12473/CPM.202503106.

Mi Kaifu,Shen Pengyu,Qiao Shihang,et al.Development and Application of Integrated Deep Shale Gas Testing and Production Technology[J].China Petroleum Machinery,2025,53(10):48-55. DOI： 10.12473/CPM.202503106.

摘要

深层页岩气现行的分阶段测试与采气模式难以满足其在复杂工况下对地面处理工艺和生产数据交互的需求。为探究一种适应于深层页岩气测试与采气一体化开采（简称一体化开采）的技术与装备，考虑深层页岩气高温高压、多相返排、温压波动等复杂特征，提出了数字化井口精细调控、多相分离智能计量等一体化开采系统技术。通过构建气井油嘴控产和多相态双维度分离控制模型，以模块化装备为载体，系统地对深层页岩气一体化开采模式进行分析。川南深层页岩气田现场应用结果表明：一体化开采技术的工艺模块数量减少60.6%，现场施工时间缩短68.1%；以产能分析为目标，考虑井筒临界出砂的“固定油嘴粗调+电控节流精调”的动态调控方法能稳定控制页岩气井压降速率小于0.1 MPa/d；以动态砂液外排为目的，采用液位-时间双维度协同分离控制方法可有效降低控制单元的调整频次。研究结果有效提高了深层页岩气井的整体生产效率，可为深层页岩气的高效开发与优化管理提供参考。

Abstract

The current staged deep shale gas testing and production mode cannot meet the requirement for interactions between surface processes and production data under complex conditions. Thus， it is necessary to develop a technology for integrated deep shale gas testing and production （hereinafter referred to as “integrated technology”） and associated equipment. Considering the complexities of deep shale gas such as high temperature and high pressure， multi-phase flowback and temperature and pressure fluctuation， an integrated technology featuring digital wellhead fine control and multi-phase separation intelligent metering was proposed. Through constructing a gas well choke production control and multi-phase two-dimensional separation control model， taking modular equipment as the carrier， the integrated technology was systematically analyzed. The field applications in deep shale gas fields of southern Sichuan Basin show that the number of process modules of the integrated technology is reduced by 60.6%， and the field operation time is shortened by 68.1%. For production capacity analysis， the dynamic control method of “fixed choke coarse adjustment + electric throttling fine adjustment” considering wellbore critical sand production can stably control the pressure drop rate of shale gas wells less than 0.1 MPa/d. For dynamic sand fluid discharge， the liquid level-time two-dimensional collaborative separation control method can effectively reduce the adjustment frequency of control units. The research results effectively improve the overall production efficiency of deep shale gas wells， and provide reference for the efficient development and optimal management of deep shale gas fields.

关键词

Keywords

references

汪周华，钟世超，汪轰静．页岩气新型“井工厂”开发技术研究现状及发展趋势［J］．科学技术与工程， 2015 ， 15 （ 20 ）： 163 - 172 ．

WANG Z H ， ZHONG S C ， WANG H J . Research status and trend of new “well factory” development technology for shale gas reservoir ［J］. Science Technology and Engineering ， 2015 ， 15 （ 20 ）： 163 - 172 .

昝林峰，李刚，邬姝琰，等． CN页岩气田地面建设标准化体系的建立及应用［J］．天然气与石油， 2020 ， 38 （ 6 ）： 1 - 7 ．

ZAN L F ， LI G ， WU S Y ， et al . Establishment and application of standardization system for CN shale gas field surface facilities development ［J］. Natural Gas and Oil ， 2020 ， 38 （ 6 ）： 1 - 7 .

胡文瑞，张书通，徐思源，等．中国油气田开发实践、挑战与展望［J］．中国石油勘探， 2024 ， 29 （ 5 ）： 1 - 11 ．

HU W R ， ZHANG S T ， XU S Y ， et al . Practice， challenges and prospects of oil and gas field development in China ［J］. China Petroleum Exploration ， 2024 ， 29 （ 5 ）： 1 - 11 .

潘继平．中国国产气勘探开发现状与中长期前景研究［J］．国际石油经济， 2024 ， 32 （ 8 ）： 1 - 14 ．

PAN J P . Status quo of exploration and development of domestic natural gas in China and its mid⁃long term outlook ［J］. International Petroleum Economics ， 2024 ， 32 （ 8 ）： 1 - 14 .

毕开原．我国页岩气钻完井关键技术现状及发展趋势［J］．石油机械， 2024 ， 52 （ 11 ）： 12 - 20， 28 ．

BI K Y . Current status and trend of key technologies for shale gas well drilling and completion in China ［J］. China Petroleum Machinery ， 2024 ， 52 （ 11 ）： 12 - 20， 28 .

易刚，张恒，代锋，等．长宁页岩气小井眼钻井技术可行性研究［J］．石油机械， 2023 ， 51 （ 7 ）： 1 - 9 ．

YI G ， ZHANG H ， DAI F ， et al . Feasibility study on application of slim hole drilling technology in Changning shale gas field ［J］. China Petroleum Machinery ， 2023 ， 51 （ 7 ）： 1 - 9 .

梁兴，张介辉，张涵冰，等．浅层页岩气勘探重大发现与高效开发对策研究：以太阳浅层页岩气田为例［J］．中国石油勘探， 2021 ， 26 （ 6 ）： 21 - 37 ．

LIANG X ， ZHANG J H ， ZHANG H B ， et al . Major discovery and high⁃efficiency development strategy of shallow shale gas： a case study of Taiyang shale gas field ［J］. China Petroleum Exploration ， 2021 ， 26 （ 6 ）： 21 - 37 .

龙胜祥，卢婷，李倩文，等．论中国页岩气“十四五”发展思路与目标［J］．天然气工业， 2021 ， 41 （ 10 ）： 1 - 10 ．

LONG S X ， LU T ， LI Q W ， et al . Discussion on China's shale gas development ideas and goals during the 14th five⁃year plan ［J］. Natural Gas Industry ， 2021 ， 41 （ 10 ）： 1 - 10 .

詹国卫，杨建，赵勇，等．川南深层页岩气开发实践与面临的挑战［J］．石油实验地质， 2023 ， 45 （ 6 ）： 1067 - 1077 ．

ZHAN G W ， YANG J ， ZHAO Y ， et al . Development practice and challenges of deep shale gas in southern Sichuan basin ［J］. Petroleum Geology and Experiment ， 2023 ， 45 （ 6 ）： 1067 - 1077 .

邓亨建，陈维铭，钟铮，等．渝西深层页岩气井精细控压生产技术应用［J］．石油管材与仪器， 2024 ， 10 （ 3 ）： 60 - 64 ．

DENG H J ， CHEN W M ， ZHONG Z ， et al . Application of precision pressure control production technology for deep shale gas wells in western Chongqing ［J］. Petroleum Tubular Goods & Instruments ， 2024 ， 10 （ 3 ）： 60 - 64 .

梁光川，余雨航，彭星煜．页岩气地面工程标准化设计［J］．天然气工业， 2016 ， 36 （ 1 ）： 115 - 122 ．

LIANG G C ， YU Y H ， PENG X Y . Standardized surface engineering design of shale gas reservoirs ［J］. Natural Gas Industry ， 2016 ， 36 （ 1 ）： 115 - 122 .

张纯，李健，艾小丰．页岩气田地面工程进展及工艺［J］．中国石油和化工标准与质量， 2024 ， 44 （ 13 ）： 160 - 162 ．

ZHANG C ， LI J ， AI X F . Progress and technology of shale gas field surface engineering ［J］. China Petroleum and Chemical Standard and Quality ， 2024 ， 44 （ 13 ）： 160 - 162 .

谢欣奇．页岩气平台地面工艺流程优化研究［J］．油气田地面工程， 2024 ， 43 （ 9 ）： 30 - 35 ．

XIE X Q . Research on ground process flow optimization of shale gas platform ［J］. Oil⁃Gas Field Surface Engineering ， 2024 ， 43 （ 9 ）： 30 - 35 .

邱艳华，吴宇，温庆，等．页岩气平台中压工艺流程的现场应用与评价［J］．天然气与石油， 2023 ， 41 （ 3 ）： 27 - 35 ．

QIU Y H ， WU Y ， WEN Q ， et al . Field application and evaluation of medium pressure process flow scheme of shale gas platform ［J］. Natural Gas and Oil ， 2023 ， 41 （ 3 ）： 27 - 35 .

涂敖，王圣，谢奎．页岩气多井组平台地面测试工艺流程优化研究［J］．钻采工艺， 2021 ， 44 （ 4 ）： 73 - 76 ．

TU A ， WANG S ， XIE K . Research on the optimization of surface well testing system for shale gas multi⁃well pad ［J］. Drilling & Production Technology ， 2021 ， 44 （ 4 ）： 73 - 76 .

于洋，尹强，叶长青，等．精细控压生产技术在宁209H49平台的应用［J］．天然气与石油， 2022 ， 40 （ 2 ）： 32 - 37 ．

YU Y ， YIN Q ， YE C Q ， et al . Application of precision pressure control production technology in Ning 209 H49 platform ［J］. Natural Gas and Oil ， 2022 ， 40 （ 2 ）： 32 - 37 .

刘恩斌，寇博，王明军，等．页岩气井口除砂器的性能分析及结构优化［J］．制造业自动化， 2023 ， 45 （ 12 ）： 144 - 149 ．

LIU E B ， KOU B ， WANG M J ， et al . Performance analysis and structure optimization of shale gas wellhead desander ［J］. Manufacturing Automation ， 2023 ， 45 （ 12 ）： 144 - 149 .

王健刚，孙巧雷，严淳鍉，等．测试地面流程弯管冲蚀磨损的影响研究［J］．石油机械， 2021 ， 49 （ 1 ）： 88 - 94 ．

WANG J G ， SUN Q L ， YAN C C ， et al . Study on the influences of the erosion wear of bend pipe in testing surface process ［J］. China Petroleum Machinery ， 2021 ， 49 （ 1 ）： 88 - 94 .

白莉，商鹏程，刘强，等．天然气水合物试采多相输送的弯管段防护研究［J］．石油机械， 2024 ， 52 （ 1 ）： 109 - 117 ．

BAI L ， SHANG P C ， LIU Q ， et al . Protection of bend section in multiphase transportation at gas hydrate production test ［J］. China Petroleum Machinery ， 2024 ， 52 （ 1 ）： 109 - 117 .

欧阳勇，张更，黄洪林，等．天然气水合物固态流化开采井筒多相流动模型［J］．石油机械， 2024 ， 52 （ 7 ）： 1 - 9， 63 ．

OUYANG Y ， ZHANG G ， HUANG H L ， et al . A model for multiphase flow in wellbore during solid fluidization exploitation of natural gas hydrate ［J］. China Petroleum Machinery ， 2024 ， 52 （ 7 ）： 1 - 9， 63 .

陆国琛，秦丙林，田天，等．气井井筒临界携垢流量计算与分析［J］．石油机械， 2023 ， 51 （ 10 ）： 107 - 112 ．

LU G C ， QIN B L ， TIAN T ， et al . Calculation and analysis of critical scale carrying flow rate in gas wells ［J］. China Petroleum Machinery ， 2023 ， 51 （ 10 ）： 107 - 112 .

殷洪川，胥良君，吕泽宇，等．页岩气井临界出砂产量预测方法［J］．特种油气藏， 2023 ， 30 （ 6 ）： 135 - 140 ．

YIN H C ， XU L J ， LÜ Z Y ， et al . Prediction method of critical sand production rate from shale gas wells ［J］. Special Oil & Gas Reservoirs ， 2023 ， 30 （ 6 ）： 135 - 140 .

王旱祥，许传宝，于长录，等．天然气水合物气液分离方案设计与样机试制［J］．石油机械， 2022 ， 50 （ 7 ）： 72 - 79 ．

WANG H X ， XU C B ， YU C L ， et al . Gas⁃liquid separation scheme design and prototype manufacturing for natural gas hydrate ［J］. China Petroleum Machinery ， 2022 ， 50 （ 7 ）： 72 - 79 .

娄焕伟，张兴凯，刘旭煜，等．两相出口对轴向涡流分离器的影响研究［J］．石油机械， 2024 ， 52 （ 5 ）： 116 - 123 ．

LOU H W ， ZHANG X K ， LIU X Y ， et al . Influences of two⁃phase outlet on axial vortex separator ［J］. China Petroleum Machinery ， 2024 ， 52 （ 5 ）： 116 - 123 .

何蕾，张明，衣华磊，等．基于数字孪生的生产分离器分离效果混合模型［J］．石油机械， 2024 ， 52 （ 8 ）： 15 - 23 ．

HE L ， ZHANG M ， YI H L ， et al . A hybrid model for separating effect of production separator based on digital twin ［J］. China Petroleum Machinery ， 2024 ， 52 （ 8 ）： 15 - 23 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

深层页岩气井高频柱塞举升工艺

水平井安全高效下套管装置的研制及应用

深层页岩气水平井套管下入安全评价方法研究

川南深层页岩气连续管作业技术分析

深层页岩气连续管通刮洗一趟管作业关键技术研究