年頁(yè)巖氣行業(yè)技術(shù)分析：地面工藝流程優(yōu)化提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性在全球能源結(jié)構(gòu)加速調(diào)整的大背景下，頁(yè)巖氣作為一種清潔、高效的特別規(guī)自然?氣資源，正漸漸成為能源領(lǐng)域的焦點(diǎn)。進(jìn)入2025年，頁(yè)巖氣行業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐應(yīng)用方面持續(xù)發(fā)力，尤其是地面工藝流程的優(yōu)化，對(duì)于提升頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)效率、降低成本、增加行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有關(guān)鍵意義。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣開(kāi)采多采納叢式水平井開(kāi)發(fā)、加砂壓裂以及滾動(dòng)開(kāi)發(fā)模式，這使得頁(yè)巖氣井呈現(xiàn)出獨(dú)特的生產(chǎn)特點(diǎn)。在開(kāi)發(fā)初期，產(chǎn)水和產(chǎn)砂量大，產(chǎn)能與壓力衰減快速;而到了開(kāi)發(fā)中后期，則長(zhǎng)期處于低產(chǎn)低壓狀態(tài)，不過(guò)生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)多年的探究，頁(yè)巖氣田地面工程建設(shè)逐步構(gòu)建起以“標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程、模塊化功能分區(qū)、橇裝化高效設(shè)備、系列扮裝置組合、數(shù)字化管理”為核心的標(biāo)準(zhǔn)化體系。但在實(shí)際應(yīng)用中，仍暴露出一些亟待解決的問(wèn)題。

一、頁(yè)巖氣平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化流程現(xiàn)狀剖析

(一)標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程詳解

《2025-2030年全球及中國(guó)頁(yè)巖氣行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及進(jìn)展前景分析報(bào)告》指出，基于川渝地區(qū)如長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、瀘州等地頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的地面建設(shè)與生產(chǎn)實(shí)際狀況，目前頁(yè)巖氣平臺(tái)已基本形成一套契合中國(guó)頁(yè)巖氣地面建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化體系。依據(jù)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)模式和生產(chǎn)特性，其生產(chǎn)周期可劃分為排液生產(chǎn)期、相對(duì)穩(wěn)產(chǎn)期、遞減期和低壓低產(chǎn)期四個(gè)階段。針對(duì)生產(chǎn)的后三個(gè)階段，頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)秉持“模塊化、橇裝化、規(guī)?；椭貜?fù)利用”的理念，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程。

相對(duì)穩(wěn)產(chǎn)期流程：井口來(lái)氣經(jīng)一級(jí)節(jié)流，設(shè)計(jì)壓力降至26MPa，隨后進(jìn)行一對(duì)一除砂、二級(jí)節(jié)流，壓力進(jìn)一步降至8.5MPa，再通過(guò)一對(duì)一連續(xù)分別計(jì)量后清管出站。以6井式平臺(tái)為例，該階段工藝流程清楚呈現(xiàn)了頁(yè)巖氣在相對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)階段的處理路徑。

遞減期流程：此階段井口來(lái)氣經(jīng)節(jié)流后，設(shè)計(jì)壓力降至8.5MPa，通過(guò)輪換分別計(jì)量后清管出站。同樣以6井式平臺(tái)為參照，其遞減期工藝流程展現(xiàn)了該階段頁(yè)巖氣處理方式的變化。

低壓低產(chǎn)期流程：井口來(lái)氣經(jīng)節(jié)流將設(shè)計(jì)壓力降至2.5MPa，經(jīng)輪換計(jì)量后清管出站。6井式平臺(tái)在低壓低產(chǎn)期的工藝流程，反映了頁(yè)巖氣在產(chǎn)量和壓力較低階段的處理流程特點(diǎn)。

(二)現(xiàn)有流程存在的問(wèn)題

頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化流程在川南頁(yè)巖氣田廣泛應(yīng)用，雖在縮短工程設(shè)計(jì)與施工周期、保障地面工程建設(shè)質(zhì)量方面成效顯著，但在項(xiàng)目運(yùn)行中也暴露出諸多問(wèn)題。

井口節(jié)流閥易損壞：頁(yè)巖氣井一級(jí)節(jié)流多采納角式節(jié)流閥，像瀘州深層頁(yè)巖氣，井口壓力高，節(jié)流壓差大。受限于壓裂加砂方案與生產(chǎn)制度，該閥門易消失刺漏損壞，頻繁整體更換不僅增加運(yùn)行管理成本，還因頻繁關(guān)井導(dǎo)致井底壓力大幅波動(dòng)，可能對(duì)儲(chǔ)層造成不行逆的壓敏損害，最終影響氣藏開(kāi)發(fā)效果。

除砂器初期效率低：頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中，除砂器設(shè)計(jì)壓力為26MPa，采納“旋流+過(guò)濾”組合式除砂設(shè)計(jì)。然而在實(shí)際使用，尤其是生產(chǎn)初期，除砂效率欠佳，部分砂礫進(jìn)入分別器并大量沉積，致使下游集輸系統(tǒng)承受較大沖刷腐蝕，易引發(fā)下游排污管道彎頭失效。

部分管線易穿孔失效：川渝頁(yè)巖氣多采納加砂壓裂，井口來(lái)氣含砂量高，在與流體中的細(xì)菌、礦物質(zhì)、有機(jī)物、二氧化碳等協(xié)同作用下，管線腐蝕嚴(yán)峻。依據(jù)頁(yè)巖氣平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況，井口、原料氣、排污等管線流向轉(zhuǎn)變處易發(fā)生失效穿孔。

工藝設(shè)備多且成本高：頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)在相對(duì)穩(wěn)產(chǎn)期采納一對(duì)一除砂、一對(duì)一分別計(jì)量設(shè)計(jì)，導(dǎo)致工藝設(shè)備繁多，投產(chǎn)成本高。而且大部分除砂、分別設(shè)備雖考慮后期拆除復(fù)用，但利舊檢修理成本高，設(shè)備拆除搬遷工作量大。

二、頁(yè)巖氣中壓工藝流程優(yōu)化策略

面對(duì)頁(yè)巖氣平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化流程在生產(chǎn)運(yùn)行中消失的井口節(jié)流閥門易損壞、除砂器除砂效率低、個(gè)別部位易失效、工藝設(shè)備多等問(wèn)題，遵循頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的基本原則，從多個(gè)方面綻開(kāi)討論并提出技術(shù)對(duì)策。

(一)優(yōu)化井口流程

頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化井口流程中一級(jí)節(jié)流選用的角式節(jié)流閥易刺漏失效。部分頁(yè)巖氣平臺(tái)嘗試采納固定油嘴和角式節(jié)流閥并聯(lián)使用的方式，肯定程度上延長(zhǎng)了角式節(jié)流閥的使用壽命。為更有效地解決這一問(wèn)題，同時(shí)延緩頁(yè)巖氣井產(chǎn)量遞減速度、提高單井猜測(cè)最終可采儲(chǔ)量(EUR)，針對(duì)川渝頁(yè)巖氣提出將壓降速率掌握在0.1MPa/d以內(nèi)，采納“一級(jí)固定油嘴+二級(jí)籠套式節(jié)流閥”的井口精細(xì)控壓生產(chǎn)技術(shù)。其中，一級(jí)節(jié)流選用抗沖蝕性能優(yōu)良的固定式油嘴，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和流量的主要掌握;二級(jí)節(jié)流選用帶氣動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件的籠套式節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和流量的精細(xì)調(diào)整。二級(jí)節(jié)流閥采納籠套式結(jié)構(gòu)協(xié)作整體式碳化鎢硬質(zhì)合金閥芯，能更好適應(yīng)頁(yè)巖氣高含砂惡劣工況，同時(shí)通過(guò)氣動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件借助智能分析平臺(tái)調(diào)整節(jié)流閥開(kāi)度，保證掌握精度。實(shí)踐表明，采納該精細(xì)控壓生產(chǎn)技術(shù)后，試驗(yàn)井EUR提高約13%，可有效降低應(yīng)力敏感造成的儲(chǔ)層損害，實(shí)現(xiàn)氣井長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。此外，井口兩級(jí)節(jié)流后將壓力掌握到8.0MPa及以下，降低了下游流程設(shè)計(jì)壓力，有效降低了下游設(shè)備制造成本。

(二)革新計(jì)量方式

依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合開(kāi)發(fā)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析和采氣工程需求，平臺(tái)氣相計(jì)量最大允許偏差為±10%，液相計(jì)量在不同生產(chǎn)時(shí)期最大允許偏差分別為±10%、±20%、±30%。在氣水分別后，頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)受計(jì)量方式限制，氣相采納高級(jí)孔板計(jì)量，液相采納電磁流量計(jì)+雙法蘭差壓液位變送器計(jì)次方式計(jì)量。這種計(jì)量方式雖精確?????，但需在計(jì)量前進(jìn)行一對(duì)一除砂、分別，導(dǎo)致平臺(tái)流程設(shè)備多、占地面積大、整體投資高。隨著技術(shù)進(jìn)步，氣、液兩相混合流量測(cè)量試驗(yàn)在川渝地區(qū)廣泛開(kāi)展。目前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，氣液不分別兩相計(jì)量裝置的氣相測(cè)量誤差不超過(guò)±5%，液相測(cè)量誤差不超過(guò)±10%，能夠滿意集輸工藝內(nèi)部非貿(mào)易計(jì)量要求。若實(shí)現(xiàn)平臺(tái)多井集中除砂分別且不分別計(jì)量也能達(dá)到規(guī)范和采氣開(kāi)發(fā)要求，將大幅降低地面建設(shè)成本。

(三)升級(jí)除砂器性能

由于頁(yè)巖氣集輸系統(tǒng)含砂量高，以濾網(wǎng)為主要過(guò)濾元件的標(biāo)準(zhǔn)化除砂器除砂效率不抱負(fù)，引發(fā)生產(chǎn)效率低、下游集輸設(shè)備失效和管道腐蝕等問(wèn)題。為此，近幾年川南頁(yè)巖氣平臺(tái)逐步開(kāi)展旋流除砂器的試驗(yàn)應(yīng)用。在井口流程優(yōu)化后，除砂器設(shè)計(jì)壓力由26MPa降至8.5MPa，采納中壓旋流除砂工藝替代傳統(tǒng)高壓濾網(wǎng)除砂工藝，降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。中壓除砂工藝采納旋流除砂器與集砂器組合，旋流元件選用高耐磨陶瓷材料，避開(kāi)砂粒在旋流管內(nèi)高速流淌產(chǎn)生磨損腐蝕。旋流除砂設(shè)備能在下部集砂器排砂清罐操作時(shí)，保證上部除砂器正常工作，實(shí)現(xiàn)在線排砂，還能緩解開(kāi)井初期濾筒內(nèi)過(guò)濾網(wǎng)易形成水合物堵塞的問(wèn)題。目前，旋流除砂器在長(zhǎng)寧、瀘州地區(qū)多個(gè)頁(yè)巖氣平臺(tái)投入使用，除砂效果良好，下游集輸系統(tǒng)含砂量明顯降低。但平臺(tái)由一對(duì)一除砂變?yōu)榧谐昂?，單臺(tái)設(shè)備處理砂量增大，且開(kāi)井前期井底出砂量大，集砂器容量較小，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)排砂操作強(qiáng)度大，管理難度增加。

(四)優(yōu)化關(guān)鍵部位管件選型

標(biāo)準(zhǔn)化流程中易沖蝕部位管件多選用鍛制方彎頭，通過(guò)加厚壁厚來(lái)延長(zhǎng)使用壽命。但分析頁(yè)巖氣平臺(tái)站內(nèi)失效點(diǎn)可知，管線失效是含砂沖蝕和細(xì)菌、CO?腐蝕等多種因素綜合作用的結(jié)果，僅增加壁厚無(wú)法從根本上減緩腐蝕速率。因此，從管件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)入手討論關(guān)鍵部位管件的防腐耐磨工藝。經(jīng)不同材質(zhì)、工藝的管件現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)覺(jué)，堆焊材料和內(nèi)襯陶瓷管件防腐耐磨效果顯著。其中，陶瓷內(nèi)襯管件內(nèi)襯陶瓷表面幾乎無(wú)腐蝕現(xiàn)象，僅有少量輸送介質(zhì)沉積，60天內(nèi)幾乎無(wú)減薄;純材管件無(wú)論是否熱處理，抗侵蝕力量最差，短時(shí)間內(nèi)快速減薄;噴涂材料初期效果好，但涂層破損后會(huì)快速減薄。堆焊耐蝕合金內(nèi)覆層管件因價(jià)格相對(duì)較低，目前已大量應(yīng)用于頁(yè)巖氣平臺(tái)。同時(shí)，考慮到管件上下游焊縫前后也易失效，在增加堆焊內(nèi)覆層的基礎(chǔ)上，使管件自帶肯定長(zhǎng)度袖管，延長(zhǎng)耐蝕合金愛(ài)護(hù)長(zhǎng)度。目前，頁(yè)巖氣平臺(tái)井口、原料氣、排污管線等關(guān)鍵部位的管件已全部采納硬質(zhì)合金堆焊管件，防腐耐蝕效果良好。此外，在站場(chǎng)設(shè)計(jì)配管時(shí)，優(yōu)化管道走向，最大程度削減易沖蝕部位彎頭數(shù)量，降低易失效點(diǎn)。

(五)簡(jiǎn)化站內(nèi)橇裝設(shè)備

相較于頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化流程傳統(tǒng)的一對(duì)一除砂、分別技術(shù)，兩相流量計(jì)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)井口來(lái)氣一對(duì)一氣、液計(jì)量后，集中進(jìn)行除砂、分別。這一流程極大削減了除砂器和分別器設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化了工藝流程，削減了地面流程占地面積，有效降低了地面投資。

(六)優(yōu)化后的工藝流程呈現(xiàn)

經(jīng)過(guò)對(duì)井口流程、計(jì)量方式、除砂器選型、站內(nèi)關(guān)鍵部位管件選型的優(yōu)化以及站內(nèi)橇裝設(shè)備的簡(jiǎn)化，形成了一套更為高效、牢靠、低成本的中壓工藝流程。井口來(lái)氣經(jīng)二級(jí)節(jié)流后，通過(guò)兩相流量計(jì)分別對(duì)氣、液進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量后的原料氣經(jīng)除砂器、分別器集中除砂分別后清管出站。

三、頁(yè)巖氣優(yōu)化后工藝流程的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成效

優(yōu)化后的地面生產(chǎn)流程已在四川瀘州多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，勝利實(shí)現(xiàn)井口精細(xì)控壓、兩相流不分別除砂計(jì)量，試驗(yàn)效果顯著。以某8口井平臺(tái)為例，取得了以下突出成果：

優(yōu)化簡(jiǎn)化降投資：平臺(tái)井站在標(biāo)準(zhǔn)化流程基礎(chǔ)上優(yōu)化簡(jiǎn)化，將一對(duì)一除砂、分別改為平臺(tái)集中除砂、分別，有效削減橇裝設(shè)備。該8口井平臺(tái)增加兩相流量計(jì)橇8套，削減除砂橇7套、分別計(jì)量橇7套，優(yōu)化簡(jiǎn)化后的中壓生產(chǎn)流程比標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程平臺(tái)投資降低約526萬(wàn)元。

精細(xì)控壓提高EUR：井口一級(jí)節(jié)流改用固定式油嘴，提升了節(jié)流設(shè)備抗沖蝕力量，延長(zhǎng)使用壽命。二級(jí)節(jié)流選用帶氣動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件的籠套式節(jié)流閥，與帶壓下油管工藝結(jié)合，保證地面生產(chǎn)時(shí)井筒攜液力量，有效掌握出砂，愛(ài)護(hù)儲(chǔ)層，提高單井EUR。依據(jù)某平臺(tái)可調(diào)式油嘴控壓生產(chǎn)與固定式油嘴生產(chǎn)180天單位壓降產(chǎn)氣量(試驗(yàn)井為201×10?m3/MPa，對(duì)比井為142×10?m3/MPa)，以及累計(jì)產(chǎn)氣量達(dá)到2000×10?m3單位壓降產(chǎn)氣量(試驗(yàn)井為174×10?m3/MPa，對(duì)比井為128×10?m3/MPa)初步測(cè)算，精細(xì)控壓生產(chǎn)單井EUR較放壓生產(chǎn)提高約17%。

流程簡(jiǎn)化縮短建設(shè)周期：平臺(tái)工藝流程優(yōu)化簡(jiǎn)化后，橇裝設(shè)備和焊口數(shù)量削減，現(xiàn)場(chǎng)安裝建設(shè)周期縮短。依據(jù)平臺(tái)井口數(shù)不同，平均安裝周期縮短3-5天。

設(shè)備簡(jiǎn)化削減占地面積：平臺(tái)工藝流程優(yōu)化簡(jiǎn)化后，橇裝設(shè)備削減，8口井平臺(tái)工藝區(qū)面積縮小約170m2，總圖優(yōu)化后站場(chǎng)占地面積削減約10%。

設(shè)計(jì)優(yōu)化降低故障率：平臺(tái)工藝流程優(yōu)化簡(jiǎn)化后，將井口管線和除砂橇的設(shè)計(jì)壓力由26MPa降低至8.5MPa，減小設(shè)備損耗和故障率，降低復(fù)用成本，降低設(shè)備運(yùn)行平安風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的失效分析，統(tǒng)計(jì)集中失效點(diǎn)，對(duì)井口、原料氣管線，排污系統(tǒng)管線、閥門、管件等重點(diǎn)部位實(shí)行加強(qiáng)措施，如橇外排污管線選用復(fù)合管、重點(diǎn)部位管件選用硬質(zhì)合金堆焊管件、加厚腐蝕裕量等，有效提高地面流程的平安性和生產(chǎn)穩(wěn)定性，削減設(shè)備管線故障，降低相關(guān)修理費(fèi)用，削減產(chǎn)量影響，提高了平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益。

四、總結(jié)與展望

2025年，頁(yè)巖氣行業(yè)在地面工藝流程優(yōu)化方面取得了顯著進(jìn)展。通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)設(shè)備管件的優(yōu)化，有效降低了故障率，提升了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。井口兩級(jí)節(jié)流與帶壓下油管工藝相結(jié)合的精細(xì)控壓技術(shù)，顯著提高了單井EUR。平臺(tái)流程的優(yōu)化簡(jiǎn)化，不僅降低了平臺(tái)投資，還縮短了建設(shè)周期、削減了占地面積，有力促進(jìn)了頁(yè)巖氣平臺(tái)的效益建產(chǎn)。然而，行業(yè)進(jìn)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。建議針對(duì)不同區(qū)塊深化開(kāi)展精細(xì)控壓生產(chǎn)技術(shù)討論，探究適合各區(qū)塊地質(zhì)條件的精細(xì)控壓生產(chǎn)制度。為進(jìn)一步提高各種工況下除砂器除砂效率，削減對(duì)下游流程的沖蝕，中壓流程除砂橇應(yīng)考慮增加自動(dòng)排砂設(shè)計(jì)，降低前期排砂操作勞動(dòng)強(qiáng)度，削減現(xiàn)場(chǎng)管理風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。同時(shí)，針對(duì)排污管線樂(lè)觀開(kāi)展各類復(fù)合管材及管件的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，查找防腐耐蝕效果好、施工便利、經(jīng)濟(jì)可行的材料。信任隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，頁(yè)巖氣行業(yè)將在將來(lái)能源領(lǐng)域發(fā)揮更為重要