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枯竭气藏新钻储气库注采井完井工艺

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枯竭 气藏新钻储气库注采井完井 工艺
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    作 者 简 介 :赵 春 林 ,工 程 师 ;1994 年 毕 业 于 大 庆 石 油 学 院 采 油 工 程 专 业 ;现 从 事 试 油 、 完 井 技 术 研 究 及 现 场 技 术 服 务 工 作 。地 址 : (300280)天 津 市 大 港 油 田 集 团 钻 采 工 艺 研 究 院 。枯 竭 气 藏 新 钻 储 气 库 注 采 井 完 井 工 艺赵 春 林   温 庆 和   宋 桂 华   柴 希 军(大 港 油 田 集 团 钻 采 工 艺 研 究 院 )赵 春 林 等 . 枯 竭 气 藏 新 钻 储 气 库 注 采 井 完 井 工 艺 . 天 然 气 工 业 ,2003 ;23 (2) :93~ 95摘   要   大 张 坨 储 气 库 是 国 内 第 一 座 大 型 地 下 储 气 库 ,于 2000 年 12 月 进 入 投 产 阶 段 ,它 的 建 成 为 北 京 的 供气 状 况 和 大 气 环 境 治 理 做 出 了 贡 献 。 气 库 则 是 大 张 坨 储 气 库 的 扩 建 工 程 ,位 于 块 板 Ⅱ 1 枯 竭 式 超低 压 凝 析 油 气 藏 上 ,气 藏 埋 深 2 220~ 2 240 m ,原 始 地 层 压 力 22. 5 目 前 地 层 压 力 为 10. 59 地 层 压 力 系数 0. 476 ;在 该 废 弃 气 藏 上 新 钻 了 5 口 储 气 库 注 采 井 ,其 中 3 口 井 射 孔 完 井 后 自 喷 ,日 产 气 量 高 达 12. 5 × 104 文章 详 细 介 绍 了 所 钻 注 采 井 在 钻 井 、 固 井 、 射 孔 完 井 等 工 序 过 程 中 采 取 的 油 气 层 保 护 技 术 和 经 验 ,对 今 后 衰 竭 气 藏 的挖 潜 、 枯 竭 式 气 藏 储 气 库 的 建 设 具 有 参 考 价 值 。主 题 词   地 下 储 气 库   注 采 系 统   钻 井   固 井   射 孔   完 井为 进 一 步 满 足 北 京 市 用 气 和 季 节 调 峰 的 需 要 ,拟 在 大 张 坨 储 气 库 输 气 管 网 基 础 上 ,进 行 储 气 库 扩建 ,库 址 选 在 位 于 大 张 坨 储 气 库 以 东 的 块上 。 块 板 Ⅱ 1 凝 析 油 气 藏 于 1978 年 10 月 投入 开 发 ,衰 竭 式 生 产 ,1998 年 4 月 全 气 藏 停 采 ;气 藏埋 深 2 220~ 2 240 m ,2001 年 10 月 实 测 地 层 压 力 为10. 59 地 层 压 力 系 数 0. 476。 依 据 地 质 要 求 ,需 新 钻 注 采 井 5 口 ,老 井 利 用 2 口 ,以 满 足 日 产 气180 × 104 调 峰 要 求 。在 充 分 调 研 国 内 外 超 低 压 气 藏 钻 井 、 完 井 技 术的 基 础 上 ,大 港 油 田 集 团 钻 采 工 艺 研 究 院 进 行 了 超低 压 废 弃 凝 析 油 气 藏 储 气 库 注 采 井 钻 井 、 完 井 技 术研 究 ,形 成 了 在 钻 井 、 固 井 、 射 孔 、 完 井 过 程 中 配 套 的油 气 层 保 护 技 术 。 5 口 注 采 井 射 孔 完 井 后 求 产 ,位 于油 气 层 高 部 位 的 气 顶 区 内 的 3 口 井 射 孔 完 井 后 自喷 ,日 产 气 量 超 过 了 10 × 104 有 力 地 证 明 了 这 项技 术 的 科 学 性 和 实 用 性 。概   况 藏 构 造 位 置 在 板 桥 凝 析 油 气 田 板 南 中部 ,大 张 坨 断 层 上 升 盘 ,为 一 背 斜 圈 闭 。 含 油 气 层 系为 下 第 三 系 沙 河 街 组 板 组 ,该 气 藏 位 于 四 周 被断 层 所 封 闭 的 断 块 内 ,断 块 构 造 高 点 埋 深 - 2 220m ,闭 合 度 30 m ,闭 合 面 积 8. 5 储 层 岩 性 主 要 为 灰 白 色 砂 岩 与 灰 色 、 深 灰 色 泥岩 互 层 。 胶 结 类 型 以 接 触 式 为 主 。 板 Ⅱ 油 组 砂 岩 平均 孔 隙 度 为 18. 2 % ,平 均 渗 透 率 为 135. 6 × 10 - 3μ 天 然 气 相 对 密 度 为 0. 626 4 左 右 。 凝 析 油 具 四低 特 征 ,密 度 低 :0. 726 8 g/ 黏 度 低 :0. 64~ 0. 9s ;凝 固 点 低 :低 于 - 30 ℃ ;初 馏 点 低 : 49~ 62℃ 。 地 层 水 为 ,总 矿 化 度 7 396 L 。 藏 板 Ⅱ 油 组 1978 年 试 油 ,测 得 原 始 地层 压 力 为 22. 5 油 层 中 部 深 度 2 235 m) ,地 层静 温 85 ℃ ,地 温 梯 度 3. 8 ℃ / 100 m ,目 前 地 层 压 力仅 10. 59 压 力 系 数 0. 476。根 据 储 气 库 工 程 方 案 设 计 及 地 面 环 境 的 限 制 ,储 气 库 需 新 钻 5 口 注 采 井 ,采 用 丛 式 定 向 井 技 术 ,井眼 选 择 三 段 制 和 五 段 制 轨 道 ,井 眼 轨 道 的 井 斜 角 控制 在 15° ~ 25° 之 间 ,基 本 钻 井 数 据 见 表 1。表 1   井 身 结 构 基 本 数 据 表套 管程 序外 径( 深(m) 钢 级壁 厚( 级 箍深 度(m)水 泥返 深固 井质 量表 套 339. 7 300 2. 7技 套 244. 5 2200 . 89油 套 177. 8 2350 . 191 800地 面 合 格地 面 合 格地 面 合 格·39·第 23 卷 第 2 期                             天   然   气   工   业                             工 程 建 设完 井 工 艺 及 试 油 成 果1. 试 油 完 井 工 艺依 据 储 气 库 的 《 初 步 设 计 》 ,气 库 注 采 井 采 用 套管 射 孔 完 井 工 艺 ,由 于 块 目 前 地 层 压 力 系 数仅 0. 476 左 右 ,目 的 层 压 力 亏 空 严 重 ;尽 管 在 5 口 井钻 井 过 程 中 ,均 未 发 现 钻 井 泥 浆 漏 失 现 象 ,且 钻 井 、固 井 过 程 中 采 取 了 优 化 的 油 气 层 保 护 方 案 ,但 是 泥浆 污 染 地 层 情 况 不 可 避 免 ,为 降 低 试 油 、 完 井 作 业 过程 中 对 油 气 层 的 二 次 污 染 , 块 注 采 井 采 用 射孔 — 完 井 一 次 管 柱 完 井 工 艺 方 案 。2. 测 试 方 法 及 试 油 成 果射 孔 后 地 层 可 以 自 喷 时 ,依 据 试 油 地 质 设 计 要求 ,用 三 相 分 离 器 测 取 一 个 工 作 制 度 下 的 稳 定 的 油 、气 、 水 产 量 和 温 度 、 压 力 数 据 。 5 口 储 气 库 注 采 井 射孔 后 测 试 结 果 见 表 2。表 2   弃 凝 析 油 气 藏 储 气 库 注 采 井 试 油 结 果井   号 井   段(m) 油 嘴( 产 量油 (t) 气 (水 ( 压( 压( 温( ℃ ) 1 2 299. 3~ 2 318. 1 13 0 125 000 0 10. 23 10. 39 87. 0 2 2 271. 6~ 2 288. 3 11 0 94 555 0 10. 32 10. 68 86. 0 3 2 261. 0~ 2 279. 4 11 0 123 660 0 10. 20 10. 51 90. 4 4 2 242. 1~ 2 263. 0 不 能 自 喷 ,油 压 2. 0 0. 66 90. 15 5 2 257. 8~ 2 274. 6 不 能 自 喷 ,油 压 2. 50 0. 78 90. 52从 试 油 结 果 来 看 :能 自 喷 的 井 ,单 井 日 产 气 量 较高 ,如 1 井 达 到 了 12. 5 × 104 3 口 井 完 井 表皮 系 数 分 别 为 - 0. 83、 1. 03、 - 1. 42 ,说 明 井 筒 附 近无 污 染 ,完 善 程 度 好 ,该 工 艺 达 到 了 设 计 的 预 期 效果 。 无 自 喷 能 力 的 两 口 井 ,是 由 于 位 于 气 藏 的 低 部位 ,气 层 已 发 生 水 淹 。完 井 工 艺 效 果 分 析地 下 储 气 库 注 采 井 和 一 般 的 油 气 井 有 许 多 不 同之 处 ,主 要 表 现 在 :单 井 产 能 高 、 安 全 性 能 要 求 高 、 注气 采 气 同 井 、 注 采 井 使 用 寿 命 要 求 长 等 特 点 。 随 着储 气 库 投 入 运 营 ,注 采 井 将 周 而 复 始 的 注 入 和 采 出 ,其 井 内 介 质 为 双 向 气 流 动 ,同 时 注 入 和 采 出 温 度 及压 力 不 断 变 化 ,所 以 对 钻 井 、 完 井 、 产 能 、 提 高 作 业 免修 期 等 都 提 出 了 较 高 要 求 。针 对 5 口 新 钻 注 采 井 的 设 计 要 求 ,自 钻 井 至 试油 、 完 井 阶 段 ,对 整 个 工 艺 施 工 过 程 采 取 了 油 气 层 保护 技 术 的 配 套 优 化 ,对 施 工 工 序 进 行 了 整 合 。 射 孔完 井 后 ,其 中 3 口 井 自 喷 且 产 能 较 大 ,完 井 效 果 较 为理 想 。1. 钻 井 过 程 中 的 储 层 保 护 技 术 气 库 新 钻 注 采 井 的 目 的 层 为 已 枯 竭 气层 ,经 过 近 20 年 的 开 采 ,地 层 压 力 很 低 ,地 层 内 的 流体 已 经 无 法 被 采 出 。 钻 井 过 程 中 如 不 采 取 较 好 的 油气 层 保 护 措 施 ,就 会 严 重 污 染 油 气 层 ,达 不 到 预 期 的产 能 。在 设 计 井 身 结 构 时 为 了 保 护 储 层 ,采 用 中 间 套管 将 上 部 较 高 压 力 地 层 和 低 压 目 的 层 分 隔 开 ,将 中间 套 管 下 在 了 油 气 层 顶 部 ,揭 开 储 层 前 采 用 密 度 为1. 24 g/ 泥 浆 ,便 于 快 速 顺 利 钻 完 上 覆 高 压 地层 ;在 钻 进 目 的 层 时 ,采 用 低 密 度 优 质 钻 井 液 (密 度为 1. 04 g/ 速 、 高 效 钻 进 ,减 少 了 油 气 层 污 染 ,缩 短 了 泥 浆 浸 泡 时 间 ;在 钻 井 液 中 加 入 2 %~ 3 %的 202 复 合 油 溶 暂 堵 剂 ,控 制 钻 井 液 失量 小 于 5 当 钻 开 目 的 层 后 ,这 些 材 料 在 井 壁 上形 成 一 个 屏 蔽 层 ,阻 止 有 害 成 分 进 入 目 的 层 ,达 到 了保 护 油 气 层 的 目 的 。2. 固 井 过 程 中 的 储 层 保 护 技 术储 气 库 注 采 井 在 生 产 运 行 过 程 中 ,不 得 发 生 气体 的 漏 失 和 窜 移 ,从 安 全 的 角 度 考 虑 ,要 求 各 层 套 管水 泥 必 须 返 至 地 面 。因 此 选 择 固 井 方 式 时 要 依 据 地 层 压 力 系 数 ,使设 计 的 动 液 柱 压 力 和 静 液 柱 压 力 控 制 在 两 条 压 力 梯度 曲 线 范 围 之 内 。 详 细 计 算 固 井 时 的 循 环 压 力 ,防止 固 井 水 泥 浆 漏 入 低 压 的 油 气 层 ,造 成 永 久 性 污 染 。由 于 中 间 套 管 下 入 较 深 ,距 离 油 气 层 顶 部 15~ 20 m ,因 此 生 产 套 管 固 井 时 采 用 了 两 级 固 井 方 法 ,分 级 箍安 放 位 置 距 储 层 约 600 m ,充 分 降 低 了 一 级 固 井 时 对储 层 的 压 差 ,减 少 了 固 井 水 泥 浆 对 低 压 油 气 层 的 污染 ;又 将 水 泥 浆 返 到 了 地 面 ,实 现 了 生 产 套 管 全 程 固井 ,确 保 了 气 库 的 安 全 。3. 完 井 管 柱 设 计 过 程 中 的 储 层 保 护 技 术·49·工 程 建 设                             天   然   气   工   业                                 2003 年 3 月分 析 块 生 产 及 停 喷 的 情 况 后 认 为 :凝 析气 藏 停 喷 多 数 情 况 下 是 由 于 在 井 筒 附 近 发 生 了 反 凝析 现 象 ,大 大 降 低 了 气 相 渗 透 率 ,降 低 了 天 然 气 产量 ;而 对 于 新 钻 井 井 筒 附 近 反 凝 析 现 象 和 油 气 或 油气 水 三 相 流 较 弱 ,预 计 天 然 气 产 量 短 期 内 较 高 ;该 区块 生 产 时 生 产 压 差 小 、 产 能 高 ,停 喷 前 日 产 气 量 为2. 866 × 104所 以 在 目 前 地 层 压 力 下 ,采 用 负 压 射孔 技 术 后 ,仍 可 能 短 期 自 喷 。 为 便 于 完 成 对 产 层 的简 易 测 试 、 防 止 压 井 作 业 时 压 井 液 对 产 层 的 二 次 污染 ,采 用 了 试 油 、 完 井 一 次 完 成 管 柱 。 该 管 柱 具 有 以下 特 点 : ① 射 孔 — 生 产 一 次 完 成 ,避 免 目 的 层 受 到 压井 液 的 二 次 污 染 ; ② 上 工 作 筒 配 合 堵 塞 器 可 实 现 不压 井 作 业 ,确 保 完 井 及 后 期 作 业 过 程 中 的 油 气 层 保护 ; ③ 完 井 管 柱 上 配 套 了 滑 套 ,既 可 以 保 证 油 套 环 空充 填 保 护 液 ,实 现 油 套 防 腐 保 护 ,同 时 又 便 于 对 射 孔负 压 值 的 调 整 。此 外 ,前 期 钻 井 、 固 井 采 取 了 一 系 列 油 气 层 保 护措 施 ,如 果 在 完 井 时 使 用 两 次 管 柱 完 成 ,射 开 后 的 油气 层 必 然 受 到 压 井 液 的 污 染 ,那 么 前 期 所 做 的 油 气层 保 护 工 作 也 就 毫 无 价 值 。4. 射 孔 工 艺 和 参 数 优 选国 外 储 气 库 注 采 井 绝 大 多 数 采 用 射 孔 完 井 方 法完 成 。 深 穿 透 射 孔 弹 的 性 能 及 特 点 : ① 平 均 穿 深 可达 950 能 射 穿 钻 井 污 染 带 ; ② 射 孔 孔 道 直 径 大 ,流 体 进 入 井 筒 阻 力 小 ,可 使 流 量 提 高 、 压 损 下 降 ,产能 增 加 ; ③ 无 杵 堵 配 方 设 计 ,利 于 减 轻 射 孔 污 染 、 清洁 射 孔 孔 道 。依 据 块 老 井 经 验 和 新 钻 注 采 井 的 地 质 、钻 井 数 据 ,使 用 气 井 射 孔 软 件 进 行 射 孔 参 数 优 化 配置 计 算 ,并 对 污 染 深 度 的 影 响 进 行 了 敏 感 性 分 析 (见表 3) 。 为 确 保 射 穿 钻 井 污 染 带 、 扩 大 单 井 产 能 ,确 定采 用 深 穿 透 射 孔 弹 。表 3   田 不 同 射 孔 弹 、 不 同 孔 密 度 、 不 同 污 染 深 度 与 产 率 比 的 关 系弹   型 孔 密 度(孔 / m) 不 同 相 位 角 产 率 比不 同 污 染 深 度 的 产 率 比(90° 相 位 角 )60° 90° 200 (300 (400 ( 庆 1m 弹 16 0. 841 0 0. 868 0 0. 868 0 0. 855 0 0. 844 527) 16 0. 902 9 0. 905 4 0. 905 4 0. 887 1 0. 865 0U P(4″ ) 16 0. 873 7 0. 902 8 0. 902 8 0. 873 7采 用 射 孔 — 完 井 一 次 完 成 管 柱 ,射 孔 后 不 动 管柱 即 可 进 行 测 试 投 产 。 射 孔 时 井 筒 内 建 立 一 定 的 负压 值 ,在 此 合 理 的 负 压 作 用 下 可 以 清 除 射 孔 孔 道 内的 残 留 物 ,部 分 消 除 孔 眼 周 围 的 压 实 带 ,从 而 获 得 理想 的 流 量 和 比 较 完 善 的 打 开 程 度 (表 4) 。目 前 地 层 压 力 仅 为 10. 59 优 化 设 计 射 孔负 压 值 范 围 : 7~ 9 掏 空 深 度 : 2 000~ 2 100m) 。表 4   射 孔 主 要 参 数枪 型 弹   型 孔 密 度 相 位 角 平 均 穿 深127 55 16 孔 / m 90° ≥ 950 与 认 识(1) 竭 凝 析 油 气 藏 新 钻 储 气 库 注 采 井 取得 了 较 好 的 完 井 效 果 ,有 力 的 证 明 了 钻 井 设 计 、 完 井试 油 设 计 和 整 体 配 套 的 油 气 层 保 护 技 术 的 科 学 性 、有 效 性 。(2)钻 井 、 固 井 、 射 孔 、 完 井 设 计 和 施 工 过 程 中 ,油 气 层 保 护 工 作 自 始 至 终 是 工 作 的 重 点 ,并 且 相 互衔 接 、 配 合 ,这 是 取 得 较 好 完 井 效 果 的 重 要 保 证 。(3)注 采 井 射 孔 — 生 产 一 次 完 成 管 柱 配 套 简 单 ,技 术 先 进 、 成 熟 ;能 够 满 足 储 气 库 注 采 井 (高 温 、 高压 )长 期 安 全 生 产 的 需 要 ;同 时 避 免 了 压 井 作 业 对 油气 层 造 成 的 二 次 污 染 ,保 护 了 油 气 层 ;缩 短 了 作 业 周期 ,节 约 了 作 业 成 本 。(4)射 孔 工 艺 优 化 和 深 穿 透 射 孔 弹 的 应 用 对 有效 解 除 近 井 污 染 带 、 扩 大 单 井 产 能 和 提 高 油 气 井 完善 程 度 起 到 了 很 好 作 用 。(5) 竭 凝 析 油 气 藏 储 气 库 注 采 井 在 钻井 、 固 井 、 射 孔 完 井 等 工 序 过 程 中 采 取 的 油 气 层 保 护措 施 和 经 验 ,对 今 后 衰 竭 气 藏 的 挖 潜 、 枯 竭 式 气 藏 储气 库 的 建 设 具 有 一 定 的 借 鉴 指 导 作 用 。参 考 文 献1   万 仁 溥 ,张 琪 . 油 井 建 井 工 程 — — — 钻 井 、 油 井 完 井 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,20012   赵 树 栋 ,王 皆 明 . 天 然 气 地 下 储 气 库 注 采 技 术 . 北 京 :石 油工 业 出 版 社 ,2000(收 稿 日 期   2002 - 08 - 14   编 辑   居 维 清 )·59·第 23 卷 第 2 期                             天   然   气   工   业                             工 程 建 设is it is of be of is a a . S   400016) , (023) 68573750F il . N A . . v. 23 ,2 ,89 ,3/ 25/ 2003. ( is of a a in If is no a t be In of of in of it is in a a of of in a of in , 948 ,is of   400021) , ( 023 )67311340F u u (o. . N A . . v. 23 , 2 , 89 ~ 92 , 3/ 25/ 2003.( is in of of is in of up on of 52 is a in a is 2 to of 994 as 000 000. Up to 002 is at of in of a in of 963 ,is a   03 , 1 , , 100000) , (010) 84975042F D N A . N A . v. 23 , 2 , 93 ~ 95 , 3/ 25/ 2003.( is it 000. a 76 is an it is 1 of A L R Y/ ,2003 220~ 2 249 m it is 2. 5 10. 59 476 of of 25 ×103 d. of in of of in in is of to of to in in is an   300280) , (022) 25910394F Y o (
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