管龍鳳

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司，黑龍江 大慶 163459）

徐深氣田深層氣井儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

管龍鳳

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司，黑龍江 大慶 163459）

徐深氣田深層氣井進(jìn)行作業(yè)時(shí)壓井液漏失比較嚴(yán)重，施工周期長(zhǎng)，作業(yè)后產(chǎn)能、壓力都有明顯下降，甚至無(wú)法正常生產(chǎn)，部分氣井在壓裂試氣結(jié)束后壓井更換生產(chǎn)完井管柱導(dǎo)致氣井受到二次污染，大大影響了開(kāi)發(fā)效果。從儲(chǔ)層保護(hù)的角度出發(fā)，對(duì)機(jī)械暫堵、水平井不壓井作業(yè)、屏蔽暫堵技術(shù)進(jìn)行研究并應(yīng)用，針對(duì)儲(chǔ)層的特點(diǎn)引進(jìn)了甲酸鹽壓井液體系，對(duì)3種壓井液體系與儲(chǔ)層的配伍性進(jìn)行評(píng)價(jià)及優(yōu)選。研究認(rèn)為，在必須進(jìn)行壓井作業(yè)施工的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用儲(chǔ)層暫堵工藝技術(shù)，推廣固化水壓井工藝，同時(shí)配合使用甲酸鹽壓井液，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

壓井液優(yōu) 選屏蔽暫堵 儲(chǔ)層保護(hù)

0 引言

徐深氣田深層氣井進(jìn)行井下作業(yè)施工普遍采用壓井作業(yè)，入井液與儲(chǔ)層及流體的不配伍會(huì)對(duì)氣層造成一定傷害，且深層氣井一般都經(jīng)過(guò)壓裂施工，進(jìn)行壓井作業(yè)時(shí)漏失比較嚴(yán)重，單井用量達(dá)到300 m3，作業(yè)后產(chǎn)能、壓力都有明顯下降，甚至無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)。部分深層氣井在壓裂試氣結(jié)束后壓井更換生產(chǎn)完井管柱，重復(fù)壓井造成儲(chǔ)層二次污染，大大影響了開(kāi)發(fā)效果。因此，筆者從儲(chǔ)層保護(hù)的角度出發(fā)，應(yīng)用了機(jī)械暫避儲(chǔ)層、水平井不壓井作業(yè)、屏蔽暫堵工藝以及對(duì)壓井液進(jìn)行優(yōu)選評(píng)價(jià)，有效降低了儲(chǔ)層污染，解決了儲(chǔ)層保護(hù)的難題。

1 井下作業(yè)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

井下作業(yè)儲(chǔ)層傷害機(jī)理：壓井液鹽度降低或與儲(chǔ)層pH值不匹配；壓井液攜帶的微粒侵入儲(chǔ)層造成孔隙喉道的堵塞；壓井液與儲(chǔ)層中流體不匹配，使原有的沉淀—溶解平衡狀態(tài)被破壞而生成沉淀；壓井液侵入造成了油氣儲(chǔ)層潤(rùn)濕性改變，降低油氣相對(duì)滲透率；壓井液漏失嚴(yán)重，返排比較困難。表1是近3年部分深層氣井作業(yè)前后產(chǎn)能及壓力情況。因此，如果想從根本上解決儲(chǔ)層保護(hù)的難題，主要有兩種方法：一是研究與儲(chǔ)層配伍的壓井液體系；二是采用化學(xué)或機(jī)械屏蔽暫堵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不壓氣層作業(yè)施工，從而達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

表1 部分深層氣井作業(yè)前后生產(chǎn)情況表

2 儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

2.1 水平井不壓井作業(yè)及機(jī)械暫堵的應(yīng)用

不壓井施工技術(shù)自應(yīng)用以來(lái)，由于其獨(dú)特的施工方式能夠避免壓井液對(duì)地層造成的傷害。近年來(lái)，在詳細(xì)考察論證的基礎(chǔ)上引進(jìn)不壓井作業(yè)技術(shù)，累計(jì)在徐深氣田的10口直井進(jìn)行應(yīng)用，取得較好的效果。但是對(duì)于深層水平井的不壓井作業(yè)施工難度較大，而水平井已經(jīng)成為氣田開(kāi)發(fā)的主體，為了實(shí)現(xiàn)水平井的有效開(kāi)發(fā)，在水平井開(kāi)展了不壓井及不壓氣層施工，達(dá)到保護(hù)氣層的目的。

1）徐深21—平1井不壓井作業(yè)應(yīng)用情況

該井為徐深氣田的一口水平井，壓裂試氣后需要將原井的88.9 mm壓裂管柱更換為73 mm13Cr防腐管柱。壓井作業(yè)將對(duì)氣層造成二次污染，經(jīng)綜合考慮，在該井開(kāi)展不壓井作業(yè)施工。

該井初始油壓31 MPa、套壓28.5 MPa。下堵塞器成功封堵油管，后續(xù)施工過(guò)程中，完成了封隔器解封、起原井壓裂管柱、不壓井起下鉛磨打印、下入13Cr防腐管柱完井，實(shí)現(xiàn)了不壓井起原井管柱，下生產(chǎn)完井管柱的目的，解決了水平井堵塞器打撈難的問(wèn)題，為徐深氣田水平井不壓井作業(yè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。從近幾年來(lái)氣井不壓井作業(yè)施工情況看，對(duì)于常規(guī)的需要更換管柱，下封隔器完井等簡(jiǎn)單施工工藝，不壓井作業(yè)施工完全能夠滿足要求。由于其特殊的施工方式，能夠避免入井液對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害，施工工藝日趨成熟，施工周期不斷縮短，效率不斷提高。

2）氣井不壓儲(chǔ)層壓井作業(yè)施工工藝研究與試驗(yàn)

由于水平井壓裂增產(chǎn)改造施工的規(guī)模較大、施工排量也相對(duì)較高，為此，施工中采用了88.9 mm油管進(jìn)行壓裂，但從后期生產(chǎn)要求來(lái)看，88.9 mm的油管無(wú)法滿足排液生產(chǎn)的需要，還要更換為63.5 mm或更小的油管。為避免在更換生產(chǎn)完井過(guò)程中進(jìn)行壓井導(dǎo)致儲(chǔ)層二次污染，設(shè)計(jì)應(yīng)用了水平井壓裂完井一體化管柱（表2）。

該工藝管柱的設(shè)計(jì)思想是在套管內(nèi)下入壓裂、完井共用的封隔器，滿足壓裂施工中隔絕油、套管的要求，壓裂施工中封隔器上部連接88.9 mm壓裂管柱，壓裂施工結(jié)束后，在封隔器下部的坐落短節(jié)中坐入油管堵塞器，封堵油管壓力，在封隔器封堵套管壓力和堵塞器封堵油管壓力都成功后，進(jìn)行封隔器上部壓裂管柱的脫手，實(shí)現(xiàn)更換壓裂管柱的施工。該工藝管柱在徐深8-更平1井成功應(yīng)用。施工中共進(jìn)行5段壓裂，最高施工壓力42 MPa，最高施工排量4.8 m3/min，總加砂量180 m3。壓裂試氣施工結(jié)束后投堵封堵油管安全可靠，成功更換生產(chǎn)管柱，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)，為水平井完井改造施工探索了新路。

表2 水平井壓裂完井一體化工藝管柱技術(shù)指標(biāo)表

2.2 固化水屏蔽暫堵技術(shù)應(yīng)用

1）固化水體系的性能

在進(jìn)行高效、優(yōu)質(zhì)壓井液配方體系的研究基礎(chǔ)上，應(yīng)同時(shí)考慮在氣井作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用屏蔽暫堵技術(shù)，進(jìn)一步減少入井液體進(jìn)入到儲(chǔ)層，減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害?；谝陨峡紤]，試驗(yàn)應(yīng)用了固化水壓井工藝，該固化水體系主要由固化劑、固體堵漏劑、纖維、膠體保護(hù)劑等組成。

固體堵漏劑是一種剛性架橋暫堵材料，是自然界中的一種生物性材料，有一定的酸溶能力，其顆粒尺寸分布可以人為控制，以滿足不同裂縫寬度的架橋［1］。纖維是白色的，可酸溶，這種結(jié)網(wǎng)劑在清水中攪拌會(huì)聚集成直徑約10 mm的團(tuán)絮。固化劑是由一種高分子吸水材料組成，遇酸、堿或氧化劑后可以破膠。

該固化水體系利用纖維材料的團(tuán)絮狀結(jié)網(wǎng)架橋，能夠更好地使固相顆粒在一定的正壓差下在裂縫端面形成有效的封堵，并在短短的數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)形成具有一定承壓能力、滲透率極低的封堵層，防止儲(chǔ)層漏失的發(fā)生。同時(shí)還加入了軟性粒子，能夠進(jìn)一步封堵細(xì)小的孔隙和微裂縫［2］。該固化水體

系可以承受12 MPa的正壓差、返排壓力小于1 MPa。

2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

從2010年開(kāi)始共進(jìn)行固化水暫堵氣井9口，直井壓井液日漏失量控制在3 m3以內(nèi)，水平井日漏失量控制在5 m3以內(nèi)，壓力、產(chǎn)氣量基本與作業(yè)前保持一致，部分氣井壓力有所升高，是由于關(guān)井后地層能量恢復(fù)，具體情況見(jiàn)表3。

該技術(shù)目前在徐深氣田應(yīng)用水平井1口、直井8口，9口井的屏蔽暫堵均取得了較好的效果，成功降低了壓井液的漏失量，氣井作業(yè)后很快能恢復(fù)至作業(yè)前的壓力水平，產(chǎn)氣量與作業(yè)前基本保持一致，達(dá)到了保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

2.3 壓井液體系的評(píng)價(jià)與優(yōu)選

壓井液的選擇以油氣層巖性，礦物成分和敏感性數(shù)據(jù)為依據(jù)。徐深氣田氣井作業(yè)使用的壓井液體系主要包括硝酸鹽體系、氯鹽體系等無(wú)機(jī)鹽壓井液體系，特點(diǎn)是價(jià)格較低，配置簡(jiǎn)單。但在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，Cl-加速對(duì)井下管柱的腐蝕、硝酸鹽產(chǎn)生硝脆，導(dǎo)致油管開(kāi)裂，而且作業(yè)后氣井受到不同程度的污染，復(fù)產(chǎn)困難。因此，作業(yè)過(guò)程中應(yīng)使用與儲(chǔ)層巖石及流體配伍性較高的壓井液體系，針對(duì)儲(chǔ)層的特點(diǎn)引進(jìn)了甲酸鹽壓井液體系，并對(duì)3種壓井液體系與儲(chǔ)層的配伍性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表3 固化水壓井施工工藝應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

1）甲酸鹽壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害情況。選取滲透率0.1～5.8 mD的營(yíng)城組儲(chǔ)層天然巖心，評(píng)價(jià)了甲酸鹽壓井液體系在60℃、90℃、120℃損害儲(chǔ)層巖心滲透率的程度（表4）。從表4可以看出，隨著溫度的升高，滲透率呈下降趨勢(shì)，甲酸鹽壓井液體系對(duì)儲(chǔ)層巖心的滲透率損害增大。對(duì)于滲透率約為0.1～5.8 mD的巖心，在120℃、90℃、60℃壓井作用后，滲透率恢復(fù)值平均分別為80.11%、81.09%、82.43%，損害程度較低。

2）硝酸鹽壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害情況。選取滲透率0.04～5.88 mD的營(yíng)城組儲(chǔ)層天然巖心，評(píng)價(jià)了硝酸鹽壓井液體系在60℃、90℃、120℃損害儲(chǔ)層巖心滲透率的程度（表5）。從表5可以看出，隨著溫度的升高，滲透率恢復(fù)值呈下降趨勢(shì)，壓井液體系對(duì)儲(chǔ)層巖心的滲透率損害增大。對(duì)于滲透率為0.04～5.88 mD的巖心，在120℃、90℃、60℃硝酸鹽壓井液作用后，滲透率恢復(fù)值平均分別為72.91%、73.87%、74.13%，損害程度較高。

3）KCl壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害情況。選取滲透率0.04～5.88 mD的營(yíng)城組儲(chǔ)層天然巖心，評(píng)價(jià)了KCl壓井液體系在60℃，90℃，120℃損害儲(chǔ)層巖心滲透率的程度（表6）。從表6可以看出，隨著溫度的升高，滲透率呈下降趨勢(shì)，壓井液體系對(duì)儲(chǔ)層巖心的滲透率損害增大。對(duì)于滲透率為0.04～5.88 mD的巖心，在120℃、90℃、60℃KCl壓井液作用后，滲透率恢復(fù)值平均分別為71.38%、72.13%、72.67%，損害程度較高。

根據(jù)3種壓井液對(duì)不同滲透率儲(chǔ)層巖心的滲透率損害情況可以看出，3種壓井液體系都是隨著巖心的滲透率增加，對(duì)巖心的滲透率損害程度降低，即滲

透率恢復(fù)值Koa/Ko增加，且隨著壓井液損害時(shí)間的增大，巖心的滲透率恢復(fù)值下降。綜合評(píng)價(jià)，甲酸鹽壓井液體系對(duì)儲(chǔ)層巖心損害程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于硝酸鹽和氯鹽壓井液體系對(duì)儲(chǔ)層巖心的損害程度，與儲(chǔ)層的配伍性更高，同時(shí)甲酸鹽對(duì)金屬材質(zhì)的腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于另外兩種壓井液，因此，在壓井作業(yè)施工過(guò)程中，推薦選用甲酸鹽壓井液體系。

表4 甲酸鹽壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害程度評(píng)價(jià)結(jié)果表

表5 硝酸鹽壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害程度評(píng)價(jià)結(jié)果表

表6 KCl壓井液體系對(duì)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖心滲透率損害程度評(píng)價(jià)結(jié)果表

3 結(jié)論及建議

1）加強(qiáng)氣井不壓儲(chǔ)層工藝管柱的應(yīng)用，在鉆、完井階段就應(yīng)考慮后期作業(yè)施工中的儲(chǔ)層保護(hù)問(wèn)題，從管柱結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)探索油管橋塞配套工藝。

2）不斷加大氣井不壓井作業(yè)施工的推廣力度，目前的不壓井作業(yè)工藝在起下管柱方面已經(jīng)逐漸成熟，但對(duì)于旋轉(zhuǎn)、打撈等復(fù)雜工藝還缺少相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，需要不斷試驗(yàn)。

3）在必須進(jìn)行壓井作業(yè)施工的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用儲(chǔ)層暫堵工藝技術(shù)，推廣固化水壓井工藝，同時(shí)配合使用甲酸鹽壓井液，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

［1］王國(guó)強(qiáng).固化水暫堵劑在大慶油田氣井壓井中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2012（8）：33，39.

［2］張玉光，金哲.關(guān)于修井作業(yè)中儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)的研究［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（7）：187.

（編輯：李臻）

B

2095-1132（2014）06-0031-04

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.009

修訂回稿日期：2014-11-05

管龍鳳（1968-），女，工程師，從事科技管理工作。E-mail：guanlongfeng@petrochina.com.cn。