溫杰文

(中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院)

四川盆地川西地區(qū)深部儲層蘊(yùn)藏豐富的天然氣資源，以二、三疊系的棲霞組、茅口組、長興組為主要目的層，天然氣資源勘探開發(fā)潛力巨大。但川西地區(qū)深部碳酸鹽巖儲層具有埋藏超深、地層壓力超高、地層溫度高、縱向上多儲層和產(chǎn)出流體含H2S等特點［1－3］。

隨著川西地區(qū)碳酸鹽巖天然氣資源勘探向深部儲層進(jìn)軍，試油技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)，目前的設(shè)備及工藝技術(shù)難以滿足作業(yè)需要，主要存在以下難題:①較之常規(guī)的高溫高壓深井，高溫超高壓超深井井身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，井筒環(huán)境更為嚴(yán)苛，作業(yè)過程中管柱易發(fā)生井下復(fù)雜，井下測試工具及射孔器材要求更高的承壓和耐溫性能;②較為單一的測試管柱及其工藝無法滿足苛刻井筒條件下更加復(fù)雜的作業(yè)工況和不同的試油需求;③儲層改造參數(shù)優(yōu)化難度大，常規(guī)的酸液體系摩阻高、耐溫性能不滿足作業(yè)要求。

川西地區(qū)高溫超高壓超深井試油井下作業(yè)，測試管柱和酸液體系是核心，工藝措施是關(guān)鍵［1－5］，針對不同工況和作業(yè)需求，對測試管柱、酸液體系及工藝措施展開了研究。

一、高溫超高壓超深井測試工藝技術(shù)

根據(jù)具體井況和井身結(jié)構(gòu)的不同，考慮不同的儲層特性，配套測試工具形成3套測試管柱，并制定了其工藝措施，如圖1、圖2、圖3所示。

1．投球型射孔酸化測試聯(lián)作管柱及工藝

常規(guī)的射孔酸化測試聯(lián)作管柱采用OMNI閥作為替液閥與壓井循環(huán)閥，采用環(huán)空加壓操作，可以多次開關(guān)，但操作OMNI閥時需要反復(fù)環(huán)空加泄壓會加劇套管損壞的風(fēng)險，使用OMNI閥進(jìn)行低替酸液，但在實際操作中遇到過由于鉆井液堵塞傳壓孔或井下溫度變化等一系列因素，導(dǎo)致低替完成后OMNI閥不能正常關(guān)閉的問題。為了規(guī)避以上問題，設(shè)計了投球型射孔酸化測試聯(lián)作管柱。

(1)管柱結(jié)構(gòu)。雙通道常閉閥+HP－RDS閥+壓力計托筒+E型閥+RTTS封隔器。

(2)技術(shù)特點。采用E閥替液，與通常使用的OMNI閥替液相比較，E型替液閥結(jié)構(gòu)簡單，無循環(huán)密封，替液控制排量較大。且其鋼球到位比較容易，關(guān)閉方式為剪斷銷釘?shù)姆绞?，故成功率更高。采用雙通道常閉閥進(jìn)行壓井，投球方式打開，操作簡單可靠，同時減少了環(huán)空操作壓力設(shè)置級數(shù)，更適用于窄環(huán)空壓力窗口井的測試。采用RDS閥作為備用壓井閥，多一道井下安全屏障，確保井完整性。

圖1投球型射孔酸化測試聯(lián)作管柱

圖2泵注式可直推壓井管柱

圖3試油－暫堵－完井一體化管柱

(3)施工工藝。測試管柱下入至尾管內(nèi)，下入時E型替液閥處于開啟位，常閉閥處于關(guān)閉位。下管柱至預(yù)定位置后進(jìn)行電測校深，根據(jù)校深結(jié)果調(diào)整管柱使射孔槍對準(zhǔn)目的層。然后上提管柱，正轉(zhuǎn)加壓坐封RTTS封隔器，坐封完成后換裝井口，作酸化施工前準(zhǔn)備。酸化施工時先通過E型替液閥循環(huán)孔低替酸液，控制排量500～800 L/min，控制油壓低于射孔槍啟爆壓力低值7 MPa以上。低替完成后投球加壓蹩斷E型閥銷釘，同時關(guān)閉循環(huán)孔切斷油套通道。確認(rèn)關(guān)閉后環(huán)空加壓驗封合格后進(jìn)行射孔、高擠酸液施工，酸化完成后進(jìn)行排液、測試等作業(yè)，最后通過投球方式打開雙通道常閉閥循環(huán)孔進(jìn)行壓井起出測試管柱。

2．泵注式可直推壓井管柱及工藝

井下關(guān)斷閥(RDS閥)關(guān)斷后無法正擠壓井，對于高產(chǎn)易漏井，解封后通過封隔器膠筒與套管之間的環(huán)空間隙進(jìn)行壓井堵漏，作業(yè)時間長、效率低，且堵漏材料易在封隔器外沉積造成管柱卡埋等井下復(fù)雜，通過研制單向式井下關(guān)井循環(huán)閥代替RDS閥，形成泵注式可直推壓井管柱，解決了易漏難堵的問題。

(1)管柱結(jié)構(gòu)。伸縮節(jié)+DB閥+壓力計托筒+E型閥+單向式井下關(guān)井循環(huán)閥+RTTS封隔器。

(2)技術(shù)特點。采用單向式井下關(guān)井循環(huán)閥既可井下關(guān)井，又可從油管內(nèi)泵注直推壓井，既滿足井下關(guān)井壓恢、暫閉地層的需要又滿足高效壓井堵漏的需要;采用E閥替液，雙通道常閉閥進(jìn)行壓井，兩者都使用投球方式打開，操作簡單可靠，提高了替液與壓井的成功率。

雙通道常閉閥與單向式關(guān)井循環(huán)閥都可用于循環(huán)壓井，備用壓井通道充足;環(huán)空壓力操作級數(shù)少，適用于環(huán)空壓力操作窗口窄的井。

(3)施工工藝。從下鉆到測試基本與投球型射孔酸化測試聯(lián)作管柱一致，不同的是最后通過操作單向式井下關(guān)井循環(huán)閥進(jìn)行壓井堵漏作業(yè)。

3．試油－暫堵－完井一體化管柱及工藝

高產(chǎn)氣井測試后易漏難堵，堵漏和壓井過程中易引發(fā)井下復(fù)雜，比如管柱卡埋，RTTS封隔器解封失敗等，且堵漏導(dǎo)致儲層污染嚴(yán)重，對于需要二次完井投產(chǎn)的井，常規(guī)管柱也無法滿足回插需求，需起出測試管柱再重新下入完井管柱，增加了事故風(fēng)險率和作業(yè)時間。試油－暫堵－完井一體化管柱既能解決上述易漏難堵和污染儲層的問題，又能滿足二次完井投產(chǎn)的需求。

(1)管柱結(jié)構(gòu)。伸縮接頭+DB循環(huán)閥+HPRDS閥+壓力計托筒+安全接頭+完井封隔器+一體式球座。

(2)技術(shù)特點。一趟管柱可先后完成射孔、酸化及測試作業(yè)，然后投入暫堵球至?xí)憾虑蜃?，實現(xiàn)儲層與上部井筒液體的隔離，無需堵漏，暫堵球座以上進(jìn)行循環(huán)壓井后正轉(zhuǎn)管柱從錨定密封處倒扣丟手起出工具，留井永久封隔器及一體式球座替代橋塞實現(xiàn)產(chǎn)層暫堵。一體式球座將常規(guī)的暫堵球座和坐封球座融為一體改良成為了一個二級球座，避免了二者之間銜接的瑕疵，兩級球座通徑不同，其候球入座更加高效且暫堵球到位后在足夠壓差的前提下密封嚴(yán)密。若后期有試采需求，需二次完井，可將完井油管及回接工具下入井內(nèi)直接回插形成完整的完井管柱，再從正眼去除暫堵屏障(方法:替液后反排出暫堵球;酸腐蝕掉暫堵球;正眼加壓打掉座芯)，實現(xiàn)完井投產(chǎn)。

(3)施工工藝。下管柱至預(yù)定位置后進(jìn)行電測校深，根據(jù)校深結(jié)果調(diào)整管柱使射孔槍對準(zhǔn)目的層;換裝井口、接地面管線、試壓;投坐封鋼球;根據(jù)需要若是先射孔再坐封，則環(huán)空加壓射孔、確認(rèn)射孔后，正眼投入鋼球，油管內(nèi)逐級加壓坐封，驗封合格后蹩掉球座座芯(若是先坐封再射孔，則先投入鋼球，油管內(nèi)逐級加壓坐封，驗封合格后蹩掉球座座芯，再正眼加壓射孔);放噴排液，空井酸化、排液、測試;最后油管內(nèi)正注壓井液，投暫堵球，打開RDS閥循環(huán)壓井，換裝井口從錨定密封處丟手，起鉆，結(jié)束本層測試。二次完井，將完井油管及回接工具下入井內(nèi)直接回插形成完整的完井管柱，再從正眼去除暫堵屏障，實現(xiàn)完井投產(chǎn)。

二、高溫超高壓超深井酸液體系及改造工藝

川西超深高溫碳酸鹽巖儲層埋藏深、溫度高，針對酸液反應(yīng)速率較快，沿程摩阻大，酸蝕裂縫較短等難題［5］，研制了對應(yīng)的酸液體系。根據(jù)儲層特性，結(jié)合測錄井資料，形成了針對性的改造工藝措施:天然裂縫、溶蝕孔、洞較發(fā)育儲層采用深度酸壓工藝，壓開儲層，溝通天然縫洞系統(tǒng);天然裂縫發(fā)育、溶蝕孔、洞較發(fā)育且孤立的儲層采用膠凝酸解堵酸化工藝，疏通縫洞系統(tǒng);區(qū)塊地應(yīng)力高，預(yù)測井底破裂壓力206 MPa，深度酸壓采用140 MPa井口，力爭最大施工排量，提高改造波及范圍。

1．酸液體系

研發(fā)了新型高溫酸化緩蝕劑(見圖4)，通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，將在高溫下能在金屬表面產(chǎn)生強(qiáng)烈吸附的芳雜環(huán)、重建等基團(tuán)集中嫁接在一個分子中，實現(xiàn)各元素在分子水平上的復(fù)配;同時結(jié)合緩蝕劑分子動力學(xué)模擬計算結(jié)果，將最終緩蝕劑產(chǎn)品季銨化，降低緩蝕劑分子軌道能量，增強(qiáng)緩蝕劑穩(wěn)定性，耐溫從150℃提高到180℃，腐蝕速率僅為50．5 g/m2·h，滿足高溫儲層改造需要。

圖4新型緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)圖

研制了高分子量膠凝劑，通過二丙烯酸酯類擴(kuò)鏈劑的橋接作用，研發(fā)的膠凝劑分子量至1 000×104以上;180℃表觀黏度達(dá)到25 mPa·s，降阻率由55%提高至70%，降低能源消耗，提高了排量，如圖5?；谝陨暇徫g劑和膠凝劑形成了耐高溫、低腐蝕、低摩阻膠凝酸體系。

2．改造工藝

2．1自生酸前置液+膠凝酸酸壓工藝

前置液填充部分孔隙，降低溫度及酸液濾失量，延緩酸巖反應(yīng)速率，利于主體酸液造長縫。自生酸作為前置液造縫的同時，緩慢釋放氫離子，酸蝕溝槽并增加刻蝕距離，提高裂縫導(dǎo)流能力。

圖5 180℃黏溫曲線圖

2．2膠凝酸解堵酸化工藝

針對天然裂縫發(fā)育、鉆井液漏失量大的棲霞組和茅口組層段采用耐高溫膠凝酸解堵酸化工藝，重啟天然裂縫，疏通解堵，同時形成酸蝕蚓孔，降低儲層表皮系數(shù)。通過定量評價表皮系數(shù)、改造段物性和酸巖反應(yīng)有效時間，優(yōu)化解堵酸化工藝施工參數(shù):酸液規(guī)模100～160 m3，施工排量3．0～3．5 m3/min。

三、現(xiàn)場應(yīng)用

川西地區(qū)高溫超高壓超深井安全試油井下作業(yè)技術(shù)在川西地區(qū)SYS構(gòu)造、JLS構(gòu)造、LGX構(gòu)造等超深超高壓高溫含硫天然氣資源的勘探開發(fā)中進(jìn)行了大量現(xiàn)場應(yīng)用，為川西深部儲層的勘探開發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益，如表1所示，為部分井統(tǒng)計情況。

表1川西地區(qū)部分井下作業(yè)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況表

四、結(jié)論

(1)根據(jù)具體井況和井身結(jié)構(gòu)的不同，考慮不同的儲層特性和測試難點，形成投球型射孔酸化測試聯(lián)作、泵注式可直推壓井、試油－暫堵－生產(chǎn)完井一體化管柱及其工藝，滿足川西地區(qū)高溫超高壓超深井不同的測試需求。

(2)研制了適用于川西地區(qū)儲層的耐高溫低傷害酸壓工作液體系，根據(jù)儲層特性，結(jié)合測錄井資料，形成有針對性的改造工藝措施。

(3)高溫超高壓超深井安全試油井下作業(yè)技術(shù)在川西多個構(gòu)造進(jìn)行了大量現(xiàn)場應(yīng)用，效果顯著，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益，為川西深部儲層的勘探開發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。