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        連續(xù)油管拖動噴射酸化在普光高含硫氣田的應(yīng)用

        2021-05-27 08:13:40王建青
        復(fù)雜油氣藏 2021年1期

        王建青

        (中國石化中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院,河南濮陽457001)

        1 普光氣田概況

        1.1 地質(zhì)概況

        普光氣田是國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的規(guī)模最大的海相整裝氣田,是國家“十一五”重大工程之一,“川氣東送建設(shè)工程”的主供氣源,屬超深層、高含硫、中孔、低滲透、構(gòu)造-巖性氣藏。

        氣藏埋藏深(大于4 500 m)、儲層跨度大(最大838.8 m),鉆遇氣層厚度為151.2~419.1 m(垂厚),射孔厚度平均293.1 m,H2S體積分數(shù)15.16%、CO2體積分數(shù)8.64%[1]。

        由于儲層高含H2S、CO2,氣井投產(chǎn)采用酸壓、生產(chǎn)一體化永久式管柱。隨著生產(chǎn)運行,個別井投產(chǎn)后出現(xiàn)生產(chǎn)壓差較大、產(chǎn)剖測試儲層動用程度低的問題,針對這種情況,在不動管柱條件下,為改善產(chǎn)氣剖面,研發(fā)了高抗硫小直徑旋轉(zhuǎn)噴槍,采用連續(xù)油管拖動噴射酸化,可實現(xiàn)任意層段定點改造,有效提高了改造精度。

        1.1.1 儲集空間與孔隙結(jié)構(gòu)

        儲層以大孔粗喉型、大孔中喉型、中孔細喉型為主,局部有裂縫發(fā)育,其中飛三段:以微孔微喉型為主,孔隙結(jié)構(gòu)較差;飛一段—飛二段:以大孔粗喉、大孔中喉型為主,孔隙結(jié)構(gòu)好;長興組:以大孔中喉型、中孔細喉型為主,孔隙結(jié)構(gòu)不好。

        1.1.2 鉆遇儲層情況

        普光氣田Ⅱ+Ⅲ類儲層占90.11%,Ⅰ類儲層占9.89%。其中:Ⅱ類儲層滲透率(1~10)×10-3μm2,Ⅲ類儲層滲透率(0.1~1)×10-3μm2,Ⅰ類儲層滲透率不低于10×10-3μm2。

        儲層物性以飛一二段較好,其次長興組,最差飛三段,非均質(zhì)性強,儲層孔隙度1.01%~23.05%,滲透率(0.001 3~9 664.89)×10-3μm2。

        1.1.3 氣藏溫度、壓力及流體性質(zhì)

        壓力系數(shù):1.00~1.18,為常壓系統(tǒng)。氣藏溫度:1.98~2.21℃/100m,為低溫系統(tǒng)。流體性質(zhì):以甲烷為主,屬于高含H2S、中含CO2的氣藏。

        1.2 面臨的技術(shù)難題及技術(shù)對策

        1.2.1 面臨的技術(shù)難題

        普光氣田高含H2S、中含CO2,完井管柱是帶有永久式封隔器的一次性管柱,在不動管柱的條件下,難以實施潛力層針對性措施。

        1.2.2 技術(shù)對策

        在不動管柱條件下,研制抗硫小直徑旋轉(zhuǎn)噴槍,采用過油管連續(xù)油管拖動酸化工藝,實現(xiàn)潛力層針對性噴射酸化。

        2 連續(xù)油管噴射酸化選井選層原則

        2.1 選井原則

        通過氣井生產(chǎn)動態(tài)分析,結(jié)合產(chǎn)氣剖面測試,優(yōu)選具有剩余可采儲量、產(chǎn)量下降快、層內(nèi)、層間動用程度不均的井,主要包括:

        (1)相同部位,儲層動用程度低的井:根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)和產(chǎn)剖測試分析,應(yīng)選擇長興組、飛三段動用程度低的井。

        (2)產(chǎn)剖測試結(jié)果儲層動用不均的井:根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)和產(chǎn)剖測試分析,選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層交互發(fā)育、產(chǎn)量低、產(chǎn)層動用不均的井。

        (3)同一平臺生產(chǎn)壓差大的井:根據(jù)生產(chǎn)測井產(chǎn)剖結(jié)果,選擇表皮系數(shù)大,存在污染的井。

        2.2 選層原則

        根據(jù)生產(chǎn)測井產(chǎn)剖測試結(jié)果,優(yōu)選未動用Ⅰ、Ⅱ類層做為噴射酸化層段。

        3 連續(xù)油管拖動噴射酸化工藝

        不動管柱條件下,在泵注酸液的同時,上下拖動連續(xù)油管,可實現(xiàn)任意層段噴射酸化,通過酸液溶蝕、壓力擠入、沖擊波擾動三重效果改善產(chǎn)氣剖面。

        3.1 連續(xù)油管的優(yōu)選

        連續(xù)油管的選擇綜合考慮防卡、防腐、可作業(yè)深度及作業(yè)安全要求等因素。

        3.1.1 連續(xù)油管材質(zhì)

        須滿足對地層流體和作業(yè)流體的耐腐蝕性能要求。根據(jù)不同材質(zhì)連續(xù)油管室內(nèi)腐蝕實驗結(jié)果、前期近20口井沖洗作業(yè)實際腐蝕效果評價,以及高含硫氣井流體性質(zhì),采用QT-800、QT-900連續(xù)油管(低碳合金鋼)。

        3.1.2 連續(xù)油管規(guī)格

        有效使用長度滿足目的層深度工藝要求,以利于降低沖洗泵壓和提高施工排量,連續(xù)油管受力分析[2]見表1。

        表1 連續(xù)油管性能參數(shù)

        3.2 沖洗酸配方優(yōu)化

        根據(jù)連續(xù)油管室內(nèi)腐蝕實驗評價結(jié)果,結(jié)合多口井連續(xù)油管作業(yè)實際使用情況,優(yōu)化沖洗酸配方。

        沖洗酸:12%HCl+2%醋酸+1.5%鐵穩(wěn)劑+1%高效起泡劑+8%緩蝕劑。

        3.2.1 增大緩蝕劑濃度

        通過QT-800 連續(xù)油管腐蝕實驗分析,增加緩蝕劑濃度,能提高緩蝕效果,因此將緩蝕劑質(zhì)量分數(shù)提高為8%(見表2)。

        表2 緩蝕劑濃度實驗結(jié)果(90℃)

        3.2.2 降低連續(xù)油管服役溫度

        根據(jù)不同溫度下連續(xù)油管腐蝕實驗結(jié)果(見表3),降低溫度可有效降低腐蝕速率。施工中采用加大酸液排量等措施降低溫度。

        表3 連續(xù)油管服役溫度實驗結(jié)果

        續(xù)表3 連續(xù)油管服役溫度實驗結(jié)果

        3.3 小直徑旋轉(zhuǎn)噴槍

        設(shè)計液流驅(qū)動小直徑旋轉(zhuǎn)式噴槍[3],材質(zhì)718合金材料,優(yōu)選動力噴嘴2個(40°),直徑2.5 mm;直噴噴嘴2個,直徑4 mm。

        旋轉(zhuǎn)噴槍結(jié)構(gòu)如圖1 所示,主要由上端設(shè)有管螺紋的中心管、旋轉(zhuǎn)套、減阻套和下接頭組成,中心管的下端與下接頭螺紋密封連接,旋轉(zhuǎn)套和減阻套套裝在中心管上;噴嘴設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套上,包括直噴噴嘴和動力噴嘴。入井時,中心管的上端與投送管柱連接,下接頭與射孔槍串連接。工作時,由于中心管和旋轉(zhuǎn)套之間采用徑向非接觸式密封[4],漏失量極小,所以井口泵送的液體主要從直噴噴嘴和動力噴嘴處流出,作用在動力噴嘴上的液流形成旋轉(zhuǎn)扭矩促使旋轉(zhuǎn)套旋轉(zhuǎn),通過直噴噴嘴的液流形成較大射流沖洗力清洗目標(biāo)層孔眼[5]。

        圖1 旋轉(zhuǎn)噴槍結(jié)構(gòu)

        3.4 噴射酸化工藝設(shè)計

        3.4.1 噴射酸化管串結(jié)構(gòu)

        管串結(jié)構(gòu)(從上至下):44.5 mm 連續(xù)油管+? 44.5 mm 轉(zhuǎn)換接頭+?44.5 mm 單流閥+液壓丟手+? 60 mm高抗硫旋轉(zhuǎn)式水力噴槍。

        3.4.2 設(shè)計思路

        (1)根據(jù)產(chǎn)剖測試結(jié)果優(yōu)選物性好、未產(chǎn)出或產(chǎn)出程度低的儲層為目的層。

        (2)管串初始下放速度小于5 m/min;過井下安全閥后,下放速度不大于25 m/min;復(fù)雜井段(如造斜點、完井工具)提前50 m 下放速度控制在10 m/min以內(nèi);下放到目的層段噴射酸化速度為1.5~2 m/min[6]。

        (3)遇阻加壓直井段加壓不宜超過1 t,連續(xù)探測3 次;若中途遇阻,則上提2~3 m,采用沖洗酸沖洗。若仍遇阻不能下入,則上提連續(xù)油管沖洗。

        (4)連續(xù)油管噴射酸化施工排量為0.2~0.4 m3/min。

        (5)起管過程中,管串上提初始速度不大于5 m/min;直井段上提速度不大于15 m/min;復(fù)雜井段(如造斜點、完井工具、管鞋位置等)提前50 m 上提速度控制在10 m/min 以內(nèi);起至距離井口150 m 左右,放慢上提速度,離井口50 m 將上提速度降至5 m/min。

        4 現(xiàn)場應(yīng)用

        普光氣田P101-3井是第一口試驗井,施工時旋轉(zhuǎn)噴槍的噴射排量達0.2~0.45 m3/min,噴射酸化層段為飛仙關(guān)組5 715.1~5 863.1 m,合計59.1 m/10 n,其中Ⅰ類氣層14.9 m/3 n,Ⅱ類氣層44.2 m/7 n。

        連續(xù)油管下放速度不高于25 m/min,沖洗速度為2~2.2 m/min;管柱上提初始速度不高于15 m/min;沖洗速度為1.5 m/min。

        措施后在相同日產(chǎn)氣量下,油壓由10.8 MPa 升至12.3 MPa,有效降低了產(chǎn)出氣從地層流入井筒的阻力,噴射酸化效果良好,能夠滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求。

        5 結(jié)論與認識

        (1)連續(xù)油管拖動酸化工藝技術(shù)及旋轉(zhuǎn)式水力噴射工具在P101-3井的現(xiàn)場應(yīng)用,驗證了該工藝在普光氣田的可行性。

        (2)緩蝕劑緩蝕效果基本滿足施工需要,保障了現(xiàn)場施工的安全可靠。

        (3)隨著普光氣田的高效開發(fā),地層壓力逐漸降低,現(xiàn)場采用連續(xù)油管拖動噴射酸化,需要增加后續(xù)誘噴工藝。

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