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        射孔試氣聯(lián)作工藝在蘇丹高GOR油井的應(yīng)用

        2021-07-02 12:49:56
        天然氣勘探與開發(fā) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:試氣環(huán)空射孔

        張 毅

        中原石油工程公司井下特種作業(yè)公司蘇丹項(xiàng)目部

        0 引言

        F油田位于蘇丹南部,由中國、馬來西亞、印度和蘇丹四國共同投資進(jìn)行勘探開發(fā),日產(chǎn)原油1.9×104m3。由于含水較高和產(chǎn)量下滑,項(xiàng)目方?jīng)Q心本著投資少、見效快的原則,加大該油田高氣油比(GOR)油層的開發(fā)力度。

        AS-3井是部署在F油田R地層的一口油氣勘探井,該油氣層埋深位于2 500 m,地層溫度為96.8℃,氣油比較高,為500 m3/m3,地層致密,巖心骨架能承受的最大壓差為9.65 MPa。為防止地層出砂且能實(shí)現(xiàn)誘噴,設(shè)計(jì)生產(chǎn)壓差為7.93 MPa,應(yīng)用此生產(chǎn)壓差采用進(jìn)行負(fù)壓射孔,既能保證不破壞地層巖心骨架,防止地層出砂,又能降低井筒內(nèi)液柱高度,防止地層污染,同時(shí)可充分利用地層能量;同時(shí)采用射孔試氣聯(lián)作工藝,可避免以往試氣井投產(chǎn)由于需要分別下入射孔和試氣兩趟管柱,造成施工周期較長(zhǎng)、地層污染嚴(yán)重、射開油氣層后進(jìn)行抽汲誘噴所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

        AS-3井通過優(yōu)化地面試氣流程,將測(cè)試管線與生產(chǎn)管線互聯(lián),通過抽汲作業(yè)將井筒上部掏空后,下入射孔和試氣聯(lián)作管柱,采用套管環(huán)空液壓傳導(dǎo)方式進(jìn)行負(fù)壓射孔,經(jīng)由地面測(cè)試設(shè)備獲取地層油氣產(chǎn)出情況后,油氣直接通過生產(chǎn)管線輸往集輸站實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)[1-3]。該井施工工序銜接緊密,有效探明了地層油氣情況,高效完成相關(guān)的試氣投產(chǎn)工作。

        1 井筒和地層數(shù)據(jù)

        在進(jìn)行井筒準(zhǔn)備前,提前落實(shí)好井筒和地層數(shù)據(jù),便于對(duì)后期施工步驟進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

        1.1 套管結(jié)構(gòu)

        AS-3井采用四層套管結(jié)構(gòu),其中導(dǎo)管選用?473 mm套管,下入深度為58.00 m;表層套管選用?340 mm套管,下入深度為554.77m;技術(shù)套管選用?244 mm套管,下入深度為1 585.93 m;油層套管選用?178 mm懸掛套管,下入深度為2 608.60 m,油層套管懸掛器懸掛深度為1 506.83 m。

        1.2 地層數(shù)據(jù)

        根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果,油氣層深度為2 414.90~2 561.00 m,油氣層中部壓力為23.24 MPa。要求實(shí)現(xiàn)誘噴的欠平衡壓差為7.93 MPa,因此井筒內(nèi)液柱壓力只需要達(dá)到15.31 MPa,對(duì)應(yīng)的液柱高度為1 560.40 m,由于油氣層中部位于2 487.95 m,則需要確保油層以上有927.55 m的抽汲排空液段,來實(shí)現(xiàn)負(fù)壓誘噴[4]。

        2 射孔試氣聯(lián)作工藝流程

        射孔試氣聯(lián)作工藝流程如圖1所示,需要作如下說明。

        圖1 射孔試氣聯(lián)作工藝流程圖

        1)對(duì)地面試氣流程進(jìn)行優(yōu)化。采用壓井管線、生產(chǎn)管線、測(cè)試管線和放噴管線四道管線(圖2),每道管線均采用相應(yīng)壓力級(jí)別的管匯進(jìn)行控制和節(jié)流。井口采油樹兩側(cè)閘門分別連接測(cè)試管線和生產(chǎn)管線,地層返出的油氣在進(jìn)入生產(chǎn)管線前,可先通過測(cè)試管線對(duì)油氣進(jìn)行計(jì)量求產(chǎn),再接入生產(chǎn)管線輸往集輸站;待測(cè)試作業(yè)完成后,油氣可直接轉(zhuǎn)入生產(chǎn)管線進(jìn)行投產(chǎn)。油管四通兩側(cè)閘門分別連接放噴管線和生產(chǎn)管線,當(dāng)遇到采油樹閥門失效或地層壓力過高,可將油氣直接排放至燃燒坑進(jìn)行燃燒,也可以直接轉(zhuǎn)入生產(chǎn)管線進(jìn)行投產(chǎn)[5-6]。套管四通一側(cè)閘門連接壓井管線,可通過泥漿泵向套管環(huán)空打壓,完成射孔槍點(diǎn)火起爆。套管四通另一側(cè)閘門安裝有壓力表,用于觀察套管環(huán)空壓力。當(dāng)射孔槍上部的封隔器坐封后,可從套管環(huán)空打壓,驗(yàn)證封隔器的密封情況,防止油氣從套管環(huán)空上竄至地面,避免套管頭和上部油層套管承受高壓[7-8]。

        圖2 地面試氣流程圖

        2)由于AS-3井的油層套管采用了套管懸掛器,考慮到套管懸掛器處和井底有固井時(shí)殘留的小段水泥塞,故決定先下入三牙輪鉆頭進(jìn)行鉆塞[9-10],確保井眼通暢。再下入刮削器對(duì)套管內(nèi)壁進(jìn)行刮削清理,充分循環(huán)洗井,替換井筒內(nèi)液體為清水,為后續(xù)施工提供良好的井筒環(huán)境[11]。在進(jìn)行前期井筒準(zhǔn)備工作時(shí),可同時(shí)在地面安裝測(cè)試設(shè)備和連接測(cè)試管線。

        3)測(cè)井隊(duì)測(cè)評(píng)固井質(zhì)量,如果射孔段固井質(zhì)量不合格,則需要重新進(jìn)行射孔和補(bǔ)擠水泥,避免后期生產(chǎn)過程中油氣串層。如果射孔段固井質(zhì)量合格,則直接下入射孔和試氣聯(lián)作管柱,對(duì)射孔管柱進(jìn)行校深調(diào)整后,安裝抽汲設(shè)備,從油管內(nèi)抽汲出井內(nèi)液體,為后期誘噴提供足夠負(fù)壓。再坐封封隔器,從套管環(huán)空打壓,通過液壓傳導(dǎo)進(jìn)行射孔槍點(diǎn)火起爆。如果能夠?qū)崿F(xiàn)自噴,那么選擇不同油嘴計(jì)量求產(chǎn),根據(jù)試氣數(shù)據(jù)制定合理的生產(chǎn)制度后,向生產(chǎn)部門交井投產(chǎn)。如果不能自噴,則下入電泵[12]配合可調(diào)油嘴進(jìn)行投產(chǎn)[13-14]。

        3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

        在AS-3井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施射孔試氣聯(lián)作工藝的過程,如下所述。

        1)井場(chǎng)設(shè)備就位后,安裝油管四通、兩側(cè)閘門和防噴器,連接地面循環(huán)管線,井控設(shè)備和地面循環(huán)管線在施工前確保狀況良好并試壓合格。

        2)下入鉆塞工具組合(?216 mm三牙輪鉆頭+?121 mm鉆鋌6根+?89 mm鉆桿4根),下至1 483.20 m處遇阻,下放加壓20 kN無法通過[15-16]。考慮到套管懸掛器位于深度1 506.83 m,分析遇阻處為固井時(shí)殘留的水泥塞。反循環(huán)洗井替出井筒內(nèi)的原井鉆井液后,加壓20 kN鉆水泥塞至懸掛器深度1 506.83 m,起鉆更換鉆頭。

        3)下入鉆塞工具組合(?149 mm三牙輪鉆頭+?121 mm鉆鋌6根+?89 mm鉆桿4根),鉆至懸掛器深度1 506.83 m時(shí),觀察到出口有少量鐵屑,分析鉆頭已接觸套管懸掛器。鉆塞通過懸掛器位置時(shí),及時(shí)觀察指重表懸重變化和出口鐵屑返出情況,避免損壞套管懸掛器。繼續(xù)向下鉆塞至1 521.38 m后,鉆穿水泥塞,鉆具放空,繼續(xù)向下清理至人工井底2 584.48 m,循環(huán)洗井后起出鉆塞管柱。

        4)下入?244 mm套管刮削器對(duì)上部技術(shù)套管內(nèi)壁進(jìn)行刮削,刮削至套管懸掛器深度1 506.83 m處,充分循環(huán)洗井,起出刮削管柱。

        5)下入?178 mm套管刮削器對(duì)油層套管內(nèi)壁進(jìn)行刮削,?178 mm套管刮削器在通過套管懸掛器時(shí)注意觀察指重表,發(fā)生掛卡時(shí)不得強(qiáng)行加壓通過,可多次上下活動(dòng)和旋轉(zhuǎn)管柱,避免掛碰套管懸掛器臺(tái)階處,對(duì)封隔器坐封位置附近刮削三遍[17],方便后期坐封封隔器。刮削到人工井底后,充分循環(huán)洗井,將井內(nèi)流體替換為清水,方便后期測(cè)試。從套管環(huán)空打壓,對(duì)全井筒試壓10 MPa,確保全井套管密封良好,起出刮削管柱。

        6)測(cè)井隊(duì)測(cè)量射孔井段的固井質(zhì)量,根據(jù)測(cè)井結(jié)果顯示,射孔井段固井質(zhì)量合格。

        7)下入抽汲管柱至1469.58m,安裝抽汲設(shè)備,抽汲排出井內(nèi)液體,確保井筒內(nèi)有足夠的排空液段能實(shí)現(xiàn)負(fù)壓誘噴。抽汲時(shí)要打開套管四通兩側(cè)閘門,避免井內(nèi)形成真空。

        8)下入射孔和試氣聯(lián)作管柱如圖3所示,包括:堵頭+下部點(diǎn)火頭+射孔槍+上部點(diǎn)火頭+?89 mm油管1根+篩管+ RTTS 封隔器+旁通短節(jié)+?89 mm油管1根+RD安全循環(huán)閥+ ?89 mm油管3根+短油管。封隔器上部接有旁通短節(jié),旁通短節(jié)內(nèi)部安裝有耐壓銅管,銅管向下延伸1.8 m穿過封隔器和篩管內(nèi)的擋板,進(jìn)入篩管下部的油管內(nèi)。當(dāng)從套管環(huán)空進(jìn)行打壓時(shí),環(huán)空壓力經(jīng)過旁通短節(jié)內(nèi)的銅管傳導(dǎo)至上部點(diǎn)火頭處進(jìn)行點(diǎn)火起爆,完成對(duì)油氣層的負(fù)壓射孔。當(dāng)上點(diǎn)火頭失效時(shí),可以通過解封封隔器,向井筒補(bǔ)液后,再通過環(huán)空打壓傳導(dǎo)至下部點(diǎn)火頭對(duì)射孔槍進(jìn)行點(diǎn)火起爆[18],此時(shí)只能完成對(duì)油氣層的帶壓射孔。射孔槍類型為SQ127-16-90,采用液壓點(diǎn)火方式,射孔彈最大射入深度為1 579.88 mm。射孔槍上部的封隔器用于封隔套管環(huán)形空間,當(dāng)射開油氣層后,油氣通過封隔器下部的篩管進(jìn)入油管內(nèi)部,再返出至地面,避免套管頭處和上部油層套管承受高壓。

        圖3 射孔和試氣聯(lián)作管柱結(jié)構(gòu)圖

        9)測(cè)井隊(duì)對(duì)射孔管柱進(jìn)行校深,根據(jù)校深結(jié)果對(duì)射孔管柱進(jìn)行精確調(diào)整,確定射孔深度和封隔器坐封深度。拆卸防噴器組合,安裝井口采油樹,連接地面生產(chǎn)管線和測(cè)試管線,安裝壓力表和壓力記錄儀,對(duì)地面管匯、管線及采油樹閥門按要求依次進(jìn)行試壓合格。從套管環(huán)空進(jìn)行補(bǔ)液,打壓5 MPa并確保穩(wěn)壓不降,驗(yàn)證封隔器坐封情況。

        10)從套管環(huán)空打壓13 MPa傳遞到射孔槍上部點(diǎn)火頭處,射孔槍點(diǎn)火起爆,打開油氣層。在地面觀察泡泡頭,出口處有明顯且連續(xù)的氣泡。先使用可調(diào)式油嘴[19],待排出井內(nèi)液墊后,切換至固定油嘴[20],并做好試氣數(shù)據(jù)記錄(表1)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況,應(yīng)用此套聯(lián)作管柱和地面試氣流程,較好較快地探明了地層油氣產(chǎn)出情況,制定了合理的生產(chǎn)制度,進(jìn)而轉(zhuǎn)入地面生產(chǎn)管線進(jìn)行投產(chǎn)。

        表1 試氣數(shù)據(jù)記錄表

        4 結(jié)論

        1)對(duì)地面試氣流程進(jìn)行優(yōu)化,提前將試氣管線連接至生產(chǎn)管線,地層產(chǎn)出的油氣經(jīng)測(cè)試后可直接進(jìn)入生產(chǎn)管線進(jìn)行投產(chǎn),縮短單井投產(chǎn)周期。在前期的井筒準(zhǔn)備過程中,可同時(shí)進(jìn)行地面測(cè)試設(shè)備的安裝和調(diào)試,縮短測(cè)試設(shè)備使用時(shí)間,減少設(shè)備租賃成本。

        2)通過分析地層壓力和巖心骨架受力情況,在射孔前通過抽汲排液降低井筒內(nèi)液柱高度,采用負(fù)壓射孔避免地層污染,防止地層出砂,充分利用地層能量實(shí)現(xiàn)油氣舉升,不需要下入電泵等舉升設(shè)備,也不需要配備井口用電設(shè)施。

        3)使用射孔和試氣聯(lián)作管柱,整套聯(lián)作管柱操作簡(jiǎn)單,安全可靠,可以實(shí)現(xiàn)射開地層后,直接進(jìn)行試氣和投產(chǎn),避免多次起下管柱,降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。采用此套工藝能夠安全高效地完成施工目標(biāo),探明地層油氣情況后盡快投產(chǎn),對(duì)于氣油比較高的油氣井的開發(fā)投產(chǎn)具有一定的借鑒意義。

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