普光高含硫天然气田完井方式探讨.pdf

第 3 1 卷 第 1 期 2 0 0 9年 2月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PRODUCT1 0N TECHNOLOGY V0 1 ． 31 No ．1 Fe b．2 o 09 文章编 号1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 0 9 0 1 0 0 9 90 3 普光高含硫 天然气 田完井方式探讨 张 庆生1 ,2 吴晓东 史晓贞 马玉生 1 ． 中国石油大学， 北京 1 0 2 2 4 9； 2 ． 中原石油勘探局采 油工程技术研 究院， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 摘要 酸性气田完井方式的选择是 气田长期安全 开发 的关键环 节之一 。在综合研 究国内外 高含硫碳酸盐岩气田完井方式 的基础上， 通过对普光高含硫气田地质特征和完井影响因素进行分析， 初步选定直井、 定向井、 水平井的完井方式以及相对应的 井身结构。在套管的选材上， 生产层段使用镍基合金金属气密封套管， 利用永久式封隔器保护上部抗硫套管， 以达到延长气井 寿命 ， 降低开发成本 的 目的 关键词 普光气田； 高含硫 ； 完井方式 ； 影响因素 ； 探讨 中图分类号 T E 2 5 7 文献标识码 A A d i s c u s s i o n o n c o m p l e t i o n i n Pug u a ng s o ur g a s fie l d Z H A N G Q in g s h e n g ‘一 ， w U X ia o d o n g ， S H I X ia 0 z h e n ， M A Y u s h e n g 1 ． C h ma U n i v e r s i ty o fP e t r o l e u m， B e o T n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 Oi l P r o d u c t i o n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g ， R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Z h o n g y u a n Oi l F i e l d , S I NO P EC , P u y a n g 4 5 7 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Co mp l e t i o n me t h o d s s e l e c t i o n o f s o u r g a s fi e l d s i s t h e k e y f o r l o n g t i me a n d s a f e d e v e l o p me n t ． Ba s e d o n g e o l o g i c a l a n a l y s i s a nd e f f e c t f a c t o r s of c ompl et i o n ，t he pa pe r d i s c us s es t he we l l s t r uc t ur e for ve r t i c a l we l l s ， di r e c t i on a l we l l s a n d ho r i z o nt a l we l l s ． Fo r t he ma t e r i a l o f t he f o r ma t i o n c a s i ng，t he ni c ke l ba s e d a nd ga s t i g ht s e a l c a s i ng i s u s e d for t h e f o rm a t i on s ec t i on， a nd pe rm a ne n t p a c k e r i s a p p l i e d t o p r o t e c t t h e u p p e r f o r ma t i o n c a s i n g ， wh i c h c a n e x t e n d the l i f e a n d d e c r e a s e the c o s t o f d e v e l o p me n t ． Ke y wor ds Pug ua ng g a s fie l d； s o u r g a s ； we l l c o mpl e t i on ；e ffe c t f a c t or ；d i s c us s i o n 普光气田含气层位为三叠系飞仙关组和二叠系 长兴组 ， 储层岩石以白云岩为主 ， 储集空间以孑 L 隙为 主 ， 裂缝不发育 ； 储层非均质性强 ， 跨度大， 总有效厚 度达 1 0 0 ～ 4 0 0 m； 储层平均埋深 5 1 0 5 n l ， 压力 5 5 ～ 6 l MP a ， 温 度 1 2 0 ～ 1 3 4 ℃；天 然 气 中 S平 均 含 量 1 5 ． 1 6 ％， C O ， 平均含量 8 ． 6 4 ％， 平均单井配产 4 0 ～ 1 0 0 1 0 1 T I ／ d ， 属于深层 、 高产 、 高温 、 高压 、 高含 H， S和 C O ， 的长井段孔隙型碳酸盐岩气藏。由于 H ， s气体 的剧毒性、 H ， S 和 C O ， 对钢材的强腐蚀性等问题， 使 普光气 田成为国内已探 明气 田中安全要求最高 ， 腐 蚀环境最恶劣的气 田之一。普光气 田地处中 ～低山 区， 采用丛式井组开发 ， 采用直井 、 斜井和水平井等 多种开发井型， 因此， 与常规气 田开发相 比， 普光气 田在完井方式选择上考虑因素较多 ， 选择应更谨慎。 l 国内外高含硫碳酸盐岩气 田完井方式 W e l l c o mpl e t i o n me t h o d o f c a r b o n a t e r o c k s o u rg a sfi e l d a t h o mea n da b r o a d 国内外在碳酸盐岩气层中采用的完井方式主要 有 射孔完井 、 裸 眼完井 、 割缝衬管 或割缝套管 、 贯 眼套管 完井等。 射孔完井方式安全性能最高 ， 工艺成熟， 完井工 序和井身结构较简单 ， 可有效 防止井壁坍塌 ， 有利于 实施分层和酸压等增产措施 ， 但完井成本高 ， 需要采 作者简介 张庆生， 1 9 9 7 年毕业于石油大学开发系， 获硕士学位， 现从事油气藏开采工艺技术研究工作， 中国石油大学 北京 博士研究生， 高级工程师。电话 0 3 9 3 4 8 9 0 5 7 1 l 0 0 石油钻采工艺 2 0 0 9年 2月 第 3 1 卷 第 1 期 取油气层保护措施和储层改造措施才能提高油井的 完善程度 ， 并且水平井的射孔技术及水平段的固井 技术需进一步完善。 裸眼完井工序 和井身结构最简单 ， 地层损害最 小 ， 井 的完善程度高 ， 费用低 ， 但不利于产层的分段 改造 ， 并且存在井壁坍塌 的隐患。对于高含硫气 田， 由于存在高 的安全隐患、 压井液长期浸泡污染储层 等问题 ， 需采取钻井后直接投产措施 ， 对设备及工作 的衔接要求高 。 衬管完井有利于储层保护 ， 能防止井壁坍塌 ， 成 本相对较低 ， 但增产难度大 ， 限产作用强烈 ， 而且也 与裸眼完井一样存在需提前投产的要求。 以上几种完井方式各有优缺点。高含硫化氢的 碳酸盐岩气藏 ， 根据其流体性 质、 井深 、 储 层改造要 求 、 气井产能、 井身结构等条件 ， 完井方式主要采用 射孔完井和裸眼完井。表 1 给出了国内外典 型含硫 气藏完井方式调研统计结果。 表 1 国 内外高含硫气 田常用完井方式 Ta bl e 1 Wel l c o mpl e t i o n c o mm o n me t ho d o f s ou r ga s fie l d a t ho me a nd a br oa d 完井方式 射孔 射孔 裸 眼 射孔 射孔射孔 ／ 衬管 2 普光气 田完井方式选择的影响因素分 析 I nflu e n c e f a c t o r s a n a l y s i s o n c ho o s i ng o f c o m p l e t i o n me t h o d o f Pu g ua n g g a s fi e l d 气井完井方式 的选择取决于气层的地质情况 、 钻井技术水平和采气工程技术 的需要。普光气 田完 井方式选择应主要考虑 以下影响因素 。 1 属孔隙型碳酸盐岩气藏 ， 大部分井需要酸压 改造投产。如果酸压改造的井采用裸 眼完井 ， 施工 过程中， 容易出现井壁坍塌 ， 酸液流向不易控制等问 题 ， 进而影响到酸压效果甚至气井的正常生产。 2 气藏埋藏深 、 井段长 、 产能高。选择完井方式 时要充分考虑井壁的稳定性能否满足生产需要 。 3 纵 向非均质性强， 渗透率级差大。虽然采取 一 套层系开采， 但后续储层改造须考虑分层措施 ， 所 以选择完井方式时必须充分考虑分层施工要求 。 4 天然气 中高含 H ， S和 C O， 强腐 蚀介质。保 护油套管免遭 S 、 C O ， 的腐蚀和不承受较高的压力 是安全设计的关键。完井方式选择应该充分考虑满 足后期防腐工艺 的要求井简结构能满足在采取 一 定的保 护措施后 ， 完井套管能在高温高压条件下 具有长期的 、 良好的抗腐蚀性能。 5 长期 、 安全 、 高效生产。由于天然气 中高含 s剧毒气体 ， 气井必须满足长期 、 安全 、 高效生产 的需要 ， 所 以完井方式的选取必须 以安全为前提。 6 不同完井方式下的产能预测结果 。参考各种 研究成果 ， 虽然产能预测所采用 的假定参数和采用 的数学模 型不 同， 所得到的不同完井方式对产能影 响的程 度有所不 同， 但总的趋势 是裸 眼完井高于射 孔完井 ， 射孔完井高于其他 ， 但射孔完井经过压裂改 造后 ， 井的完善程度提高 ， 产能增加。 7 固井质量的影响。普光气田布井方式选择丛 式井组 ， 有直井 、 斜井和水平井等多种井型。由于水 平井水平段固井质量难以保障， 在条件许可的情况下 水平段应尽量避免应用射孔完井方式。 3 普光气 田完井方式探讨 Di s c u s s i o n o n c o mpl e t i o n me t h od o f Pu g ua n g g a s fi e l d 3 ． 1 完井方式选择 S e l e c t i o n o f c o mp l e t i on s y s t e m 借鉴国内外高含硫碳酸盐岩气 田完井方式的应 用经验 ， 结合普光气田的实 际， 认为普光气 田的直井 和定向井应优先选用射孔完井方式 ； 对于钻完井具 备直接投产条件的水平井 ， 应优先选用割缝衬管 ／ 贯 眼衬管完井方式 ； 对于不具备直接投产条件的水平 井 ， 因采用衬管完井 方式将导致生产段长时问处 于 暴露状态 ， 存在压井 液长期浸泡地层及气体上侵 的 风险， 所 以应考虑应用射孔完井 。 3 ． 2 普光气田完井井身结构 Co m p l e t i o n we l l s t r u c t u r e o f Pu g ua n g g a s fie l d 1 直井和定向井井身结构。 与完井方式相对应 ， 直井和定向井优先选用三开井身结构 见图 1 o 1 一 ，， 一 ， 一 开 3 4 6． 1 mm 二开 2 7 3 ． 1 mm 抗H2 S 套管 I NC OL OY8 2 5 套管 一 开 1 7 7 ． 8mm 图 1 直井三开井身结构完井示意图 Fi g ． 1 Co mpl e t i on we l l s t r uc t u r e of v e r t i c al we l l t hi r d s e c t i o n 张庆生等 普光高含硫天然气田完井方式探讨 l 0 1 井身结构设计 05 0 8 mm导管坐入基岩 1 0 m； 0 3 3 9 ． 7 mm表层套 管必须封 隔上 部不稳定 易垮层 段 ； 为保证在下部 主要 目的层钻进 中使用较低密度 钻井液 ， 实现对产层的保护和钻井的安全 ， 技术套管 下深 3 0 0 0 ～ 4 0 0 0 I T I ； 主要 目的层段 ， 岩性 以灰岩 、 泥 岩互层为主， 生产套管采用 l 7 7 ． 8 mm， 回接 固井 。 管柱材质选择 普光气藏 H， S和 C O， 含量高 ， 生产套管选用耐蚀合金 C R A 管材。由于采用封 隔器保护上部生产套管技术 ， 因此生产套管在储层 顶 以上 2 0 0 1 T I 至 井 底 采 用 抗 S 、 抗 C O ， 腐 蚀 的 I NC O L O Y 8 2 5气 密封扣 型套管 ， 其余 井段采 用抗 H ， s气密封扣型套管。 2 水平井完井井身结构。综合考虑水平井段套 管不存在拉应力 、 高温下 H ， s 腐蚀不占主导 因素、 完 井封隔器尽量靠近 A靶点 、 采用尾管射孑 L 完井钻具 对套管本身的磨损大等因素和条件 ， 水平井完井优 先选用 开井身结构四开衬管完井方式 见图 2 。 ⋯ 开 3 4 6 ． 1 mm 抗H2 S 套管 开 27 3 ． 1 mm 井斜／ 最大狗腿度 4 9 9 9 ． 8 7 m／ 45 。 ／ l 5 。 最 人井斜8 0 。 左彳 ／盲板／ 1 3 9 ． 7 mm筛管 、 j 三开 1 7 7 ． 8 mm 图 2 水平井三开井身结构四开衬 管完井示意 图 Fi g． 2 Co mpl e t i o n we l l s t r u c tur e o f ho r i z on t a l we l l t hi r d s e c t i on a n d f o ur t h s ec t i on 井身结构设计 考虑地层 的特殊性 、 钻井安全 、 地质 目的、 采气 r艺要求及综合投资 ， 水平井井身结 构设计技术套管封过上部高压气层 ， 坐入致密的砂 岩井段。j开钻至 A靶点以 』 二 ， 水平段采用 1 6 5 ． 1 n l m钻头钻开， 下入 1 3 9 ． 7 mm衬管。 管柱材质选择 水平井段下入耐蚀合金衬管 如 8 2 5合金衬管 ， A靶点 以 E 3 0 0 - 4 0 0 m坐封位置采 用抗 H， s 、 抗 C O， 腐蚀 的 I NC O L O Y 8 2 5气 密 封扣 型套管 ， 其余井段采用抗 H ， s气密封扣型套管 如 C1 1 0 4 结论 Co n c l u s i o n s 1 对 于直井 和定 向井， 三 开井身结构 01 7 7 ． 8 mm套管射孑 L 完井方式是首选 ； 对于水平井 ， 优先选 用i 开井身结 构和 四开 01 3 9 ． 7 mi n衬 管完井 的方 式 ， 不具备钻井后直接投产的井 ， 应采用三开套管射 孑 L 完井的方式。 2 由于采用封隔器保护上部生产套管技术 ， 因 此直井和定 向井的生产套管在储层顶以上 2 0 0 m至 井底采用抗 H， S 、 抗 C O， 腐蚀的 I NC OL OY 8 2 5 气密 封扣型套管 ， 其余井段采用抗 H ， s腐蚀 的气密封扣 型套管。考虑水平井段套管不存在拉应力 、 高温下 H， S腐蚀不 占主导因素等 ， 水平井衬管采用抗 C O， 腐蚀 的衬管 ， A靶点 以 卜3 0 0 ～ 4 0 0 m坐封位置采用 I NC OL OY 8 2 5气密封 扣型套 管 ， 其 余井段 采用抗 H， s腐蚀 的气密封扣型套管。 ‘ 3 为减少 I NC OL OY 8 2 5材质套 管的使用量 ， 水平 井完井封隔器应尽量靠近 A靶 点。但接近 A 靶点井斜角为 5 0 ～ 8 0 。 ， 对封隔器性能和坐封技术要 求很高 ， 在施T中要保证密封。 参考文献 Re f e r e n c e s [ 1 ] 杨继盛．采气工艺基础 [ M ]． 北京 石 油工业 出版社， 1 9 92 Y ANG J i s h e n g ． G a s p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y b a s e l M J B e i j i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 1 9 9 2 ． [ 2] 何鲜．国外深层 气藏 水平 井定向井完井技 术 [ M ]． 北 京 石油工业 出版社， 2 0 0 1 0 7 ． HE Xi a n． Hor i z o n t al a nd d i r e c t i on a l c ompl e t i o n t e c hn o l og y o f d e e p g a s r e s e r v o i r s a t a b r o a d l M j． B e i j i n g P e t r o l e u m I nd us t r y P r e s s ， 2 0 01 - 0 7 ． [ 3] 杨 川 东 ． 采 气 工 程 [ M ]． 北 京 石 油 工 业 出版 社 ， l 9 9 7 0 8． Y AN G C h u a n d o n g ． G a s p r o d u c t i o n e n g i n e e r i n g l M ] ． B e ij i n g P e t r o l e u m I n d u s t ry P r e s s ， 1 9 9 7 - 0 8 ． [ 4] 陈中一 四川含硫气井完井． Y - 艺技术探讨 [ J ]． 天然气 工业 ， l 9 9 6 4 5 3 5 5 ． Ch e n Zho n gy i ．S t ud y on we l l c o mp l e t i o n t e c h ni q u e o f s o ur g a s we l l s i n S i c h u a n l J j． N a t u r a l G a s I n d u s t ry, 1 9 9 6 4 5 3 5 5 ． [ 5] 刘春泽， 刘洋， 刘伟 ． 辽河油田水平井完井方式适应性 分析 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 7 ， 2 9 1 l 5 1 8 ． LI U Ch un z e ， LI U Ya n g， LI U W e i ， e t a 1 ． Ad a ptab i l i ty a na l y s i s on c o mpl e t i on m e t ho ds o f h or i z on t a l we l l s i n Li a o he O i l fi e l d[ J ]． 0 i l D r i l l i n gP r o d u c t i o n T e c h n o l o gy, 2 0 0 7 。 2 9 1 1 5 1 8 ． 收稿 E l 期2 0 0 8 1 0 2 4 [ 编辑薛改珍 ]