普光氣田高含硫氣井完井工藝技術(shù)探討

1、各位領(lǐng)導(dǎo)、專家：各位領(lǐng)導(dǎo)、專家：大家好！普光氣田高含硫氣井完普光氣田高含硫氣井完井工藝技術(shù)探討井工藝技術(shù)探討v普光氣田概況普光氣田概況v普光氣田完井技術(shù)難點及要求普光氣田完井技術(shù)難點及要求v普光氣田普光氣田完井工藝探討完井工藝探討v結(jié)論與認(rèn)識結(jié)論與認(rèn)識中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 普光氣田是國家普光氣田是國家重點工程重點工程“川氣東川氣東送送”的主供氣田。的主供氣田。該氣田位于四川省該氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi)，氣田宣

2、漢縣境內(nèi)，氣田區(qū)域?qū)僦械蜕絽^(qū)，區(qū)域?qū)僦械蜕絽^(qū)，采用叢式井組開發(fā)。采用叢式井組開發(fā)。p8p8pipip9p9pjpj集氣末站集氣末站p3011p3011p305p305p304p304p202p202p303p303p302p302p204p204p103p103p201p201p101p101p102p102p203p203p106p106p107p107p105p105p104p104p301p301p2011p2011中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院2006年年2月探明儲量月探明儲量2310.51108m32005年年1月月探明儲量探明儲量200.19108

3、m32007年年2月探明儲量月探明儲量272.25108m3中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院u 氣藏流體中腐蝕性氣體含量高氣藏流體中腐蝕性氣體含量高 ，h2s含量含量11.8919.97%，co2含量含量4.1811.53%，為高含硫氣藏，為高含硫氣藏u 氣藏屬常壓低溫系統(tǒng)，原始地層壓力氣藏屬常壓低溫系統(tǒng)，原始地層壓力5561mpa，氣藏壓力系數(shù)氣藏壓力系數(shù)1.01.18；地層溫度；地層溫度120134 ,地溫地溫梯度梯度1.982.21/100m u 儲層具有厚度大、儲層物性均較好，以中高孔滲儲層具有厚度大、儲層物性均較好，以中高孔滲儲層為主儲層為主 u 單井

4、測試產(chǎn)能高單井測試產(chǎn)能高 中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 普光氣田從普光氣田從2001年開始勘探年開始勘探, 計劃計劃2008年建成年建成20億產(chǎn)能，億產(chǎn)能，2009年建成年建成105億產(chǎn)能，目前準(zhǔn)備進(jìn)行完井投產(chǎn)億產(chǎn)能，目前準(zhǔn)備進(jìn)行完井投產(chǎn),而國內(nèi)在高含硫氣田開發(fā)尚未有成功而國內(nèi)在高含硫氣田開發(fā)尚未有成功經(jīng)驗。經(jīng)驗。中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院u h2s有劇毒，氣田開發(fā)安全環(huán)保要求高，對完井安全控制技術(shù)有劇毒，氣田開發(fā)安全環(huán)保要求高，對完井安全控制技術(shù)提出了更高

5、要求提出了更高要求u h2s、co2對鋼材具有強(qiáng)烈的腐蝕性，對油套管管材、井下工對鋼材具有強(qiáng)烈的腐蝕性，對油套管管材、井下工具的防腐性能以及聯(lián)接絲扣的密封性能要求更高具的防腐性能以及聯(lián)接絲扣的密封性能要求更高u高產(chǎn)、深井、硫沉積水合物防治和酸壓改造等問題，大大增加高產(chǎn)、深井、硫沉積水合物防治和酸壓改造等問題，大大增加了完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計和井下工具選擇的難度了完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計和井下工具選擇的難度u采用叢式井組布井，井型多、斜度大，增加了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計難采用叢式井組布井，井型多、斜度大，增加了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計難度度中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院l 完井工藝措施的安全性能高

6、，可操作性強(qiáng)完井工藝措施的安全性能高，可操作性強(qiáng)l 作業(yè)工序盡量簡化，完井管柱結(jié)構(gòu)要求盡量簡單作業(yè)工序盡量簡化，完井管柱結(jié)構(gòu)要求盡量簡單l 少井、高產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)原則，充分發(fā)揮單井產(chǎn)能少井、高產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)原則，充分發(fā)揮單井產(chǎn)能l 完井過程應(yīng)盡量避免儲層二次污染完井過程應(yīng)盡量避免儲層二次污染l 完井管柱應(yīng)滿足長期安全生產(chǎn)的需要完井管柱應(yīng)滿足長期安全生產(chǎn)的需要中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院普光氣田完井方式選擇應(yīng)考慮的問題普光氣田完井方式選擇應(yīng)考慮的問題l 叢式井和斜井的特點叢式井和斜井的特點l 高含高含h2s、

7、co2腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)l 長井段碳酸鹽巖儲層井壁的穩(wěn)定性長井段碳酸鹽巖儲層井壁的穩(wěn)定性l 非均質(zhì)儲層酸壓改造的需要非均質(zhì)儲層酸壓改造的需要l 氣井安全生產(chǎn)壽命氣井安全生產(chǎn)壽命l 后續(xù)作業(yè)的需要后續(xù)作業(yè)的需要中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院國內(nèi)外高含硫氣田常用完井方式國內(nèi)外高含硫氣田常用完井方式高含硫氣田高含硫氣田法法 國國美美 國國美美 國國加拿大加拿大加拿大加拿大中中 國國拉拉 克克黑黑 河河麥迪遜麥迪遜卡布南卡布南山麓山麓羅家寨羅家寨完井方式完井方式射孔射孔射孔射孔裸眼裸眼射孔射孔射孔射孔射孔射孔/襯管襯管裸眼完井裸眼完井優(yōu)點：優(yōu)點： 最簡單的井底結(jié)構(gòu)最簡單

8、的井底結(jié)構(gòu) 費用低費用低 井的完善程度高井的完善程度高缺點：缺點： 存在井壁坍塌危險存在井壁坍塌危險 生產(chǎn)控制能力差生產(chǎn)控制能力差 生產(chǎn)測井困難生產(chǎn)測井困難 修井及儲層改造困難修井及儲層改造困難 廢棄部分生產(chǎn)井段困難廢棄部分生產(chǎn)井段困難 適用地質(zhì)條件：適用地質(zhì)條件： 裂縫性碳酸鹽巖和硬質(zhì)砂巖裂縫性碳酸鹽巖和硬質(zhì)砂巖 不要求層間分隔的儲層不要求層間分隔的儲層 短曲率半徑水平井短曲率半徑水平井襯管完井襯管完井優(yōu)點：優(yōu)點： 保護(hù)井眼與油層間的通道保護(hù)井眼與油層間的通道 能防止井壁坍塌能防止井壁坍塌 成本相對低成本相對低 缺點：缺點： 不可控制生產(chǎn)不可控制生產(chǎn) 增產(chǎn)難度大增產(chǎn)難度大 對產(chǎn)能影響較大對產(chǎn)

9、能影響較大適用地質(zhì)條件：適用地質(zhì)條件： 裂縫性碳酸鹽巖和硬質(zhì)砂巖裂縫性碳酸鹽巖和硬質(zhì)砂巖 不要求層間分隔的儲層不要求層間分隔的儲層 有發(fā)生井壁失穩(wěn)可能的儲層有發(fā)生井壁失穩(wěn)可能的儲層射孔完井射孔完井優(yōu)點：優(yōu)點： 工藝技術(shù)成熟安全性能最高工藝技術(shù)成熟安全性能最高 完井工序和井身結(jié)構(gòu)較簡單完井工序和井身結(jié)構(gòu)較簡單 可有效防止井壁坍塌可有效防止井壁坍塌 有利于實施分層和酸壓措施有利于實施分層和酸壓措施缺點：缺點： 但完井成本高但完井成本高 長井段射孔困難長井段射孔困難 易造成二次污染易造成二次污染適用地質(zhì)條件：適用地質(zhì)條件： 要求高度層間分隔的儲層要求高度層間分隔的儲層 要求實施壓裂改造的儲層要求實施

10、壓裂改造的儲層 裂縫性砂巖儲層裂縫性砂巖儲層中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院u 普光氣田的普光氣田的直井和定向井直井和定向井應(yīng)優(yōu)先選用射孔完井方應(yīng)優(yōu)先選用射孔完井方式式u 對于對于具備具備直接投產(chǎn)條件的直接投產(chǎn)條件的水平井水平井，應(yīng)優(yōu)先選用割，應(yīng)優(yōu)先選用割縫襯管縫襯管/貫眼襯管完井方式貫眼襯管完井方式u 對于對于不具備不具備直接投產(chǎn)條件的直接投產(chǎn)條件的水平井水平井，為避免壓井，為避免壓井液長期浸泡地層及氣體上侵的風(fēng)險，應(yīng)考慮采用射孔液長期浸泡地層及氣體上侵的風(fēng)險，應(yīng)考慮采用射孔完井完井中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 與完井方式相

11、對應(yīng)，直井、定向井和不具備投產(chǎn)條件的與完井方式相對應(yīng)，直井、定向井和不具備投產(chǎn)條件的水平井優(yōu)先選用三開井身結(jié)構(gòu)水平井優(yōu)先選用三開井身結(jié)構(gòu) 三開井身結(jié)構(gòu)優(yōu)點：三開井身結(jié)構(gòu)優(yōu)點： 工藝成熟，完井風(fēng)險低工藝成熟，完井風(fēng)險低 井身結(jié)構(gòu)層次少，可獲得較大的生產(chǎn)套管尺寸，便于后期采氣作業(yè)井身結(jié)構(gòu)層次少，可獲得較大的生產(chǎn)套管尺寸，便于后期采氣作業(yè) 節(jié)省鉆井時間，降低了鉆井成本節(jié)省鉆井時間，降低了鉆井成本 缺點：缺點：u 水泥漿會對儲層造成污染水泥漿會對儲層造成污染中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 一一 開開 346.1m m 二二 開開 273.1m m 三三 開開 177.

12、8m m 一一 開開 346.1m m 二二 開開 273.1m m 三三 開開 177.8m m c cr ra a 套套 管管 抗抗 h h2 2s s 套套 管管 incoloy825incoloy825套管套管一開一開346.1mm346.1mm二開二開273.1mm273.1mm三開三開177.8mm177.8mm抗抗h h2 2s s套管套管 表層套管封表層套管封隔上部易塌、易隔上部易塌、易漏地層漏地層 技術(shù)套管下技術(shù)套管下深深30004000m，封隔目的層以上封隔目的層以上不穩(wěn)定和高壓氣不穩(wěn)定和高壓氣層層 生產(chǎn)套管采生產(chǎn)套管采用用177.8mm，回接固井回接固井中原油田分公司采油

13、工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 可直接投產(chǎn)的水平井選用三開結(jié)構(gòu)四開襯管完井可直接投產(chǎn)的水平井選用三開結(jié)構(gòu)四開襯管完井 三開結(jié)構(gòu)四開襯管完井的優(yōu)點：三開結(jié)構(gòu)四開襯管完井的優(yōu)點： 可有效避免水泥漿對儲層的污染，充分發(fā)揮儲層潛能可有效避免水泥漿對儲層的污染，充分發(fā)揮儲層潛能 井身結(jié)構(gòu)層次少，可獲得較大的井眼尺寸，便于后期采氣作業(yè)井身結(jié)構(gòu)層次少，可獲得較大的井眼尺寸，便于后期采氣作業(yè) 鉆盲板時間較短，減輕了對尾管造成的損傷鉆盲板時間較短，減輕了對尾管造成的損傷 難點：難點：u 水平井段在投產(chǎn)前長時間內(nèi)處于暴露狀態(tài)，存在壓井液長期浸泡地水平井段在投產(chǎn)前長時間內(nèi)處于暴露狀態(tài)，存在壓井液長期

14、浸泡地層及氣體上浸的風(fēng)險層及氣體上浸的風(fēng)險中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院p 表層套管封隔上部易表層套管封隔上部易塌、易漏地層塌、易漏地層p 技套封過目的層上部技套封過目的層上部高壓氣層，坐入致密的砂高壓氣層，坐入致密的砂巖井段巖井段p 三開鉆至三開鉆至a靶點以上靶點以上p 水平段采用水平段采用165.1mm鉆頭鉆開，下鉆頭鉆開，下入入139.7mm襯管。襯管。 盲板inc0loy825inc0loy825套管套管篩管串篩管串139.7mm139.7mm二開二開273.1mm273.1mm一開一開346.1mm346.1mm三開三開177.8mm177.8mmb

15、 b點點a a點點井斜井斜/ /最大狗腿度最大狗腿度4999.87/45 4999.87/45 /15 /15 抗抗h h2 2s s套管套管最大井斜最大井斜8080左右左右中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院生產(chǎn)封隔器永久完井管柱生產(chǎn)封隔器永久完井管柱是目前國內(nèi)外高含硫氣井通是目前國內(nèi)外高含硫氣井通用的完井管柱用的完井管柱管柱的優(yōu)點：管柱的優(yōu)點：避免高酸性氣體接觸封隔器以上套管和油管外壁，避免高酸性氣體接觸封隔器以上套管和油管外壁，保護(hù)油套管免保護(hù)油套管免遭遭h2s、co2的腐蝕的腐蝕避免套管承受高壓避免套管承受高壓可在封隔器以上采用耐腐蝕級別較低的套管，降低氣井

16、成本可在封隔器以上采用耐腐蝕級別較低的套管，降低氣井成本管柱的缺點：管柱的缺點：對工具和油管密封性能要求高對工具和油管密封性能要求高中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院普光氣田主體氣井采用生產(chǎn)封隔器永久完普光氣田主體氣井采用生產(chǎn)封隔器永久完井管柱。為減少儲層二次污染，管柱結(jié)構(gòu)要滿井管柱。為減少儲層二次污染，管柱結(jié)構(gòu)要滿足酸壓生產(chǎn)聯(lián)作的需要足酸壓生產(chǎn)聯(lián)作的需要 l 完井管串結(jié)構(gòu)完井管串結(jié)構(gòu)該管柱主要由井下安全閥、流動短節(jié)、封該管柱主要由井下安全閥、流動短節(jié)、封隔器、磨銑延長管、坐放短節(jié)、球座接頭等組隔器、磨銑延長管、坐放短節(jié)、球座接頭等組成。成。 對于需要測試的氣井，

17、在管柱上安裝井下對于需要測試的氣井，在管柱上安裝井下壓力溫度測試系統(tǒng)，進(jìn)行溫度、壓力的實時監(jiān)壓力溫度測試系統(tǒng)，進(jìn)行溫度、壓力的實時監(jiān)測。測。 采用加注緩蝕劑防腐的氣井，可考慮安裝采用加注緩蝕劑防腐的氣井，可考慮安裝井下加藥設(shè)備。井下加藥設(shè)備。 流動短節(jié)流動短節(jié)流動短節(jié)流動短節(jié)井下安全閥井下安全閥 伸縮管伸縮管封隔器封隔器滑套滑套座放短節(jié)座放短節(jié)球座接頭球座接頭100m100m中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院h2s、co2對管材腐對管材腐蝕的影響因素主要有：蝕的影響因素主要有：溫度、壓力、氣體流速、溫度、壓力、氣體流速、水溶液中氯離子濃度和水溶液中氯離子濃度和總礦

18、化度?？偟V化度。 井號井號普光普光普光普光12.3115.418.579.07地層壓力地層壓力mpa55.561.226.619.154.435.49o2分壓分壓.2mpa 電化學(xué)嚴(yán)重腐蝕電化學(xué)嚴(yán)重腐蝕硫化氫應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重硫化氫應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院co2(mpa)h2s (mpa)溫度溫度溫度溫度溫度溫度溫度溫度碳鋼或碳鋼或低合金鋼低合金鋼13cr特特13cr不銹鋼不銹鋼177(300f)204(300f)232(300f)149(300f)ni合金合金6moni合金合金3moni合金合金12moni合金合金9mo150150180250溫

19、度溫度0.020.010.003-0.010.003-0.010.003-0.010.02sm2535 sm2550 sm2050 sm-c276管材選用流程圖管材選用流程圖中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院l 油管材質(zhì)選擇：油管材質(zhì)選擇：普光氣田主體生產(chǎn)管柱選擇普光氣田主體生產(chǎn)管柱選擇g3g3或同等等級的高鎳基合金鋼材料，或同等等級的高鎳基合金鋼材料，相配套的井下工具也需要采用抗腐蝕材料，井下工具可采用相配套的井下工具也需要采用抗腐蝕材料，井下工具可采用718718材質(zhì)材質(zhì)或或925925高鎳基合金鋼材料。高鎳基合金鋼材料。 l 套管材質(zhì)選擇：套管材質(zhì)選擇：由于

20、采用封隔器保護(hù)上部生產(chǎn)套管，因此生產(chǎn)套管在儲層頂界以上由于采用封隔器保護(hù)上部生產(chǎn)套管，因此生產(chǎn)套管在儲層頂界以上200m處至井底采用抗處至井底采用抗h2s、抗、抗co2腐蝕的腐蝕的incoloy 825氣密封扣型套管，氣密封扣型套管，其余井段采用抗其余井段采用抗h2s氣密封扣型套管。氣密封扣型套管?？紤]水平井段套管不存在拉應(yīng)力、高溫下考慮水平井段套管不存在拉應(yīng)力、高溫下h2s腐蝕不占主導(dǎo)因素，水腐蝕不占主導(dǎo)因素，水平井水平段下入抗平井水平段下入抗co2腐蝕的襯管（如腐蝕的襯管（如13cr合金襯管），合金襯管），a靶點以上靶點以上300400m座封位置采用抗座封位置采用抗h2s、抗、抗co2腐蝕

21、的腐蝕的incoloy 825氣密封扣型氣密封扣型套管，其余井段采用抗套管，其余井段采用抗h2s氣密封扣型套管。氣密封扣型套管。中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 根據(jù)氣井最高井口壓力及腐蝕流體的含量，在保根據(jù)氣井最高井口壓力及腐蝕流體的含量，在保證安全的前提下選擇完井井口裝置證安全的前提下選擇完井井口裝置l 普光氣田高含普光氣田高含h2s氣體，采氣井口裝置應(yīng)滿足抗氣體，采氣井口裝置應(yīng)滿足抗12-18h2s、co2腐蝕要求腐蝕要求l 考慮酸壓生產(chǎn)一體化投產(chǎn)方式，采氣井口裝置耐考慮酸壓生產(chǎn)一體化投產(chǎn)方式，采氣井口裝置耐壓性能應(yīng)滿足酸壓改造要求壓性能應(yīng)滿足酸壓改造要求

22、l 普光氣田高壓、高產(chǎn)、高含普光氣田高壓、高產(chǎn)、高含h2s氣體，井口裝置氣體，井口裝置應(yīng)滿足安全井控需要應(yīng)滿足安全井控需要中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院 34.5mpa否否否否是是是是是是是是否否否否是是是是 70mpa 105mpa否否否否 34.5mpa 34.5mpa 34.5mpa 34.5mpa否否否否起起點點高含硫？高含硫？額定額定工作壓力工作壓力psl4psl4nace ？是是非常接近非常接近?psl4psl3psl3高含硫？高含硫？是是額定額定工作壓力工作壓力接近該接近該工作壓力工作壓力psl4psl4psl3非常接近非常接近?psl3psl3

23、額定額定工作壓力工作壓力 34.5mpa psl3psl3psl2 34.5mpapsl2psl2額定額定工作壓力工作壓力psl3psl3psl2psl1是是psl1psl1psl2psl2額定額定工作壓力工作壓力非常接近非常接近?非常接近非常接近? 34.5mpa否否否否是是是是是是是是否否否否是是是是 34.5mpa103.5mpa否否否否 34.5mpa 34.5mpa 34.5mpa 34.5mpa否否否否起起點點高含硫？高含硫？額定額定工作壓力工作壓力psl4psl4nace ？是是非常接近非常接近?psl4psl3psl3高含硫？高含硫？是是額定額定工作壓力工作壓力接近該接近該工作

24、壓力工作壓力psl4psl4psl3非常接近非常接近?psl3psl3額定額定工作壓力工作壓力 34.5mpa psl3psl3psl2 34.5mpapsl2psl2額定額定工作壓力工作壓力psl3psl3psl2psl1是是psl1psl1psl2psl2額定額定工作壓力工作壓力非常接近非常接近?非常接近非常接近?3g3g3g井井口口裝裝置置選選擇擇流流程程圖圖中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院開開發(fā)發(fā)井井采采氣氣樹樹結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖表層套管頭技術(shù)套管頭油管四通采氣樹籠套式節(jié)流閥井口規(guī)格井口規(guī)格雙翼雙閥結(jié)構(gòu)雙翼雙閥結(jié)構(gòu)主通徑和油管四通兩翼通主通徑和油管四通

25、兩翼通徑徑3 31 1/ /1616，油管掛預(yù)留油管掛預(yù)留1 1個個1 1/ /4 4通道通道本體材質(zhì)本體材質(zhì)41304130，與流體接，與流體接觸面覆焊觸面覆焊825825井口制造標(biāo)準(zhǔn)井口制造標(biāo)準(zhǔn)工作壓力：工作壓力：105105mpampa規(guī)范級別：規(guī)范級別：psl-3gpsl-3g性能級別：性能級別：pr2 pr2 材料級別：材料級別：hhhh溫度級別：溫度級別：p-u (-29-121)p-u (-29-121)設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)：api-6a 19th.api-6a 19th. 配套地面安全閥和井下配套地面安全閥和井下安全閥實現(xiàn)安全井控安全閥實現(xiàn)安全井控中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院中原油田分公司采油工程