川東北地區(qū)高溫_高壓_高含硫氣井測(cè)試工藝技術(shù)

1、油氣田地面工程第29卷第1期(201011)17doi:1013969/j1issn1100626896120101011009川東北地區(qū)高溫、高壓、高含硫氣井測(cè)試工藝技術(shù)劉亞青李曉平(西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)張明江張果(中國(guó)石化石油工程西南公司井下作業(yè)分公司)摘要:川東北地區(qū)氣藏埋藏深、壓力高、溫度高,且氣體組分中含有腐蝕氣體,深井及超深井測(cè)試不僅工藝復(fù)雜,技術(shù)難度大,風(fēng)險(xiǎn)也高。從川東北氣藏地質(zhì)特征和測(cè)試工藝技術(shù)的角度出發(fā),開(kāi)展川東北地區(qū)高溫、高壓、高含硫氣井測(cè)試工藝技術(shù)研究,最終形成一套適合川東北地區(qū)的具備耐高溫、抗高壓、抗硫腐蝕性能的測(cè)試工藝技術(shù)。關(guān)鍵詞:川東北;

2、高溫;高壓;高含硫;測(cè)試工藝21111節(jié)流降壓技術(shù)川東北地區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)多采用地面管匯多級(jí)節(jié)流,根據(jù)測(cè)試井的不同狀況,通過(guò)兩套、三套或四套不同壓力級(jí)別的管匯臺(tái)逐級(jí)節(jié)流,將高壓氣體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪簹怏w,并進(jìn)行測(cè)試求產(chǎn)。節(jié)流降壓選擇級(jí)別主要根據(jù)預(yù)測(cè)最高關(guān)井井口壓力確定,一般遵循以下原則:預(yù)測(cè)最高關(guān)井井口壓力低于35MPa,采用一級(jí)管匯控制;預(yù)測(cè)最高關(guān)井井口壓力介于3570MPa之間,采用二級(jí)管匯節(jié)流控制;預(yù)測(cè)最高關(guān)井井口壓力介于70105MPa之間,采用三級(jí)管匯節(jié)流控制。21112,非均,普遍是高溫、高壓、高含,計(jì)量精度較低,材質(zhì)抗硫能力和抗沖刷能力較弱等問(wèn)題,采用進(jìn)口高抗硫地面測(cè)試流程與國(guó)產(chǎn)流程的配套

3、技術(shù),最大限度地保證了施工安全、高效地進(jìn)行。21113快速控制(截流)技術(shù)快速控制(截流)是為了確保測(cè)試施工中出現(xiàn)影響施工安全的緊急情況時(shí)及時(shí)地監(jiān)測(cè)并采取相應(yīng)的應(yīng)急方案而進(jìn)行的安全防范措施。整個(gè)試氣流程設(shè)置有兩個(gè)緊急控制裝置,一是在105MPa控制管匯上安裝液控閥、遠(yuǎn)程控制操作臺(tái)和壓力傳感器等,保護(hù)35MPa、70MPa、105MPa控制管匯;二是在分離器前安裝1個(gè)截止閥,保護(hù)分離器。21114保溫技術(shù)利用鍋爐將水加熱成水蒸氣,通過(guò)管道輸送到防硫熱交換器,熱交換器將天然氣加熱、提高溫度,使天然氣節(jié)流降壓膨脹后的溫度高于形成水化物的臨界溫度,從而可以防止天然氣形成水化物堵塞流程和管道。21115

4、油氣水分離技術(shù)分離器的設(shè)計(jì)除了壓力級(jí)別能滿(mǎn)足測(cè)試要求外,還必需具有耐溫、耐壓和抗H2S腐蝕的性能。目前現(xiàn)場(chǎng)施工采用的是英國(guó)EXPRO三相臥式分離器,額定工作壓力為918MPa。1引言部,北側(cè)西段為米倉(cāng)山隆起及其前緣山推覆帶前緣褶斷帶,帶,東側(cè)、。為,、取準(zhǔn)地層資料,加快該區(qū)域油氣藏勘探及開(kāi)發(fā)步伐,提高氣藏綜合開(kāi)發(fā)效益,開(kāi)展了針對(duì)該地區(qū)特殊地質(zhì)特征的測(cè)試工藝技術(shù)研究,最終形成一套適合川東北地區(qū)氣藏的測(cè)試工藝技術(shù)。2測(cè)試工藝技術(shù)利用研究區(qū)塊的地震、錄井、測(cè)井等資料,在對(duì)研究區(qū)的構(gòu)造特征、儲(chǔ)層砂體展布、地層壓力及溫度、含油氣情況、儲(chǔ)層敏感性特征、地應(yīng)力分布、裂縫發(fā)育等特征認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,開(kāi)展完井

5、測(cè)試工藝研究。其中測(cè)試工藝包括地面控制工藝和井下工具工藝兩部分。211地面測(cè)試流程及配套技術(shù)地面測(cè)試流程一般具有替漿、洗井、放噴、求產(chǎn)、計(jì)量和壓井等功能。針對(duì)川東北地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件和川東北深井完井工程長(zhǎng)期存在的問(wèn)題,消除或降低深井測(cè)試因高溫、高壓、含硫所帶來(lái)的爆炸等危險(xiǎn),保證施工作業(yè)安全順利的進(jìn)行,高抗硫地面測(cè)試控制系統(tǒng)的配置還應(yīng)包括保溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)緊急控制系統(tǒng)等。油氣田地面工程第29卷第1期(201011)1821116數(shù)據(jù)自動(dòng)采集技術(shù)利用安裝在流程上的壓力、溫度傳感器,將壓力、溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集箱,通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集壓力、溫度數(shù)據(jù),在

6、出現(xiàn)緊急情況時(shí)實(shí)現(xiàn)迅速關(guān)井。目前EXPRO自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在川東北地區(qū)得到了很好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。21117自動(dòng)點(diǎn)火技術(shù)由于在施工時(shí),井內(nèi)可能有有毒氣體溢出,為了保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全,在施工期間,必須保證放噴口長(zhǎng)明火?？紤]到氣產(chǎn)量很大時(shí),可能因?yàn)闇u流或井內(nèi)出液使噴口長(zhǎng)明火熄滅,用傳統(tǒng)的應(yīng)急點(diǎn)火方式存在一定的弊端,目前引進(jìn)國(guó)內(nèi)先進(jìn)的滑軌式自動(dòng)點(diǎn)火裝置很好地克服了這個(gè)難題。要點(diǎn)火時(shí),通過(guò)氣控裝置將點(diǎn)火筒推到放噴口,噴出點(diǎn)燃的霧化柴油,點(diǎn)火成功后再通過(guò)氣控裝置收回自動(dòng)點(diǎn)火裝置,可以有效防止點(diǎn)火裝置在大火中長(zhǎng)期被燒而損壞。21118防刺蝕技術(shù)采用合金油嘴、合金堵頭,在排液后期從流程中注入循環(huán)水,能很好地解

7、決油嘴和油嘴套刺壞嚴(yán)重的問(wèn)題。21119H2S防護(hù)技術(shù)范級(jí)別PSL3G(PSL4)的采氣樹(shù)。根據(jù)測(cè)試、試采情況,在短期測(cè)試時(shí)采用防腐級(jí)別EE級(jí)以上的采氣樹(shù),若長(zhǎng)期生產(chǎn),采用防腐級(jí)別FF級(jí)以上的井口采氣樹(shù)。213井下測(cè)試管串優(yōu)化組合技術(shù)21311油管強(qiáng)度及扣型選擇川東北地區(qū)氣藏高溫、高壓,且含H2S、CO2腐蝕性氣體,測(cè)試管柱承受的作業(yè)壓差大,為了保證測(cè)試及完井管柱的密封性能,保護(hù)生產(chǎn)套管,增強(qiáng)管柱的耐腐蝕能力,確保測(cè)試的成功率,普遍采用鋼級(jí)110SS、95S、C90防硫氣密封油管。這類(lèi)油管絲扣強(qiáng)度高,可與管體具有同等強(qiáng)度,接頭具有多重密封結(jié)構(gòu),密封可靠性高,可提供與管體相當(dāng)?shù)膬?nèi)壓抗力。目前采用

8、的油管和油管接頭扣型均為氣密封性能極好的3SB扣,井下工具采用的是VAM扣和3SB扣,工具接頭有3SB扣、SEC扣、CAS扣、VAM扣等扣型。21312井下工具的選擇(1),可以,減少了起下管,進(jìn)而減少了發(fā)生事故的可能性;同時(shí)也保護(hù)了油套管免受腐蝕,延長(zhǎng)了使用壽命;節(jié)約了作業(yè)時(shí)間,降低了作業(yè)成本。(2)密封延長(zhǎng)管。當(dāng)下入長(zhǎng)密封總成以補(bǔ)償其油管移動(dòng)時(shí),該管則用來(lái)增加其密封孔。該延長(zhǎng)管的內(nèi)徑與封隔器內(nèi)徑相同。(3)磨銑延長(zhǎng)管。該管提供了足夠的長(zhǎng)度和內(nèi)徑,以容納磨銑工具,給需要磨銑封隔器帶來(lái)方便。(4)循環(huán)滑套。循環(huán)滑套主要用來(lái)提供油管和環(huán)空之間的流動(dòng)通道,有下列用途:完井后誘噴;循環(huán)壓井;氣舉;多

9、油層井內(nèi),有選擇性的對(duì)不同油層實(shí)施生產(chǎn)、測(cè)試或增產(chǎn)措施;多層混采;下入堵塞器關(guān)井或油管試壓;循環(huán)化學(xué)劑防腐。(5)座放短節(jié)。座放短節(jié)用于座放井下測(cè)試儀器,管內(nèi)封堵產(chǎn)層,便于起出上部管柱進(jìn)行后期修井作業(yè)。(6)加厚管。加厚管用來(lái)防止生產(chǎn)管柱因流動(dòng)的油氣沖蝕而損壞,常用在雙(多)管或單管多層完井時(shí),管柱正對(duì)射孔段部分位置。加厚管采用最高等級(jí)的合金材料,經(jīng)熱處理制成,壁厚且抗腐蝕,熱處理硬度達(dá)3036RC,如果用于含H2S油氣井,熱處理硬度最大為22RC;其接箍經(jīng)過(guò)特殊加工,多根連在一起時(shí)為平口連接。加厚管外徑全套引進(jìn)H2S儀以及防毒面具,運(yùn)行狀態(tài),。212井口裝置優(yōu)選技術(shù)21211井口裝置的選擇原

10、則根據(jù)氣井所采用的完井管柱和不同環(huán)境井口所承受的最高壓力選用不同的井口裝置。當(dāng)天然氣中含有H2S、CO2等腐蝕性介質(zhì)時(shí),對(duì)井口裝置的密封性及其材質(zhì)要有更嚴(yán)格的要求。對(duì)高含硫氣井的井口特殊要求:所有零部件必須能抗硫腐蝕;在可能情況下,安裝井下(離地面約30m)和(或)井口安全閥,遇緊急情況時(shí),可在井下和地面同時(shí)關(guān)井。在高含酸性氣田,井口裝置的選擇首先按國(guó)家或APISpec6A-17版標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)壓力、溫度等確定其壓力等級(jí),再按含腐蝕介質(zhì)的情況確定其材質(zhì)。一般H2S、CO2含量3%時(shí)采用35CrMo合金鋼;H2S、CO2含量>3%時(shí)采用不銹鋼材質(zhì)。21212井口采氣裝置的選擇和使用結(jié)合川東北地

11、區(qū)目前鉆井、測(cè)試資料,所有氣井均為超深井,根據(jù)最大關(guān)井壓力、井口流溫、腐蝕分壓等情況,推薦選用壓力等級(jí)105MPa或140MPa,溫度級(jí)別U級(jí)或PU級(jí)(-29121),規(guī)油氣田地面工程第29卷第1期(201011)19與油管接箍尺寸一樣,內(nèi)徑與油管內(nèi)徑一致。常用長(zhǎng)度有3105、4157和6110m。(7)伸縮短節(jié)。在生產(chǎn)過(guò)程,如油井轉(zhuǎn)注、熱采,以及采取增產(chǎn)措施(如酸化壓裂等),因溫度或壓力變化引起油管長(zhǎng)度變化時(shí),進(jìn)行管柱長(zhǎng)度補(bǔ)償,以減少管柱的應(yīng)力;完井過(guò)程、完井作業(yè)時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)度調(diào)節(jié),如雙管完井長(zhǎng)短管并排下入時(shí),調(diào)節(jié)短管長(zhǎng)度或單管井口與油管掛的連接等。(8)井下安全閥。安全閥有井口安全閥和地面控制

12、的井下安全閥。井口安全閥可以是氣動(dòng)或液壓的,而井下安全閥一般都是液壓控制的。井口安全閥一般都安裝在采油樹(shù)上。對(duì)于壓力較高的油井或氣井,可安裝兩個(gè)井口安全閥,一個(gè)在主閥上游或下游,另一個(gè)在翼閥上游或下游。一般情況下,井下安全閥的選擇都是根據(jù)油藏參數(shù)、流體性質(zhì)、套管尺寸、井下工具尺寸和完井管柱的結(jié)構(gòu)來(lái)選用。21313井下工具的優(yōu)化組合(1)典型APR射孔測(cè)試管串結(jié)構(gòu)。管串結(jié)構(gòu)組成為:防硫加厚油管+調(diào)整短節(jié)+防硫加厚油管+RD循環(huán)閥+RD安全循環(huán)閥+放壓閥+加厚防硫油管1根+LPR-N測(cè)試閥+液壓震擊器+循環(huán)閥+電子壓力計(jì)托筒+接頭+RTTS+縱向減震器2個(gè)+液壓起爆器+引鞋。(2)典型APR酸化管

13、柱結(jié)構(gòu)。管串結(jié)構(gòu)組成為:防硫加厚油管+RD安全循環(huán)閥+OMNI閥+震擊器+液壓循環(huán)閥+電子壓力計(jì)托筒(2支存儲(chǔ)式電子壓力計(jì))+RTTS安全接頭+RD循環(huán)閥+RTTS封隔器+油管。(3)典型APR射孔酸化測(cè)試聯(lián)作管串結(jié)構(gòu)。管驗(yàn);壓井液和完井液對(duì)井筒的腐蝕性要小。其中優(yōu)選的完井液應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)方面要求:儲(chǔ)層保護(hù)性;防腐性;抑制天然氣水合化特性;重復(fù)利用長(zhǎng)期儲(chǔ)存可行性;性?xún)r(jià)比最優(yōu)。3測(cè)試施工技術(shù)在川東北地區(qū)組織測(cè)試施工必須形成一套良好的測(cè)試施工技術(shù)體系,從各個(gè)方面保證施工的正常進(jìn)行,防止意外的發(fā)生。針對(duì)測(cè)試井,施工及相關(guān)單位成立項(xiàng)目組、設(shè)計(jì)組,進(jìn)行詳細(xì)的施工設(shè)計(jì)及施工隊(duì)伍優(yōu)選。成立并組建測(cè)試施工小組

14、、應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組,主要負(fù)責(zé)相關(guān)單位施工準(zhǔn)備、施工過(guò)程中的協(xié)調(diào)工作以及突發(fā)事件的應(yīng)急指揮和領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)作用,組織落實(shí)可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)所采取的預(yù)防及應(yīng)急措施。4應(yīng)用實(shí)例目前在川東北地區(qū)已經(jīng)完成30多層次高溫、高壓、7171套口壓力達(dá)941256112°。,錄取的資料滿(mǎn)足測(cè)試目的及要求。部分測(cè)試井測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。表1部分井基本測(cè)試數(shù)據(jù)井號(hào)河壩毛壩大灣金雞元壩測(cè)試井深/m1井4975153井336511測(cè)試層位T1f3T1j22-3地層井底流溫/壓力/流壓/MPaMPa1111119716014014302416613289136天然氣產(chǎn)量/×104m3d-1931588148760149

15、520130011井513015T1fP1q1井4685101井7150105215884917791141540160212112110013871956112915416P1ch串結(jié)構(gòu)組成為:防硫加厚油管+調(diào)整短節(jié)+防硫加厚油管+RD安全循環(huán)閥+OMNI閥+震擊器+液壓循環(huán)閥+電子壓力計(jì)托筒(2支存儲(chǔ)式電子壓力計(jì))+RTTS安全接頭+RD循環(huán)閥+RTTS封隔器+射孔篩5結(jié)語(yǔ)(1)通過(guò)大量的資料調(diào)研,從原理、選材、管+圓扣加厚油管+縱向減震器2個(gè)+圓扣加厚油管+篩管+液壓起爆器+射孔槍+液壓起爆器。214壓井液技術(shù)川東北地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,儲(chǔ)層壓力高,如出現(xiàn)井漏、井噴,井口刺漏、流程嚴(yán)重刺漏等緊急情況時(shí),必須進(jìn)行壓井,此時(shí)壓井液的選擇尤為重要。優(yōu)選的壓井液體系及配方應(yīng)滿(mǎn)足以下條件:減少或盡量避免大量濾液和固相顆粒侵入儲(chǔ)層造成污染;壓井液的性能要與儲(chǔ)