深水氣藏評(píng)價(jià)防水合物綜合技術(shù)

劉正禮,許明標(biāo) (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北荊州434023)

唐海雄,王躍曾,劉森林 (中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司,廣東深圳518067)

陳 彬 (中海石油能源發(fā)展股份有限公司,深圳市威晟海洋石油技術(shù)有限公司,廣東深圳518067)

荔灣3-1-2井是中國(guó)海洋石油有限公司與哈斯基石油(中國(guó))有限公司在我國(guó)南海深水29/26合同區(qū)塊面積約55km2的荔灣3-1氣田含氣構(gòu)造上鉆探的第一口評(píng)價(jià)井。該井距香港東南約350km,水深1345m,完鉆井垂深為3887m,共鉆遇36m氣層。地層基本數(shù)據(jù):產(chǎn)層頂深3142m;產(chǎn)層厚36m;孔隙度24%～28%;滲透率(300～3000)×10-3μ m2。溫度場(chǎng)數(shù)據(jù):海床溫度3℃;地層壓力4755psi(1psi=6894.757Pa);地層溫度83.3℃;地溫梯度5.26℃/100m。地層流出物成分:天然氣,凝析油,水等。氣體比重0.70g/cm3;氣體含水0.6bbl/106ft3。

下面以荔灣3-1-2井為例,探討深水氣藏評(píng)價(jià)防水合物的綜合技術(shù)。

1 深水氣藏水合物的危害

水合物是水和天然氣在一定的壓力條件下,達(dá)到了形成水合物的溫度壓力條件后所出現(xiàn)的相間轉(zhuǎn)化。在室內(nèi)進(jìn)行的水合物研究表明,荔灣3-1-2井是一個(gè)具有潛在形成水合物的氣藏。在測(cè)試過(guò)程中形成水合物的概率極高,因?yàn)樗?345m泥線處的高壓和低溫是水合物形成的有利位置。

防水合物是深水凝析氣藏評(píng)價(jià)測(cè)試所面臨的難題之一。深水氣井條件下水合物的形成與地層水、地層產(chǎn)出物成分、井筒溫度剖面、測(cè)試過(guò)程中管柱的壓力節(jié)點(diǎn)分布、節(jié)流降溫等因素有關(guān)。生成水合物和產(chǎn)生水合物堵塞是深水氣井測(cè)試的主要風(fēng)險(xiǎn)。氣井測(cè)試過(guò)程中形成水合物所產(chǎn)生的危害主要有:①堵塞流通通道,使開(kāi)井流動(dòng)被迫停止,造成地層評(píng)價(jià)失敗;②處理水合物堵塞造成非生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng),測(cè)試的綜合成本增加;③出現(xiàn)壓力圈閉,在處理時(shí)壓力的釋放存在引發(fā)事故的風(fēng)險(xiǎn);④出現(xiàn)其他井下復(fù)雜情況。

2 防水合物綜合技術(shù)措施

所謂深水氣藏防水合物綜合技術(shù),是將防治理念貫穿于整個(gè)鉆井、完井和測(cè)試過(guò)程中,從鉆評(píng)價(jià)井開(kāi)始前就考慮防水合物問(wèn)題,從鉆開(kāi)氣層開(kāi)始到測(cè)試結(jié)束的每道工序都進(jìn)行防水合物評(píng)估。通過(guò)實(shí)驗(yàn)、研究、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估,采取針對(duì)性措施防止水合物生成,主要包括防止外來(lái)水浸入地層、控制最高測(cè)試產(chǎn)量、注入化學(xué)抑制劑、地面加熱處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整水合物形成的條件 (如氣體流態(tài)、溫度、壓力等)等。

1)地層產(chǎn)水或地層產(chǎn)液中含水可形成水合物。要通過(guò)初探井地層流出物進(jìn)行水合物研究。

2)在鉆完井、測(cè)試等作業(yè)過(guò)程中,外來(lái)水浸入地層是一個(gè)重要來(lái)源。因此要防止外來(lái)水浸入地層,鉆井液、完井液和測(cè)試液全部選擇無(wú)水油基鉆井液。

3)在常用的抑制劑中,盡管甲醇可溶于凝析油中,但僅占質(zhì)量的3%,不會(huì)影響凝析油產(chǎn)量的計(jì)量,而且與乙二醇相比,甲醇的抑制性更強(qiáng)。乙二醇能溶于凝析油中且不易分離,給凝析油產(chǎn)量的計(jì)量帶來(lái)麻煩。因此,可選擇甲醇作為注入劑。甲醇注入量的確定是根據(jù)開(kāi)井產(chǎn)量和防水合物研究的“甲醇注入量與水合物形成”圖版來(lái)確定。

4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在流動(dòng)和關(guān)井過(guò)程中的溫壓數(shù)據(jù),以保證這些參數(shù)位于形成水合物的曲線之外。通過(guò)海底水下實(shí)時(shí)壓力和溫度監(jiān)控裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。測(cè)量位置位于測(cè)試管柱水下承托閥之上,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有線傳輸?shù)姐@臺(tái)。

3 防水合物設(shè)計(jì)

1)地質(zhì)設(shè)計(jì) ①開(kāi)關(guān)井程序的制定。一開(kāi)一關(guān)。清井、取樣、求產(chǎn)均在一開(kāi)期間完成。②液墊選擇。采用礦物油 (俗稱(chēng)白油,鉆井期間采用的油基鉆井液基液)。③測(cè)試液。油基鉆井液 (Escaid base oil),密度6.71ppg(0.8084g/cm3)。④環(huán)空測(cè)試液。海水,密度10.0ppg(1.205g/cm3)。⑤井下取樣。由于多支小直徑取樣器的取樣成功率大大高于常規(guī)大直徑破裂盤(pán)取樣器,對(duì)于深水氣井而言,前者還可以代替井下鋼絲作業(yè)取樣而避免了由于鋼絲作業(yè)而產(chǎn)生水合物的風(fēng)險(xiǎn)。

2)管柱設(shè)計(jì) ①井口部份。游動(dòng)系統(tǒng)-盤(pán)管提升框架-流動(dòng)頭-油管,安裝連續(xù)油管提升框備和備用盤(pán)管作為水合物堵塞的處理設(shè)備。②水下部份。在開(kāi)井流動(dòng)期間,通過(guò)使用地面直讀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥線附近的壓力和溫度;海床壓力計(jì)托筒位于水下測(cè)試樹(shù)之上約15m,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管柱內(nèi)溫、壓變化,通過(guò)電纜將信號(hào)傳至鉆臺(tái),可以依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的溫、壓變化來(lái)調(diào)節(jié)甲醇的注入量。③井下部份。根據(jù)測(cè)試開(kāi)關(guān)井過(guò)程中井身結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)變化,結(jié)合防水合物研究結(jié)果來(lái)確定甲醇注入接頭下深;甲醇注入短節(jié)安裝在泥面以下600m的測(cè)試管柱上。

3)地面設(shè)備設(shè)計(jì) 甲醇注入系統(tǒng):荔灣3-1-2井共使用了8個(gè)甲醇罐、3臺(tái)甲醇注入泵,3個(gè)注入點(diǎn),分別分布在泥線以下的甲醇注入接頭、水下測(cè)試樹(shù)、上游數(shù)據(jù)頭。數(shù)據(jù)頭提供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)上游節(jié)流管匯流量的同時(shí),也提供了一個(gè)甲醇、消泡劑或乳化劑的注入口。

4 應(yīng)用過(guò)程中的注意事項(xiàng)

1)在安裝甲醇注入管線時(shí),確保沒(méi)有水留在甲醇注入管線內(nèi)。

2)在井筒中使用油基鉆井液和在管柱中使用白油作為液墊。

3)測(cè)試工具和測(cè)試管柱的試壓全部采用無(wú)水油基鉆井液,流體介質(zhì)為100%的白油。

4)在測(cè)試期間,需要的各種化學(xué)品(甲醇,消泡劑,破乳劑)應(yīng)保持隨時(shí)可用,應(yīng)當(dāng)特別考慮它們的存儲(chǔ)。材料安全數(shù)據(jù)表保存在存儲(chǔ)區(qū)域。

5)工作人員必須穿戴個(gè)人防護(hù)裝備,必要的清洗設(shè)施放在適當(dāng)?shù)牡胤健?/p>

6)在坐卡瓦進(jìn)行甲醇注入短節(jié)試壓前,確保甲醇注入短節(jié)在隔水管伸縮節(jié)之下至少一個(gè)單根。

7)關(guān)井期間采用降壓力法來(lái)減少形成水合物堵塞的可能性,其中包括在井下關(guān)井后,放掉測(cè)試閥以上的壓力。

8)分離器取樣:取樣之前先將甲醇注入泵關(guān)閉,然后將分離器中液體清空,以保證取到的樣品中不含有甲醇,每個(gè)油樣取樣時(shí)間控制在半個(gè)小時(shí)左右。由于取樣時(shí)間太長(zhǎng),不注甲醇會(huì)帶來(lái)生成水合物的風(fēng)險(xiǎn),所以,后期甲醇泵開(kāi)啟,但要控制其注入量,將其對(duì)樣品的影響減小到最低。

9)水合物與井下取樣:在托筒上安裝了8支小直徑取樣器。當(dāng)清井結(jié)束,換小油嘴 (11.11mm)流動(dòng)穩(wěn)定后,環(huán)空打壓2498psi打破托筒上的破裂盤(pán),流動(dòng)10min泄壓至699psi(環(huán)空必須維持400～700psi的壓力以維持測(cè)試工具串的全能徑)關(guān)閉所有取樣器。

10)壓井液仍然采取鉆井期間的鉆井液體系,只是根據(jù)地層誘噴壓差的需求將其密度稍作調(diào)整。

5 應(yīng)用效果及結(jié)論

防水合綜合技術(shù)在荔灣3-1-2井的深水氣藏測(cè)試評(píng)價(jià)中成功應(yīng)用,整個(gè)測(cè)試過(guò)程中有效地防止了水合物形成。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,該井最高日產(chǎn)天然氣5300×104ft3。這一評(píng)價(jià)井的成功測(cè)試進(jìn)一步證實(shí)了南中國(guó)海荔灣3-1氣田這一我國(guó)深水海域天然氣的重大發(fā)現(xiàn)。

防水合物研究和應(yīng)用應(yīng)該做為一項(xiàng)系統(tǒng)工程在鉆評(píng)價(jià)井之前就加以考慮,防水合物措施應(yīng)該貫穿于評(píng)價(jià)井的鉆井、完井和測(cè)試的每一道環(huán)節(jié)。有效地防止水合物是實(shí)現(xiàn)地層評(píng)價(jià)的前提,也是提高經(jīng)濟(jì)安全性降底測(cè)試綜合成本的有效方法。