塔里木油田超高壓高產(chǎn)氣井壓井方法初探

鄭如森 高文祥 鄒國(guó)慶 汪浩洋 宋明哲(中石油塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

塔里木油田超高壓高產(chǎn)氣井壓井方法初探

鄭如森 高文祥 鄒國(guó)慶 汪浩洋 宋明哲(中石油塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

本文介紹三超氣井在油套連通、生產(chǎn)套管存在漏點(diǎn)、環(huán)空壓力超限的情況下，首先考慮井控風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合壓井液類型、壓井液密度、壓井方法等，采用非常規(guī)壓井方法有效地控制風(fēng)險(xiǎn)。

三超氣井壓井；地面節(jié)流及分離裝置

塔里木油田**號(hào)氣藏是超深、超高壓、高溫氣藏的典型代表，隨著天然氣勘探開發(fā)的不斷深入，目前大量的氣井在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)油管外環(huán)空或套管外環(huán)空持續(xù)帶壓的問(wèn)題。異常環(huán)空持續(xù)帶壓氣井里面尤其以油套竄通（即生產(chǎn)油管與套管之間竄通）的高壓氣井問(wèn)題最為突出，而外層技術(shù)套管壓力超過(guò)其管柱承受的極限壓力，可能導(dǎo)致整口井報(bào)廢，甚至引發(fā)天然氣竄漏至地層、泄漏至井口等無(wú)法控制的災(zāi)難性事故[1]。要及時(shí)控制風(fēng)險(xiǎn)，徹底解決油套竄通及高壓氣井技術(shù)套管帶壓?jiǎn)栴}，需要壓井及徹底修井恢復(fù)井筒。以A井為例，對(duì)其井筒帶壓狀況和后期壓井過(guò)程中存在的突出問(wèn)題進(jìn)行全面分析。

1 A井基本情況

A井于2014年2月12日完鉆，其完井管柱為“改造”-“投產(chǎn)”-“完井”一體化管柱（自上而下）：油管掛+雙公短節(jié)+ 114.3x12.7mm斜坡油管+4"SP井下安全閥+114.3x12.7mm斜坡油管+114.3x9.65mm斜坡油管+88.9x9.52mm斜坡油管+ 88.9x7.34mm斜坡油管+88.9x6.45mm斜坡油管+5-1/2"THT封隔器+88.9x6.45mm斜坡油管2根+投撈式堵塞器+88.9x6.45mm斜坡油管+分層壓裂閥+93.2x10mm直連油管+POP球座（見(jiàn)圖1）。

A井于2014年9月2日投產(chǎn)，投產(chǎn)初期地層壓力為122MPa，地層溫度為170℃，平均氣產(chǎn)量70×104m3/d，投產(chǎn)后A環(huán)空壓力持續(xù)下降，后期不斷補(bǔ)壓，截止2016年10月20日，補(bǔ)壓達(dá)135次，累計(jì)補(bǔ)進(jìn)環(huán)空保護(hù)液48m3，B環(huán)空壓力在2014年10月28日由0MPa開始上漲，至15年6月29日上升到41MPa趨于穩(wěn)定，后呈現(xiàn)波動(dòng)并整體下降趨勢(shì)，壓力測(cè)試放出可燃?xì)怏w；C環(huán)空壓力于2015年8月2日由0MPa開始上漲，最高漲至29.11MPa后呈現(xiàn)波動(dòng)并整體下降趨勢(shì)，測(cè)試放出可燃?xì)怏w；D環(huán)空壓力0.05MPa無(wú)變化。2016年10月20日，生產(chǎn)油壓突然由83.11MPa下降至74.83MPa又恢復(fù)至83.94MPa峰值后持續(xù)下降，至壓井前下降至71.61MPa，A環(huán)空壓力由5.24MPa突升至40MPa后持續(xù)上升至73.65MPa，B環(huán)空壓力由21.2MPa漲至22.4MPa后下降至20.5MPa，C環(huán)空壓力由19.4MPa上漲至34.6MPa，為避免C環(huán)空屏障失效，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)毛細(xì)管線泄壓至8.22MPa，關(guān)閉后又快速恢復(fù)至34.6MPa。

2 壓井施工難點(diǎn)

圖1 A井井身結(jié)構(gòu)示意圖

（1）C環(huán)空超壓。C環(huán)空外層套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度為33MPa，其強(qiáng)度的80%為26.4MPa，C環(huán)空內(nèi)層套管抗外擠強(qiáng)度為60MPa，其強(qiáng)度的80%為48MPa，套管頭TF14-3/8"×10-3/4"-70額定壓力的80%為56MPa，試壓值為19MPa，根據(jù)API RP90-2計(jì)算C環(huán)空允許最大帶壓值為19MPa。目前壓力已達(dá)到34.6MPa，持續(xù)帶壓且測(cè)試放壓后快速恢復(fù)至原壓力，故在壓井過(guò)程中打開C環(huán)空應(yīng)急放噴管線放壓，并對(duì)放空氣燃燒處理，避免該壓力竄漏至D環(huán)空造成井況惡化。

（2）生產(chǎn)套管存在漏點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中A環(huán)空壓力不能維持，持續(xù)補(bǔ)壓消耗有機(jī)鹽達(dá)48m3，目前雖然壓力上漲緩慢，但是否仍在滲漏，不能判斷，所以在壓井過(guò)程中打開A環(huán)空應(yīng)急放噴管線放壓，避免氣體進(jìn)入地層。

（3）儲(chǔ)層保護(hù)工作要求高。本次壓井后修井作業(yè)工序較多，施工時(shí)間長(zhǎng)且修井完后要進(jìn)行套管評(píng)價(jià)和二次完井，恢復(fù)單井產(chǎn)能，所以對(duì)壓井液性能要求較高，耐高溫且與地層要有很好的配伍性。又因該井地層壓力窗口窄，目的層鉆進(jìn)期間間斷漏失鉆井液1117.61m3，常規(guī)壓井液不但壓井不穩(wěn)，且會(huì)污染儲(chǔ)層影響后期單井產(chǎn)量。

（4）無(wú)液氣分離裝置。壓井過(guò)程中，要對(duì)A、C環(huán)空壓力控制放壓，由于A環(huán)空有環(huán)空保護(hù)液，在放壓過(guò)程中可能會(huì)放出液體,處于環(huán)?？紤]，應(yīng)進(jìn)行液氣分離。而且該井氣產(chǎn)量高，地層物性好，正反擠壓井不能完全壓穩(wěn)地層，循環(huán)壓井過(guò)程中壓井液氣侵嚴(yán)重，需進(jìn)行循環(huán)脫氣，所以組織安裝節(jié)流管匯和液氣分離器進(jìn)行正反循環(huán)壓井。

3 現(xiàn)場(chǎng)壓井施工

由于油套已連通，且A環(huán)空測(cè)試已放出天然氣，C環(huán)空壓力持續(xù)上漲超過(guò)其允許帶壓值，且壓力無(wú)法釋放至允許帶壓值以下。該井一級(jí)屏障已經(jīng)失效，二級(jí)屏障退化，壓井前油壓71.61MPa，A環(huán)空壓力73.65MPa，B環(huán)空壓力20.5MPa，C環(huán)空壓力32.77MPa，D環(huán)空壓力保持相對(duì)穩(wěn)定0.05MPa。為使風(fēng)險(xiǎn)不進(jìn)一步加劇，在目前井口條件下見(jiàn)圖2，首先采用氣田水進(jìn)行半壓井控制井口壓力，而后采用油基泥漿進(jìn)行壓井轉(zhuǎn)入修井作業(yè)。具體壓井施工過(guò)程如下。

（1）氣田水半壓井。壓井采用逐步調(diào)低生產(chǎn)產(chǎn)量，油管內(nèi)擠入密度1.03-1.09g/cm3氣田水和密度1.4g/cm3有機(jī)鹽液體，A、C環(huán)空通過(guò)放噴泄壓方式進(jìn)行半壓井作業(yè)。在生產(chǎn)通道關(guān)閉后，油壓由71.61上漲至76.79MPa，A環(huán)空壓力由73.65上漲至77.26MPa，擠入液體27m3后油壓和A環(huán)空壓力先后出現(xiàn)拐點(diǎn)，判斷液體到達(dá)生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)，計(jì)算漏點(diǎn)在井深4600米,擠入液體112m3壓井結(jié)束，關(guān)閉油管及A、C環(huán)空，油壓39.34MPa，A環(huán)空壓力71.63MPa，B環(huán)空壓力17.07MPa，C環(huán)空壓力3.37MPa。經(jīng)歷7天之后，油壓上漲至82.07MPa，A環(huán)空壓力上漲至82.75MPa，C環(huán)空壓力上漲至38MPa，再次正擠氣田水293m3，擠入25.3m3時(shí)，壓力出現(xiàn)拐點(diǎn)，與第一次壓井施工相似，壓井施工結(jié)束后，油壓37.24MPa，A環(huán)空壓力51.72MPa，B環(huán)空壓力18.07MPa相對(duì)穩(wěn)定，C環(huán)空壓力20.69MPa。經(jīng)歷2天21小時(shí)后，油壓上漲至80MPa，A環(huán)空壓力上漲至81.45MPa，C環(huán)空壓力上漲至38.62MPa趨穩(wěn)。

由于氣田水壓井后油氣上竄速度快，且氣田水防氣竄能力弱，壓力上漲越來(lái)越快，不能為修井設(shè)備搬安爭(zhēng)取有效的安全時(shí)間，為了保護(hù)儲(chǔ)層和為下步工作爭(zhēng)取時(shí)間，采用油基泥漿進(jìn)行壓井。

（2）油基泥漿正反擠壓井。油管內(nèi)正擠氣田水170m3后跟注密度1.73g/cm3油基泥漿60m3，結(jié)束后油壓2.65MPa，A環(huán)空壓力50.33MPa，B環(huán)空壓力17.07MPa，C環(huán)空壓力20MPa，經(jīng)歷2天后油壓10.23MPa，A環(huán)空壓力58.32MPa，B環(huán)空壓力18MPa，C環(huán)空壓力29.68MPa都趨于穩(wěn)定。各環(huán)空壓力依然較高，為實(shí)現(xiàn)徹底壓井，進(jìn)行油管穿孔作業(yè)，穿孔井段6129.39-6130.39m，孔數(shù)10孔，孔徑7mm。油管穿孔后進(jìn)行正循環(huán)脫氣、反擠壓井共泵入油基壓井液241.4m3，結(jié)束后油壓20.68MPa，A環(huán)空壓力33.55MPa，B環(huán)空壓力22MPa，C環(huán)空壓力17.24MPa，之后B環(huán)空壓力上漲至39MPa趨穩(wěn)。

正循環(huán)脫氣有一定效果，但地面罐容需進(jìn)行返出液體的計(jì)量、回收、脫氣，沒(méi)有足夠的空罐進(jìn)行液體脫氣循環(huán)，且反擠壓井時(shí)漏點(diǎn)位置形成短路，漏點(diǎn)位置與穿孔位置之間環(huán)空可能存在氣體，處理起來(lái)較為復(fù)雜。為完全壓穩(wěn)井筒，連接壓井管匯及液氣分離器，拆除A環(huán)空放噴管線，連接反循環(huán)管線。

圖2 壓井井口流程圖

（3）節(jié)流循環(huán)脫氣。壓井前油壓12.3MPa，A環(huán)空壓力33.3MPa，B環(huán)空壓力33.1MPa，C環(huán)空壓力30.68MPa，正循環(huán)節(jié)流脫氣共泵入1.73g/cm3油基鉆井液143m3，返排129.3m3（密度1.6-2.0g/cm3），施工中B、C環(huán)空壓力穩(wěn)定，C環(huán)空出口持續(xù)點(diǎn)火，焰高0.5m左右，結(jié)束后油壓8.27MPa，A環(huán)空壓力53.79MPa，C環(huán)空壓力22.41MPa。再次進(jìn)行正循環(huán)節(jié)流脫氣，分三階段共泵入1.85g/cm3油基泥漿155m3，A環(huán)空壓力下降至3.38MPa，油壓18MPa；累計(jì)返出1.35-1.81 g/cm3混漿23.8m3，停泵觀察10min，A環(huán)空壓力下降至0.9MPa，油壓為0，井控風(fēng)險(xiǎn)已得到控制。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）A井在壓井過(guò)程中采用節(jié)流循環(huán)脫氣壓井的方法，有效地控制了井控風(fēng)險(xiǎn)，且未發(fā)生井漏，很好地保護(hù)了儲(chǔ)層，為今后類似三超氣井壓井方法的選擇提供了借鑒。

（2）對(duì)于類似超高壓高產(chǎn)氣井的壓井施工，井筒容積大且日產(chǎn)氣量高，完井管柱竄漏但未斷脫，油管穿孔位置和泄漏通道相距較遠(yuǎn)，在循環(huán)壓井過(guò)程中存在短路，環(huán)空氣侵流體被循環(huán)出來(lái)的效率很低，循環(huán)壓井過(guò)程中必須配備節(jié)流管匯及液氣分離裝置。

（3）超高壓高產(chǎn)氣井壓井過(guò)程中，尤其是對(duì)環(huán)空異常帶壓井的施工，保證井口裝備的安全和有效性是控制井控風(fēng)險(xiǎn)的前提條件，對(duì)于油套連通的高產(chǎn)氣井進(jìn)行壓井施工作業(yè)，冬季施工時(shí)放噴管線需采取保溫措施，防止放壓過(guò)程中產(chǎn)生的冰水化合物堵塞管線。

［1］孫曉俊，黃鐘新，任亮等.油套竄通高壓氣井安全生產(chǎn)措施［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2016，10（1）：54-56.

鄭如森(1987-)，男，漢族，助理工程師，從事井下作業(yè)監(jiān)督工作。