低壓高滲無(wú)水氣井維護(hù)和復(fù)產(chǎn)方法研究

董宗豪 劉永良 劉 均 張澤偉 唐 力 張 琦 趙小森 黃小亮

(1. 中國(guó)石油西南油氣田分公司川東北氣礦， 四川 達(dá)州 635000； 2. 中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院， 成都 610041； 3. 重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院， 重慶 401331)

川東地區(qū)石炭系、長(zhǎng)興組、飛仙關(guān)組氣藏，存在一批孔隙度為4% ～ 25%、滲透率為5×10-3～20×10-3μm2、天然氣日產(chǎn)量大于10×104m3的高產(chǎn)無(wú)水氣井。這批井是氣田穩(wěn)產(chǎn)的核心，所產(chǎn)天然氣均含有H2S和CO2等腐蝕介質(zhì)，連續(xù)開采時(shí)間已達(dá)10～30 a。井下管柱遭到不同程度的腐蝕，破壞了氣井井筒的完整性[1]，直接影響氣井正常生產(chǎn)和氣田的效益開發(fā)，及時(shí)有效地開展維護(hù)作業(yè)對(duì)保障氣井正常生產(chǎn)顯得尤為重要。此外，這批井基本上已進(jìn)入開采中后期，壓力系數(shù)大多低于0.5(甚至更低)[2-3]。在對(duì)低壓高滲無(wú)水氣井實(shí)施壓井時(shí)，采用常規(guī)氣井壓井技術(shù)的清水吊灌法壓井，有可能導(dǎo)致惡性井漏，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的產(chǎn)層傷害[4-6]，即使壓井成功，后期排液、復(fù)產(chǎn)的難度也會(huì)加大[7]。

近年來(lái)，在川東地區(qū)的龍會(huì)場(chǎng)、鐵山及其他地區(qū)先后對(duì)這類低壓高滲無(wú)水氣井進(jìn)行了修井維護(hù)。采用暫堵劑堵漏壓井[8-12]、解堵酸化和壓縮機(jī)向地層注氣復(fù)產(chǎn)技術(shù)，修井和復(fù)產(chǎn)的成功率均達(dá)到100%，而且施工周期短，氣井產(chǎn)量均得以不同程度提高。

1 選井條件分析

綜合考慮氣井的地質(zhì)特征、開發(fā)特征以及井筒條件、地面集輸條件等因素，擬定維護(hù)目標(biāo)井的基本選井條件：

(1) 地質(zhì)條件。儲(chǔ)層物性好，滲透率大于5×10-3μm2，孔隙度介于5%～10%。

(2) 壓力條件。地層壓力系數(shù)小于0.5。

(3) 井筒條件。油管服役時(shí)間大于10 a，或是在油套管腐蝕檢測(cè)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)有生產(chǎn)管串(油、套管)腐蝕、穿孔等現(xiàn)象，直接影響氣井的正常生產(chǎn)，向井筒注暫堵劑時(shí)不會(huì)發(fā)生油管斷落現(xiàn)象。

(4) 生產(chǎn)情況。氣井有一定的剩余儲(chǔ)量及較大的開發(fā)潛力，在修井前日產(chǎn)量為5×104～10×104m3，生產(chǎn)壓差小于2 MPa，且不產(chǎn)氣田水。

(5) 地面工藝條件。地面工藝流程完善，有壓縮機(jī)進(jìn)氣接口，利于快速?gòu)?fù)產(chǎn)。

2 維護(hù)及復(fù)產(chǎn)方案論證

低壓高滲無(wú)水氣井的維護(hù)及復(fù)產(chǎn)方案主要包括暫堵方案、解堵方案和復(fù)產(chǎn)方案。

2.1 暫堵方案

為了防止含硫天然氣進(jìn)入井筒甚至竄出地面，以保證施工作業(yè)的安全，一般采用壓井法和封堵法實(shí)施暫堵。

由于低壓高滲無(wú)水氣井壓力系數(shù)小于0.5，所以，無(wú)論采用何種壓井液，漏失現(xiàn)象均難以避免。漏失的最終結(jié)果必然造成氣層傷害，這對(duì)氣井復(fù)產(chǎn)非常不利。因此，不推薦采用壓井法。

封堵法又分為機(jī)械封堵法和暫堵劑封堵法。機(jī)械封堵法是一種有效的方法，但卻不能滿足管柱起下的技術(shù)要求，因此不適用。那么，暫堵劑封堵法成為此類井封堵作業(yè)的最佳選擇。

常用的暫堵劑類型[7]有緩交聯(lián)弱凝膠暫堵劑體系、中強(qiáng)度暫堵體系和高強(qiáng)度暫堵體系。其中，高強(qiáng)度暫堵體系具有強(qiáng)度大、耐溫性好、成膠可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可耐140 ℃的高溫，可以與中強(qiáng)度暫堵劑體系相配合，以封堵埋藏深、溫度高、漏失嚴(yán)重的地層。在井筒中該體系能形成類似液體封隔器的膠塞，有效封隔地層流體，在高滲低壓氣井暫堵壓井作業(yè)中效果顯著。

在此，以暫堵劑的基本配方為基礎(chǔ), 根據(jù)不同低壓氣井的不同參數(shù)(如井深、井溫、井身結(jié)構(gòu)、地層壓力、地層流體等), 提出具有針對(duì)性的技術(shù)要求，如暫堵劑的用量、成膠性能、破膠時(shí)間的控制、破膠方法的確定等。從滿足施工效果和經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，暫堵劑的用量不宜過(guò)多，以防止暫堵劑過(guò)多地漏入地層，造成地層傷害。暫堵劑在井筒內(nèi)形成的液柱壓力約高于地層壓力即可。從低壓氣井的暫堵效果情況來(lái)看，暫堵劑用量宜控制在10～50 m3。

2.2 解堵方案

低壓高滲無(wú)水氣井生產(chǎn)壓差小，不產(chǎn)水，所以氣層傷害程度一般并不高。酸化設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括：儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)、 酸化增產(chǎn)措施選擇、 酸液和添加劑的選擇、施工方案設(shè)計(jì)、酸化效果評(píng)價(jià)等。其中，酸液的濃度根據(jù)酸液配方來(lái)確定，酸液配方通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲得，室內(nèi)試驗(yàn)包括溶蝕試驗(yàn)、配伍試驗(yàn)、緩蝕試驗(yàn)和巖心傷害試驗(yàn)。

酸液用量是根據(jù)處理半徑、油層厚度和油層有效孔隙度來(lái)確定：

V=πR2hφ

(1)

式中：V—— 酸液用量，m3；

R—— 酸化半徑，m；

h—— 油層厚度，m；

φ—— 油層有效孔隙度，%。

其中，h、φ可從井史資料中查得； 酸化半徑R通常根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值，R應(yīng)大于傷害污染半徑。

考慮到地面流程恢復(fù)需要一定時(shí)間，通常選用有一定緩速能力、作用距離稍長(zhǎng)的解堵酸化工藝[13-14]，每米解堵距離的酸液用量為1.0～1.5 m3。

2.3 復(fù)產(chǎn)方案

常用的低壓井復(fù)產(chǎn)方法有氣舉、液氮?dú)馀e、連續(xù)油管氣舉等[15-16]。這些方法對(duì)產(chǎn)水井、低滲井或其他類型井的復(fù)產(chǎn)行之有效，但用于低壓高滲無(wú)水氣井的復(fù)產(chǎn)并非有效或經(jīng)濟(jì)。在此推薦的方法是，采用車載壓縮機(jī)向氣層注氣、開井生產(chǎn)。這種方法用于西南油氣田地區(qū)尚屬首例。

利用車載壓縮機(jī)將高壓天然氣通過(guò)油管或套管注入氣層。注氣量應(yīng)確保進(jìn)入井筒或地層的流體被氣體推入地層中，實(shí)現(xiàn)注入氣與地層天然氣的有效溝通，從而實(shí)現(xiàn)依靠氣層天然氣實(shí)現(xiàn)順利排液復(fù)產(chǎn)的目的。根據(jù)多口氣井注氣經(jīng)驗(yàn)，注氣量一般大于20×104m3即可。當(dāng)完成標(biāo)定注氣量后，停止注氣，由排液管線放空排液或倒入生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)氣井順利復(fù)產(chǎn)。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 氣井概況

以TS11井、LH2井為例，TH11井巖層為云質(zhì)灰?guī)r砂屑巖針孔云巖，LH2井巖層為深灰褐色灰?guī)r鮞灰?guī)r。這2口井均表現(xiàn)出地層壓力系數(shù)低、滲透率大、產(chǎn)氣量高且不產(chǎn)水的地質(zhì)特征，均產(chǎn)凝析水，采用高強(qiáng)度暫堵體系進(jìn)行維護(hù)和復(fù)產(chǎn)。表1所示為TS11井、LH2井的井況。表2所示為TS11井、LH2井的工況。

表1 TS11井、LH2井的井況

表2 TS11井、LH2井的工況

注：復(fù)產(chǎn)率=維護(hù)作業(yè)后的產(chǎn)量維護(hù)作業(yè)前的產(chǎn)量×100%。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及復(fù)產(chǎn)效果分析

3.2.1 TS11井維護(hù)及復(fù)產(chǎn)效果分析

TS11井維護(hù)作業(yè)前期采用大量清水壓井，漏失嚴(yán)重，累計(jì)注入KCl壓井液高達(dá)900 m3，未能成功壓井。之后，采用暫堵劑47 m3實(shí)施暫堵，僅用時(shí)3 d就完成了壓井任務(wù)，暫堵效果顯著。進(jìn)行酸化解堵后，因恢復(fù)地面流程導(dǎo)致施工暫停8 d，復(fù)產(chǎn)初期先利用該井自身能量放噴時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10 d，但未能實(shí)現(xiàn)成功復(fù)產(chǎn)。之后，采用車載壓縮機(jī)向井筒注氣開井復(fù)產(chǎn)，累計(jì)注氣量為38×104m3，用時(shí)3 d即復(fù)產(chǎn)成功，復(fù)產(chǎn)率達(dá)75%。

在該井注氣期間，油壓、套壓出現(xiàn)3次異常上升，反映了3次受阻現(xiàn)象(見圖1)，說(shuō)明壓井液的大量漏失以及酸化作業(yè)中殘酸長(zhǎng)期滯留于井周產(chǎn)層，造成了污染與阻塞。通過(guò)連續(xù)大量注氣，可實(shí)現(xiàn)地層解堵，同時(shí)提供了氣井連續(xù)帶水的供給氣源，對(duì)井筒與井底積液外圍氣藏氣源的有效連通起到了搭接促進(jìn)作用，利于氣井穩(wěn)定生產(chǎn)(見圖2)。

圖1 TS11井2014年車載壓縮機(jī)注氣曲線

圖2 TS11井2014年生產(chǎn)曲線

3.2.2 LH2井維護(hù)及復(fù)產(chǎn)效果分析

在總結(jié)TS11井修井復(fù)產(chǎn)成功的基礎(chǔ)上，針對(duì)LH2井優(yōu)化細(xì)化了修井復(fù)產(chǎn)工藝。優(yōu)先采用40 m3暫堵劑壓井，有效壓穩(wěn)地層，減少氣體與壓井液的置換，成功率達(dá)100%，僅用時(shí)4 d即完成壓井任務(wù)，縮短了工期。更換原井管柱后采用了膠凝酸進(jìn)行酸化，同時(shí)完成了地面排液管線的連接，隨后立即使用車載壓縮機(jī)注氣，注氣壓力平穩(wěn)(見圖3)。累計(jì)注氣量為21.6×104m3，注氣后解除了近井地帶的堵塞污染，開井排液僅用時(shí)1 d即成功復(fù)產(chǎn)，復(fù)產(chǎn)率達(dá)122%，增產(chǎn)效果顯著(見圖4)。

圖3 LH2井井車載壓縮機(jī)注氣曲線圖

圖4 LH2井生產(chǎn)曲線圖

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)低壓高滲透無(wú)水氣井，采用暫堵劑堵漏壓井、解堵酸化和壓縮機(jī)向地層注氣，以實(shí)現(xiàn)維護(hù)及復(fù)產(chǎn)，這是保持老井產(chǎn)能的有效方法?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，暫堵劑能封堵地層流體，防止壓井液大量漏入地層，對(duì)氣層進(jìn)行保護(hù)，降低了氣井修井難度，縮短了修井周期。在酸化前應(yīng)恢復(fù)地面流程，且車載壓縮機(jī)、儀表車等施工車輛必須到場(chǎng)。酸化后及時(shí)采用壓縮機(jī)注氣返排，對(duì)地層解堵的同時(shí)提供了氣井連續(xù)帶水的供給氣源，對(duì)井筒與井底積液外圍氣藏氣源的有效連通起到了促進(jìn)作用，提高了氣井復(fù)產(chǎn)的成功率。