采氣井負(fù)壓射孔管柱及推廣應(yīng)用

孫國(guó)海 袁沖 張廣輝 張偉

摘 要：天然氣是本世紀(jì)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的新能源，以其節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、方便的優(yōu)勢(shì)備受世界各國(guó)的關(guān)注。我國(guó)已列為二十一世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保重點(diǎn)推廣的新能源。加快天然氣的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量、節(jié)約能源具有十分重要的戰(zhàn)略意義。隨著天然氣需求量的不斷增長(zhǎng)，對(duì)地層天然氣的開(kāi)采也隨之進(jìn)入了快車道。由于天然氣埋藏在地下的封閉地層中，為了對(duì)封閉地層中的天然氣進(jìn)行開(kāi)采，可以將射孔管柱下至氣層，通過(guò)射孔管柱上的射孔槍射開(kāi)套管及封閉地層，以實(shí)現(xiàn)天然氣的開(kāi)采。正壓射孔易污染地層，使射孔后不能自噴生產(chǎn)，甚至壓死地層。常規(guī)負(fù)壓射孔需要在射孔前將套管內(nèi)射孔液面降低至合理負(fù)壓高度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不適用于井筒縱向射開(kāi)多產(chǎn)層的天然氣開(kāi)采。針對(duì)上述情況，我們提出了采氣井負(fù)壓射孔管柱優(yōu)化結(jié)構(gòu)，目前已在大港油田采油二廠地區(qū)推廣應(yīng)用，施工成功率達(dá)到了100%，并申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專利。

關(guān)鍵詞：天然氣;開(kāi)采;射孔;負(fù)壓射孔;推廣應(yīng)用;專利

1 常規(guī)氣層射孔

1.1 正壓射孔

采油二廠地區(qū)氣層射孔方式普遍采用正壓射孔的方式。由于該地區(qū)地層壓力系數(shù)相對(duì)較低，氣層壓力一般不是很高，對(duì)于井筒縱向有已射開(kāi)的層位的井，施工前一般采用密度大于等于1.0g/cm3的壓井液進(jìn)行壓井，然后進(jìn)行油管傳輸射孔作業(yè);對(duì)于空井筒的井需要射開(kāi)氣層時(shí)，一般井筒射孔液為清水，且液面在井口。相對(duì)于低壓氣層，也屬于正壓范疇。氣層正壓射孔后，一般均需進(jìn)行誘噴作業(yè)，方可自噴生產(chǎn)。目前應(yīng)用較多的誘噴方法為氮?dú)庹T噴，該方法為射孔后通過(guò)注入高壓氮?dú)鈱⒕采淇滓号懦?，降低井筒液面高度，從而使井筒壓力低于地層壓力，達(dá)到氣井自噴的目的。正壓射孔最大的缺點(diǎn)在于射孔后壓井液易對(duì)地層造成污染，甚至壓死地層。使用氮?dú)馀乓赫T噴無(wú)形中增加了開(kāi)采成本。例如：莊1501井，封層、補(bǔ)層單采氣，射孔井段1172.94-1175.94m，射孔液為清水，補(bǔ)孔后觀察4小時(shí)，油套無(wú)壓力，清水反循環(huán)洗井出口無(wú)油氣顯示。采用液氮反舉排液10方，放出井內(nèi)氮?dú)夂螅蛪荷?.2MPa，套管升至5.7MPa，自噴天然氣生產(chǎn)。

1.2 負(fù)壓射孔

常規(guī)負(fù)壓射孔，在射孔前需要將井筒壓力降至低于地層壓力，通常為降低井筒液面高度的方法降低井筒壓力，需要射孔前下入管柱，通過(guò)高壓空氣或氮?dú)膺M(jìn)行排液，將井筒液面將至一定深度。然后進(jìn)行射孔作業(yè)。該方法在二廠地區(qū)較少使用。

2 負(fù)壓管柱氣層射孔

2.1 負(fù)壓射孔管柱結(jié)構(gòu)及原理

負(fù)壓射孔管柱結(jié)構(gòu)為：射孔槍+安全槍+起爆裝置+油管1根+投棒開(kāi)孔裝置+油管4根+定位短節(jié)+油管+Y211（或Y221）封隔器+安全接頭+油管+射采聯(lián)作泵+滑套泄油器+油管（至井口）。

原理：將射孔管柱下至射孔深度，由于射孔管柱為封閉狀態(tài)，下管柱過(guò)程中，根據(jù)負(fù)壓值加入合適高度的液墊。封隔器座封，將油套環(huán)空內(nèi)液柱分隔為兩段，封隔器下部至預(yù)射層的環(huán)空壓力低于預(yù)射地層壓力，投棒點(diǎn)火射孔，此時(shí)油管、封隔器下部油套環(huán)空與射孔地層連通，由于射孔地層壓力高于油管內(nèi)液柱壓力及封隔器下部環(huán)空壓力，故地層中的天然氣進(jìn)入封隔器下部油套環(huán)空后沿油管通道噴出井口，形成自噴。若不能形成自噴，則可投入泵底閥，下入活塞，靠射采聯(lián)作泵進(jìn)行生產(chǎn)。

2.2 應(yīng)用負(fù)壓射孔管柱的施工步驟

①搬遷、安裝;②壓井：如井筒有射開(kāi)層位，則選擇合適密封的壓井液進(jìn)行壓井;③起出原井管柱;④沖砂：根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇是否沖砂;⑤通井：根據(jù)套管內(nèi)徑選擇合適的通井規(guī)通井至預(yù)射孔層位以下50m，或設(shè)計(jì)要求位置;⑥刮削試壓：選擇合適的套管刮削器，刮削至通井深度或設(shè)計(jì)要求位置，封隔器座封位置及射孔層位要求反復(fù)刮削3次以上，徹底反循環(huán)洗井后對(duì)管柱試壓21MPa，保證油管密封性;⑦套管試壓：下入封隔器對(duì)水泥返高以上套管進(jìn)行試壓，保證井筒密封性完好;⑧射孔：將負(fù)壓射孔管柱下至射孔層位，磁定位校深，座封封隔器，投棒點(diǎn)火;⑨若自噴則自噴生產(chǎn)，若不自噴則投泵底閥，下入活塞生產(chǎn)。

2.3 負(fù)壓射孔管柱應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

①使用該射孔管柱進(jìn)行氣層補(bǔ)孔，大大提高了自噴成功率;②射孔前在井筒形成負(fù)壓環(huán)境，有效防止了射孔后井液進(jìn)入地層，造成地層污染;③射孔后不用氮?dú)馀乓壕湍苄纬勺試?，?jié)約了開(kāi)采成本;④該管柱為射采聯(lián)作結(jié)構(gòu)，若不自噴，直接就可以下入活塞投產(chǎn)，節(jié)省了勞動(dòng)強(qiáng)度及成本。

3 負(fù)壓射孔管柱推廣應(yīng)用

2017年以來(lái)，采油廠積極響應(yīng)“天然氣快上產(chǎn)”的號(hào)召，圍繞氣井措施開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，改變以往的常規(guī)射孔方式，實(shí)現(xiàn)了采油廠首口采氣井負(fù)壓射孔工藝的成功。目前已在二廠地區(qū)實(shí)施6井次，施工成功率達(dá)到了100%，節(jié)約因液氮排液產(chǎn)生的費(fèi)用20余萬(wàn)元。其中，莊5-10-4井，射孔后油壓7.1MPa，自噴生產(chǎn)，日產(chǎn)天然氣3000余方。莊6-13-5井，射孔后未自噴，投泵底閥后下入活塞生產(chǎn)，產(chǎn)液8方后轉(zhuǎn)自噴生產(chǎn)，3mm油嘴，油壓9MPa，日產(chǎn)天然氣9000余方。