速度管柱工藝在東海某氣井的研究與實(shí)踐

莫高武

摘 要：東海多以邊底水氣藏為主，而氣井出水一直是制約氣井產(chǎn)能及壽命的一個(gè)難題，產(chǎn)水氣井開采中后期，由于產(chǎn)層壓力下降、水量增加，往往出現(xiàn)積液不能及時(shí)排出而使產(chǎn)量降低甚至停止自噴生產(chǎn)的情況。該文介紹了速度管柱排液采氣的工藝研究以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，并從工藝和工程上進(jìn)行分析和總結(jié)，具有較好的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：速度管柱；排液采氣；井下安全閥；臨界攜液流量；油管內(nèi)懸掛器；完井

中圖分類號(hào)：TE37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

速度管柱排液采氣工藝在陸地油田已經(jīng)應(yīng)用多年，在新疆、蘇里格氣田等地均取得了良好的效果，但海上氣田與陸地?zé)o論生產(chǎn)工藝和管柱結(jié)構(gòu)方面都有較大差別，如何讓速度管柱適應(yīng)具有特殊技術(shù)要求的海上氣田還需要做大量的研究工作。

東海在速度管柱技術(shù)研究和實(shí)踐的道路上已經(jīng)摸索了近3年，目前東海已經(jīng)有兩口井成功實(shí)施了速度管柱作業(yè)，積累了很多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，該文主要對(duì)海上第一口速度管柱作業(yè)井的重點(diǎn)工作進(jìn)行了總結(jié)分析。

1 速度管柱工藝技術(shù)優(yōu)選

1.1 工藝需求背景

東海某A井于2013年9月完井，投產(chǎn)數(shù)月后開始產(chǎn)出地層水，油壓由投產(chǎn)初期的17 MPa快速下降至5 MPa，面臨停噴的威脅。為了解決該井積液?jiǎn)栴}，經(jīng)過工藝對(duì)比，速度管柱工藝相對(duì)于泡排、連續(xù)油管氣舉等工藝具有見效快、持續(xù)排液的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)選，最終優(yōu)選速度管柱作為本井的排液措施。

1.2 速度管柱工藝原理

速度管柱即改用更小直徑的生產(chǎn)管柱，增大氣體生產(chǎn)流速，從而提高攜液能力避免井底積液，速度管柱有更換小直徑生產(chǎn)管柱和直接在原生產(chǎn)管柱內(nèi)下入小直徑連續(xù)油管2種形式。后者則不需要?jiǎng)庸苤哂凶鳂I(yè)周期短、見效快、不需要壓井和作業(yè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，該文采用后者工藝方式。

1.3 速度管柱材質(zhì)的選擇

速度管柱的材質(zhì)選擇是根據(jù)地層壓力、地層溫度、氣體組分等參數(shù)，參考中海油油套管選材模板，進(jìn)行材質(zhì)選擇。

對(duì)于二氧化碳和硫化氫共存腐蝕條件下的管材選擇，應(yīng)該根據(jù)二氧化碳和硫化氫分壓參考圖1選擇。

東海某A井氣體組分中二氧化碳分壓1.02 MPa、硫化氫分壓0.689×10-4 MPa，根據(jù)圖1油套管材質(zhì)選擇圖版，選擇13Cr-L80材質(zhì)的速度管柱。

對(duì)于9Cr及以上材質(zhì)，主要是通過材質(zhì)表面的鈍化膜阻礙腐蝕過程的進(jìn)行，鈍化膜形成速度快，腐蝕速率非常低，因此De.Warrd腐蝕預(yù)測(cè)模型沒有給出9Cr及以上材質(zhì)的長(zhǎng)期腐蝕計(jì)算模型。

因此外徑2''、壁厚4.48 mm的速度管柱經(jīng)過腐蝕后滿足強(qiáng)度要求。

2 難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

2.1 懸掛方案的優(yōu)選

速度管柱作業(yè)在陸地油田已經(jīng)成熟應(yīng)用多年，作業(yè)程序簡(jiǎn)單，但引入海上油田后，由于海上油氣井都有井下安全閥，為保證井下安全閥的正常開關(guān)，速度管柱需避開井下安全閥分級(jí)下入，即井下安全閥以下至產(chǎn)層中深為第一級(jí)，油管掛至井下安全閥以上為第二級(jí)，增加了作業(yè)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)此問題，在工藝研究階段對(duì)速度管柱懸掛方式進(jìn)行了優(yōu)選，確定了安全閥以下至產(chǎn)層中深為第一級(jí)、井口至安全閥以上為第二級(jí)組合管柱形式，并通過工具選型，選擇了滿足作業(yè)條件的油管懸掛器。

2.2 速度管柱下入及切割的井控

速度管柱作業(yè)過程中，需要在井口切割油管，連接懸掛器總成，為保證切割油管時(shí)隔絕井內(nèi)壓力，下入第一級(jí)速度管柱時(shí)，在速度管柱端部安裝有剪切底座。作業(yè)結(jié)束后，通過氮?dú)獯驂杭羟械鬃?，連通地層。

由于速度管柱作業(yè)過程中，作業(yè)井處于開井生產(chǎn)狀態(tài)，連續(xù)油管下入過程中可能存在防噴盒密封失效造成天然氣泄露的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)連續(xù)油管下至預(yù)定深度后，關(guān)閉半封防噴器和卡瓦防噴器，在井口進(jìn)行油管切割及懸掛器連接時(shí)，如果油管發(fā)生滑動(dòng)，可能造成速度管柱落井的風(fēng)險(xiǎn)，作業(yè)過程應(yīng)采取手段予以控制。

2.3 誘噴方式的優(yōu)選

下速度管柱過程中，作業(yè)井處于開井生產(chǎn)階段，關(guān)于作業(yè)過程中使用的介質(zhì)將對(duì)井產(chǎn)生影響，若使用液體介質(zhì)來坐封懸掛器和剪切底座，那么速度管柱里將充滿液體，以東海某9井作業(yè)為例，產(chǎn)層中深3 300 m（垂深2 700 m），速度管柱下至3 300 m，進(jìn)行如下計(jì)算：

已知地層壓力系數(shù)：0.53，地層壓力：

P1=2700×0.53=14.31 MPa

若管柱為海水，靜液壓力：

P2=1.03×0.00981×2700=27.28 MPa

由計(jì)算結(jié)果可知，液柱壓力遠(yuǎn)大于地層壓力，井會(huì)被壓死，無法自噴，無后續(xù)氣舉手段。

如果使用氮?dú)饨橘|(zhì)剪切底座，那么速度管柱內(nèi)將充滿氮?dú)?，剪切底座后，氮?dú)獗眯箟?，速度管柱?nèi)壓力為0，此時(shí)可以依靠地層自身能量實(shí)現(xiàn)自噴生產(chǎn)。

3 施工要點(diǎn)

3.1 主要設(shè)備、工具

海上平臺(tái)速度管柱作業(yè)由于受到空間限制，所有設(shè)備均采用撬裝式，主要包括以下設(shè)備及工具：連續(xù)油管設(shè)備及速度管柱、酸化泵、氮?dú)庠O(shè)備、操作窗、油管懸掛器、剪切底座等。

3.2 海上主要施工步驟

（1）設(shè)備抵達(dá)海上平臺(tái)后，首先進(jìn)行設(shè)備吊裝、就位。

（2）組裝井口，功能試驗(yàn)，通水試壓。

（3）下入第一級(jí)速度管柱。

（4）切割速度管柱，連接懸掛器總成，懸掛器坐封、驗(yàn)封并脫手。

（5）下入第二級(jí)速度管柱。

（6）切割速度管柱，連接懸掛器總成，懸掛器坐封、驗(yàn)封并脫手。

（7）剪切底座，導(dǎo)通速度管柱與地層。

（8）恢復(fù)井口。

4 效果評(píng)價(jià)

東海某9井下入速度管柱以后，平均日產(chǎn)氣15 000 m?/d，平均日產(chǎn)液15 m?/d，每日增加產(chǎn)氣約5 000 m?，產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量穩(wěn)定，較作業(yè)前有了明顯改善，生產(chǎn)曲線如圖2所示。

速度管柱排水采氣工藝技術(shù)在該9井的成功應(yīng)用，為東海解決氣井積液?jiǎn)栴}提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)論

速度管柱排水采氣是一項(xiàng)成熟的工藝技術(shù)，是通過減少井液進(jìn)入管柱的橫截面積，增大氣體流速，降低井筒臨界攜液流量，實(shí)現(xiàn)排水采氣的目的，該項(xiàng)工藝技術(shù)在陸地油田有著豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)引進(jìn)海上油氣田，需針對(duì)海洋石油的特殊技術(shù)要求對(duì)速度管柱施工工藝進(jìn)行改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]《油氣田腐蝕與防護(hù)技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì).油氣田腐蝕與防護(hù)技術(shù)手冊(cè)（上）[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[2]趙章明.油氣井腐蝕防護(hù)與材質(zhì)選擇指南[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

[3]李元生， 李相方， 藤賽男，等.氣井?dāng)y液臨界流量計(jì)算方法研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)， 2014， 35（2）：291-294.

[4]朱慶，張俊杰，謝飛，等.渦流排水采氣技術(shù)在四川氣田的應(yīng)用[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2013（1）：37-39.

[5]劉偉.試論連續(xù)油管技術(shù)在井下作業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及思考[J]. 石化技術(shù)，2015，22（5）：134.

[6]穆林，王麗麗，溫艷軍.氣井積液動(dòng)態(tài)分布研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2005（S2）：144-146.