非常規(guī)氣井連續(xù)管作排采管柱工藝技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

王維旭，李 健，孫兆巖，盧秀德

(1中國(guó)石油浙江油田分公司外圍勘探項(xiàng)目部 2中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司)

氣井進(jìn)入生產(chǎn)中后期，井底壓力降低，產(chǎn)氣量減少，氣井?dāng)y液能力變差，原有生產(chǎn)管柱已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求[1]。特別致密氣、淺層氣、煤層氣為代表的非常規(guī)氣井地層壓力系數(shù)低的區(qū)塊，投產(chǎn)初期氣井排水不正常，需要進(jìn)行注氮誘噴，二次下連續(xù)管作排采管柱進(jìn)行生產(chǎn)。同樣，頁(yè)巖氣井經(jīng)過(guò)大規(guī)模儲(chǔ)層改造進(jìn)入正常生產(chǎn)后，產(chǎn)氣量仍具有快速遞減的特點(diǎn)，后期排水亟需解決。常規(guī)生產(chǎn)管柱需壓井，會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，嚴(yán)重影響生產(chǎn)能力。針對(duì)該情況，保護(hù)儲(chǔ)層能量的基礎(chǔ)上，提高排采速度，是最有價(jià)值的技術(shù)措施。因此，需要精簡(jiǎn)井口結(jié)構(gòu)，減少閘板等裝備的占用成本，簡(jiǎn)化施工程序，使用連續(xù)管作生產(chǎn)管柱，快速達(dá)到排液增產(chǎn)的目的。

一、工藝技術(shù)特點(diǎn)

1.技術(shù)特點(diǎn)

井口懸掛小管徑的連續(xù)油管作為排采管柱，依靠氣井自身能量，提高氣體流速，增強(qiáng)氣井?dāng)y液生產(chǎn)能力，?38.1 mm與?60 mm油管相比，臨界攜液流量降低70%。

連續(xù)管作排采管柱工藝技術(shù)大四通懸掛方式，使用蘿卜頭懸掛連續(xù)油管優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下方面：①可拆除1號(hào)總閥，有效降低采油氣樹(shù)高度，縮短作業(yè)井安裝投產(chǎn)時(shí)間,極大降低單井成本；②安裝帶壓起油管暫堵器，實(shí)現(xiàn)不壓井起下連續(xù)油管作業(yè)。

2.排采管柱試用條件分析

通過(guò)影響速度管柱排水采氣效果的主要因素分析，確定了選井條件，井口壓力2.5～4.5 MPa，攜液臨界流量(0.35～0.42)×104m3/d，沖蝕流量(4.9～6.6)×104m3/d，新井產(chǎn)量需高于攜液流量，低于沖蝕流量，下入最優(yōu)產(chǎn)量≤4×104m3/d，擬穩(wěn)定無(wú)阻流量(2～8)×104m3/d。

二、起下管柱工藝流程

1.下連續(xù)管生產(chǎn)管柱流程

1.1 井口懸掛方案

懸掛關(guān)鍵工具包括:懸掛器、可旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)、外徑79 mm和54 mm堵塞器等。井口懸掛方案包括，選用180-70雙閘板四作用防噴器作為井控裝置。油管底端連接機(jī)械暫堵、篩管、機(jī)械暫堵座組合工具。下入連續(xù)油管至預(yù)定井深，安裝懸掛器、采油氣樹(shù)，打掉機(jī)械暫堵器，快速建立生產(chǎn)通道。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)操作流程

下管施工階段，作業(yè)平臺(tái)滿(mǎn)足回接作業(yè)高度，井口裝置結(jié)構(gòu)從下到上為：油管頭+BOP+防噴管+防噴盒+注入頭，施工前、施工中、施工后對(duì)比作業(yè)面高度大幅降低。

(1)井口設(shè)備安裝，安裝法蘭，防噴器等，安裝完畢后對(duì)流程進(jìn)行試壓。

(2)連續(xù)管懸掛程序，首先，控制下管速度下油管，后割斷油管，處理連續(xù)油管上斷口，完成拉力測(cè)試；其次，連接防噴立管與防噴器，對(duì)注入頭進(jìn)行拉力測(cè)試，緩慢下連續(xù)油管。

(3)下入到位后確認(rèn)懸掛器密封有效，拆除井口設(shè)備和1號(hào)總閥，安裝采油氣樹(shù)法蘭，連接泵注設(shè)備打壓，打掉堵塞器，溝通產(chǎn)層投產(chǎn)。

2.帶壓起連續(xù)管生產(chǎn)管柱

2.1 柱結(jié)構(gòu)方案

一體化工裝向大四通內(nèi)下入油管掛，井口裝置由上至下結(jié)構(gòu)為：卡瓦連接器+打撈矛+油管掛+油管掛懸掛器+外卡瓦縣掛器+雙作用堵塞器。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)操作程序

(1)投堵塞器程序，連續(xù)油管滾筒裝載連續(xù)管用于對(duì)接井內(nèi)油管，投入堵塞器入座，驗(yàn)證堵塞器入座有效，通過(guò)壓力穩(wěn)定情況判斷是否合格。

(2)試起油管完成懸掛程序，通過(guò)懸重觀察卡瓦懸掛有效。

(3)連接安裝程序，壓制一端內(nèi)連接器，與井內(nèi)連續(xù)油管對(duì)接，后對(duì)井口試壓至合格。

三、連續(xù)管選擇分析

1.連續(xù)管試驗(yàn)分析

連續(xù)油管性能滿(mǎn)足API RP 5C7標(biāo)準(zhǔn)要求及氣井排水采氣要求[2]，國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口油管強(qiáng)度對(duì)比，國(guó)產(chǎn)油管屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為520和600,均大于進(jìn)口管強(qiáng)度，均高于API標(biāo)準(zhǔn)值,連續(xù)油管試驗(yàn)條件見(jiàn)表1，腐蝕速率見(jiàn)表2。

表1 連續(xù)管試驗(yàn)

表2 連續(xù)管腐蝕

2.臨界流速計(jì)算

2.1 臨界流速

臨界流速定義為油管中可以使液滴向上運(yùn)移的最小氣體流速[3]。低于臨界流速時(shí)，液滴下降，液相在井筒中聚集。通常認(rèn)為在井筒嚴(yán)重積液之前，氣流中液相以液滴形式被氣體攜帶；Turner等人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究得出臨界流速計(jì)算Turner關(guān)系式：

(1)

根據(jù)式(1)計(jì)算得出臨界流速：υkp=1.71 m/s。

式中:Z—?dú)怏w壓縮系數(shù)；T—熱力學(xué)溫度；vkp—臨界流速。

2.2 臨界油管內(nèi)徑

臨界油管內(nèi)徑：

(2)

在當(dāng)前井口壓力及產(chǎn)量下能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)排液的臨界油管內(nèi)徑:d=48.2mm。

通過(guò)計(jì)算：5×104m3/d的產(chǎn)量，不發(fā)生井筒積液的最大油管內(nèi)徑為48mm。假設(shè)井內(nèi)生產(chǎn)套管為?139.7 mm，井筒內(nèi)會(huì)發(fā)生積液現(xiàn)象。本次選用的?50.8 mm連續(xù)管作為完井管柱。在井口壓力16 MPa的前提下，?50.8mm連續(xù)管最小攜液流量1.36×104m3/d，臨界沖蝕流量21.8×104m3/d滿(mǎn)足該井日產(chǎn)量5×104m3作業(yè)要求，見(jiàn)表3。

表3 2.0in連續(xù)管對(duì)應(yīng)最小攜液量及臨界沖蝕流量

四、排采管柱應(yīng)用前后對(duì)比分析

1.風(fēng)險(xiǎn)要點(diǎn)分析

(1)存在防噴器不能應(yīng)急液壓剪切油管關(guān)閉井口風(fēng)險(xiǎn)。

(2)機(jī)械暫堵器座存油管生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)久后，內(nèi)壁結(jié)垢暫堵失效的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)重載卡瓦接頭安裝強(qiáng)度不足，適成連續(xù)油管落井風(fēng)險(xiǎn)。

2.控制方法

(1)使用前對(duì)防噴器上下閘板分別進(jìn)行懸掛和試壓測(cè)試，合格才能上井。

(2)從井口泵注流體對(duì)機(jī)械暫堵器座進(jìn)行沖洗，使投入式暫堵器入座。

(3)重載卡瓦接頭完成拉力測(cè)試合格，才能入井。

3.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

(1)在川南某區(qū)塊懸掛特殊四通上進(jìn)行排水采氣效果對(duì)比，攜液能力和增產(chǎn)氣量均有顯著提升(見(jiàn)表4)。

(2)速度管柱可實(shí)現(xiàn)氣井連續(xù)攜液生產(chǎn)，能有效降低日常管理維護(hù)費(fèi)用，提高采氣速度，應(yīng)用前后對(duì)比見(jiàn)表5。

表4 川南某井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

表5 速度管柱氣井應(yīng)用前后生產(chǎn)情況對(duì)比

五、總結(jié)與認(rèn)識(shí)

(1)使用油管頭大四通配帶的油管懸掛器連續(xù)油管做速度管柱，可實(shí)現(xiàn)不壓井下速度管柱，不影響正常生產(chǎn)。

(2)通過(guò)拆除井口閘板，安裝采氣樹(shù)后井口立即恢復(fù)采氣生產(chǎn)，單井節(jié)約費(fèi)用30～50萬(wàn)元，極大降低生產(chǎn)成本。

(3)完成坐封后可立即拆除閘板閥，安裝采氣樹(shù)，將原工藝的采氣樹(shù)高度從4.3 m降至2.5 m，操作更加方便。