元壩氣田高含硫氣井井筒堵塞物分析及解堵劑優(yōu)化研究

楊云徽　曹廷義

摘? 要：元壩氣田自2014年底正式投產(chǎn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了井筒堵塞現(xiàn)象。通過地面流程堵塞物成分分析與堵塞物來源研究，針對性地研制了一種以溶劑油為主的高溶蝕有機(jī)解堵劑。該解堵劑在元壩2X現(xiàn)場應(yīng)用效果較好，產(chǎn)量、油壓得到恢復(fù)，累計(jì)天然氣增產(chǎn)超過0.8×108m3，取得了一定的效果和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：井筒堵塞;有機(jī)物;有機(jī)解堵劑;無機(jī)解堵劑

中圖分類號：TE377? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）34-0114-02

Abstract： Since Yuanba gas field was put into production at the end of 2014， the phenomenon of wellbore blockage has appeared one after another. Through the analysis of the composition of the plugging material in the surface process and the study of the source of the plugging material， a highly corrosive organic plugging remover based on solvent oil was developed. The application effect of the plugging remover in Yuanba 2X field is good， the output and oil pressure are restored， and the cumulative increase of natural gas is more than 0.8×108m3， and certain results and economic benefits have been obtained.

Keywords： wellbore plugging; organic matter; organic plugging remover; inorganic plugging remover

引言

元壩氣田是中石化開發(fā)的第二個(gè)酸性大型氣田，是迄今為止國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)開發(fā)最深的碳酸鹽巖氣藏，主要生產(chǎn)層位為二疊系長興組氣藏。氣藏埋藏深度6300-7200m，氣藏壓力系數(shù)1.00-1.18，具有高含硫（平均5.53%）、中含二氧化碳（平均8.17%）的特征。有利儲層以白云巖、灰質(zhì)白云巖為主，孔隙度平均4.53%，滲透率幾何平均為0.34mD。儲集空間類型以粒間溶孔為主，并發(fā)育少量微裂縫，總體上屬于低孔低滲、孔隙型儲層。氣井以水平井、大斜度為主，完井方式主要有射孔完井和裸眼完井，最大深度為7971m，采用完井、酸化、投產(chǎn)一體化管柱，管柱為3 1/2"油管或與2 7/8"油管的組合，主要井下工具包括井下安全閥、循環(huán)滑套、封隔器和球座。發(fā)生井筒堵塞的完井方式主要為襯管完井或半裸眼完井。截止目前共投產(chǎn)32口井，天然氣產(chǎn)能達(dá)到40×108m3。投產(chǎn)以來已累計(jì)發(fā)生13口井27次堵塞，其中5口井8井次為水合物堵塞，通過泵注熱水、環(huán)空加熱、連續(xù)油管解除水合物堵塞;而8口井19井次為井筒復(fù)合堵塞，堵塞物呈墨黑色，并有瀝青氣味，井筒堵塞物造成氣井難以正常生產(chǎn)。氣井采用酸化解堵后有效生產(chǎn)期差異大、酸化后井筒頻繁堵塞、地面管線頻繁堵塞等現(xiàn)象日益突出，其根本原因是井筒堵塞物成分不清楚、井筒堵塞機(jī)理不明確，酸化液體針對性不強(qiáng)。為此，結(jié)合元壩氣田地質(zhì)特征、氣井的井身結(jié)構(gòu)、鉆完井方式和生產(chǎn)特點(diǎn)，開展了有關(guān)井筒堵塞的堵塞物成分分析、堵塞機(jī)理分析，并開展有機(jī)物解堵劑+無機(jī)物解堵劑+連續(xù)油管解堵工藝試驗(yàn)，在元壩2X井取得了較好的效果。

1 堵塞物形態(tài)

1.1 宏觀形態(tài)

現(xiàn)場從籠套式節(jié)流閥、分酸分離器位置分別取得了3口井堵塞物四個(gè)樣品。根據(jù)堵塞物宏觀照片可知，堵塞物前期呈黏稠的黑色膠狀物，隨著時(shí)間的增加，堵塞物逐漸呈黑色顆粒狀，含有較淡的硫化氫味道，原油味道較濃。堵塞物粒徑大小差異較大，最大堵塞物尺寸為28.10mm×9.22mm。

1.2 微觀形態(tài)

采用鏡下宏觀照相和粒徑分析，樣品呈黑色顆粒狀，形狀不規(guī)則，顆粒直徑分布在80-280μm范圍內(nèi)，粒徑中值為180.83μm，根據(jù)掃描電子顯微鏡鏡下觀察結(jié)果，發(fā)現(xiàn)樣品粒徑分布不均勻，形狀不規(guī)則，最大顆粒粒徑達(dá)400μm，部分顆粒因受到?jīng)_擊作用而磨碎成細(xì)小顆粒。

1.3 井筒堵塞物不同溫度下形態(tài)特征

在溫度依次為室溫18℃、40℃、60℃、80℃、100℃時(shí)，稱取5.0602g堵塞物樣品，在恒溫干燥箱中加熱2h后，取出堵塞物觀察其宏觀形貌。

隨加熱溫度增加，瓷坩堝底部逐漸形成黑色膠結(jié)物，堵塞物逐漸黏貼在坩堝底部，用小刀很難將堵塞物進(jìn)行剝離，不同粒徑的堵塞物逐漸溶解，溶解物表明產(chǎn)生大量氣泡。

堵塞物樣品加熱到100℃后，樣品幾乎完全融解并黏附在坩堝底部，形成凹凸不平、光滑發(fā)亮的黑色半固體物質(zhì)，氣孔較少。

堵塞物樣品加熱到120℃后，樣品處于熔融狀態(tài)，剛?cè)〕鰳悠窌r(shí)，用鑷子撥動(dòng)，其質(zhì)地柔軟，呈流動(dòng)性很差的黏稠狀物質(zhì)，表面有液化后形成的氣孔。

堵塞物樣品從120℃加熱到140℃過程中，產(chǎn)生了極其難聞的燒焦氣味。從干燥箱中取出該樣品，發(fā)現(xiàn)樣品呈完全熔融狀態(tài)，為黏稠狀黑色液體，其表面有少量的氣泡，較前面幾組實(shí)驗(yàn)，氣泡明顯減少。

堵塞物樣品從140℃加熱到180℃過程中，產(chǎn)生了極其難聞的燒焦氣味，樣品外觀形態(tài)與140℃時(shí)基本一致。

2 堵塞形成機(jī)理

2.1 油管局部變徑點(diǎn)是堵塞物形成的有利場所

根據(jù)完井方式，堵塞物從地層進(jìn)入井筒后，最先停留在井筒的水平段，然后進(jìn)入油管，賦存在油管壁，最有可能在油管變徑位置黏附，形成井筒節(jié)流，而球座和球座芯上移最可能卡在坐封球的位置，加速井筒堵塞。從元壩102-1H連續(xù)油管實(shí)際探點(diǎn)來看，堵塞點(diǎn)位置為6460m，位于球座（6534m）上方74m，因此球座之上200m到井底是堵塞物堆積的主要位置。

2.2 高黏性有機(jī)組分是井筒堵塞形成的主要原因

當(dāng)氣井生產(chǎn)時(shí)，儲層中存在的高黏性物質(zhì)（瀝青、暫堵纖維、降濾失劑等）在井筒運(yùn)移過程中，由于地溫梯度影響，運(yùn)移過程中溫度降低黏度增大，在井筒內(nèi)壁局部變徑點(diǎn)逐漸發(fā)生沉積，發(fā)生沉積后黏性物質(zhì)在井筒內(nèi)壁形成架橋。該黏稠性物質(zhì)黏附與井筒后，捕獲地層中返排出的粒徑大小為80-280μm無機(jī)物（無機(jī)垢、酸溶物、礦物碎屑、暫堵纖維等），導(dǎo)致堵塞物逐漸變大，堵塞節(jié)流效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)。

2.3 頻繁調(diào)產(chǎn)、關(guān)井操作加速井筒分級節(jié)流堵塞

元壩氣田輸送工藝采用的改良的濕氣輸送模式，由于氣體中含有大量的硫化氫，對管線存在腐蝕，因此需要定期對管線進(jìn)行清管涂膜，從而降低管道的腐蝕速率。定期的清管涂膜需要降低氣井的產(chǎn)量，因此氣井頻繁調(diào)產(chǎn)、關(guān)井作業(yè)，這些都是引起井筒激動(dòng)的關(guān)鍵動(dòng)作，井筒激動(dòng)會改變井筒的流態(tài)，氣流中攜帶的堵塞物會階段性的發(fā)生運(yùn)移→沉積→再運(yùn)移→再沉積，油管中節(jié)流堵塞位置很可能不是一個(gè)點(diǎn)，而是分段沉積堵塞、逐級節(jié)流。

3 解堵劑研究

元壩氣田采用多級暫堵交替注入分流酸化工藝，前期酸化采用的閉合酸、膠凝酸、壓裂液、滑溜水的配方。元壩氣田氣井酸壓后返排率主體在70～80%，部分酸液滯留儲層，增加了儲層流體的復(fù)雜性。本解堵劑的研究主要是前期酸壓工藝和已有的解堵工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行解堵液體優(yōu)化設(shè)計(jì)，以滿足不同堵塞類型井的解堵技術(shù)需要。

通過成分分析，堵塞物以瀝青質(zhì)為主，在酸液體系配方中增加有機(jī)物解堵劑或者瀝青質(zhì)清除劑，以溶解井筒瀝青質(zhì)復(fù)合堵塞物及井筒附近的地層。開展活性劑和有機(jī)物降解劑優(yōu)選，形成高效解堵酸配方。5%鹽酸+10%主乳化劑+0.4%助乳化劑+43%特效有機(jī)溶劑+0.1%有機(jī)鹽+10%互溶劑+4%高溫緩蝕劑+0.8%鐵離子穩(wěn)定劑+0.1%消泡劑+水。解堵劑注入井筒，油接觸管壁，酸被隔離，防止了酸對管柱的腐蝕。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

元壩2X井自投產(chǎn)以來，已分別進(jìn)行了四次常規(guī)酸化解堵，酸化規(guī)模分別是25m3、40m3、20m3、30m3，解堵后有效期最長為73天，最短僅28天。采用新研制的有機(jī)解堵劑+無機(jī)解堵劑+連續(xù)油管施工工藝，連續(xù)油管在6380m遇阻，反復(fù)開展上提下放、循環(huán)沖洗等均無法通過遇阻點(diǎn)。通過注入新研制的有機(jī)解堵劑，堵塞物迅速被溶解，連續(xù)油管順利下放至6438m（管柱底界6408m），成功解除井筒堵塞。氣井產(chǎn)量恢復(fù)到55×104m3/d左右，氣井油壓恢復(fù)到40MPa以上，截止目前已累計(jì)增產(chǎn)6000×104m3以上。

5 結(jié)束語

（1）通過堵塞物成分、來源分析，元壩氣田井筒堵塞物主要是由來自地層與入井液材料綜合形成，從而導(dǎo)致氣井段塞堵塞無法正常生產(chǎn)。

（2）采用多種方法分析堵塞物成分，并定量分析了堵塞物成分比例，考慮堵塞物中無機(jī)物與有機(jī)物所占比例，針對性研制了有機(jī)解堵劑，有效解除井筒復(fù)合型堵塞。

（3）研制的有機(jī)解堵劑、無機(jī)解堵劑配合連續(xù)油管施工，在元壩2X井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了較好的效果，為元壩氣田氣井穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐。

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