阿姆河右岸三高老井修復(fù)可行性論證

譚刻明, 張 強(qiáng), 譚 睿

(1中國(guó)石油(土庫(kù)曼斯坦)阿姆河天然氣公司 2中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司頁(yè)巖氣項(xiàng)目部)

阿姆河天然氣項(xiàng)目是中石油最大的海外天然氣項(xiàng)目，是西氣東輸主力供氣氣源之一。在第一期產(chǎn)能建設(shè)中，薩曼杰佩氣田老井修復(fù)建產(chǎn)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，B區(qū)塊主力氣田有大量的已鉆探井，且部分井測(cè)試獲得高產(chǎn)，如何在第二期產(chǎn)能建設(shè)中安全有效地利用老井修復(fù)建產(chǎn)就顯得十分重要。通過(guò)對(duì)老井基本情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，它們不僅是勘探井，在井筒的設(shè)計(jì)和套管材質(zhì)方面與開(kāi)發(fā)井的要求存在一定差距，而且它們具有“三高” 的特征(高壓、高酸性氣體分壓和高風(fēng)險(xiǎn))，在修復(fù)建產(chǎn)方面它們與薩曼杰佩氣田老井之間有明顯差別。要實(shí)現(xiàn)老井修復(fù)建產(chǎn)達(dá)到安全高效的目的，在借鑒第一期老井修復(fù)建產(chǎn)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)老井修復(fù)可行性進(jìn)行論證，分析其安全風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，從而制定合理的修復(fù)技術(shù)方案[1]。

一、阿姆河右岸B區(qū)老井特征分析

阿姆河右岸氣田B區(qū)共有131口探井，它們分布在32個(gè)區(qū)塊上，按照是否報(bào)廢和有無(wú)產(chǎn)能等情況進(jìn)行初步分類統(tǒng)計(jì)[2]，其結(jié)果是：①有37口報(bào)廢井，其中9口為地質(zhì)報(bào)廢井，28口為工程報(bào)廢井，工程報(bào)廢率高達(dá)21.4%，工程報(bào)廢比例相當(dāng)高，表明該地區(qū)工程地質(zhì)特征非常復(fù)雜，其原因?yàn)楦邏汉蛉芏?裂縫儲(chǔ)層的壓力窗口窄和存在巨厚高壓鹽膏層(局部地層內(nèi)含高壓鹽水)，易發(fā)生井漏、井噴、卡鉆等事故，在后期修井和勘探開(kāi)發(fā)施工時(shí)需要注意此問(wèn)題；②11口井進(jìn)行過(guò)中途測(cè)試，沒(méi)有獲得產(chǎn)能，也未進(jìn)行完井測(cè)試；③56口完井測(cè)試沒(méi)有獲得油氣產(chǎn)能井；④27口井測(cè)試獲得產(chǎn)能，它們分別在13區(qū)塊。為便于論證老井修復(fù)的可行性，對(duì)27口有產(chǎn)能井的基本參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知其主要特征為：①它們都屬于勘探性質(zhì)的井；②除根吉?jiǎng)e克、麥捷讓、涅列齊姆和亞希爾杰佩四個(gè)區(qū)塊上8口老井屬于正常壓力系數(shù)或異常低壓，它們的壓力系數(shù)與薩曼杰佩的相近；其余大部分區(qū)塊上老井的氣層壓力超過(guò)60 MPa、壓力系數(shù)在1.70以上、壓井液密度大于1.90 g/cm3，屬于異常高壓氣田；③產(chǎn)出的天然氣均含有一定的硫化氫和二氧化碳，計(jì)算其分壓非常高(H2S分壓：0.005～0.165 MPa， CO2分壓>1.86 MPa)，加上氣層產(chǎn)出一定量的水，具備嚴(yán)重腐蝕的條件；④采用水泥塞進(jìn)行封井，氣田沒(méi)有進(jìn)行投產(chǎn)。由于薩曼杰佩氣田屬于正常壓力系數(shù)，已經(jīng)成功修復(fù)建產(chǎn)，所以對(duì)B區(qū)主要討論“三高”探井修復(fù)建產(chǎn)的可行性，下面先從它們中選出可能修復(fù)的老井。

二、阿姆河右岸B區(qū)老井評(píng)價(jià)及選井

老井修復(fù)建產(chǎn)的評(píng)價(jià)選井需要考慮3個(gè)主要因素：①測(cè)試產(chǎn)氣量和儲(chǔ)層厚度。這是老井修復(fù)建產(chǎn)的必要條件，只有產(chǎn)氣量和儲(chǔ)層厚度均達(dá)到一定要求，老井修復(fù)后才有開(kāi)采價(jià)值[3]；②封井時(shí)間。這是老井修復(fù)建產(chǎn)的充分條件，因產(chǎn)出氣體含有酸性氣體，對(duì)井下套管有一定的腐蝕作用，加上地層對(duì)井下套管也有一定的腐蝕作用，如果老井封井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，井筒完整性可能存在問(wèn)題，無(wú)法保證修復(fù)后正常開(kāi)采[4]；③氣層產(chǎn)水量和氣/水層關(guān)系、修井工藝難度,這兩個(gè)方面決定修復(fù)建產(chǎn)的工藝難度和成本，如果修復(fù)建產(chǎn)工藝難度太大，成本太高，就沒(méi)有修復(fù)的必要[5]。通過(guò)綜合考慮這3個(gè)因素，并參考老井修復(fù)建產(chǎn)的相關(guān)文獻(xiàn)，制定一個(gè)阿姆河右岸B區(qū)老井評(píng)價(jià)選井的標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。該標(biāo)準(zhǔn)將老井分為三類，一類井不僅具有一定產(chǎn)氣量，而且采用單一的較大直徑生產(chǎn)套管，可以優(yōu)先考慮修復(fù)；其次考慮修復(fù)二類井， 三類井則不考慮修復(fù)。按照此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有產(chǎn)能27口老井進(jìn)行分類，其結(jié)果見(jiàn)表3，由表3可知,一類井有6口；二類井有10口；三類井有11口。歸屬于三類井的11口老井有三方面原因：一是試氣產(chǎn)氣量太低(低于5×104m3/d)，修復(fù)后對(duì)產(chǎn)能貢獻(xiàn)不大，沒(méi)有修復(fù)的必要性，這類井有5口(C-1、D-2、F-1、H-2和I-3)；二是老井封井時(shí)間超過(guò)35年，生產(chǎn)套管可能已嚴(yán)重腐蝕，修復(fù)后開(kāi)采存在安全隱患，沒(méi)有達(dá)到修復(fù)的充分條件，這類井有5口(H-1、H-2、H-3、I-3、J-2和J-1)；三是上部井段為?139.7 mm生產(chǎn)套管，套管內(nèi)徑小于安全閥外徑，無(wú)法安裝井下安全閥，沒(méi)有達(dá)到修復(fù)的充分條件，這類井有2口(D-1和K-1)。

表1 阿姆河右岸B區(qū)有產(chǎn)能27口老井基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

注:②表示兩層測(cè)試合計(jì)產(chǎn)量，③表示三層測(cè)試合計(jì)產(chǎn)量，④表示四層測(cè)試合計(jì)產(chǎn)量。

表2 阿姆河右岸B區(qū)老井修復(fù)評(píng)價(jià)選井標(biāo)準(zhǔn)

表3 阿姆河右岸B區(qū)老井修復(fù)評(píng)價(jià)選井結(jié)果

備注：②③④表示測(cè)試產(chǎn)氣量合計(jì)的層數(shù)。

三、阿姆河右岸B區(qū)老井井筒抗內(nèi)壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)

阿姆河右岸B區(qū)老井屬于勘探井，按照勘探井進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，只限于完成勘探目標(biāo)任務(wù)；這些井沒(méi)有按照開(kāi)發(fā)井進(jìn)行井筒的設(shè)計(jì)和選擇抗酸性氣體腐蝕的套管材質(zhì)。為此，對(duì)生產(chǎn)套管鋼級(jí)和壁厚進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇抗內(nèi)壓強(qiáng)度最小的生產(chǎn)套管進(jìn)行抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核，只有當(dāng)強(qiáng)度與內(nèi)壓力的比值達(dá)到1.1才能滿足抗內(nèi)壓強(qiáng)度要求，其結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：16口中只有3口井(I-1 、L-4和B-1)的抗內(nèi)壓屈服強(qiáng)度與內(nèi)壓力的比值小于1，這表明在內(nèi)壓力的作用下生產(chǎn)套管有可能發(fā)生破裂，沒(méi)有達(dá)到井筒完整性的要求；其余11口井的抗內(nèi)壓屈服強(qiáng)度與內(nèi)壓力的比值大于1.1，滿足抗內(nèi)壓設(shè)計(jì)系數(shù)1.1的要求。這些計(jì)算結(jié)果是基于新套管的強(qiáng)度參數(shù)，即沒(méi)有考慮套管的磨損和腐蝕導(dǎo)致套管抗內(nèi)壓的降低作用，又沒(méi)有考慮水泥環(huán)有增加套管強(qiáng)度的作用。當(dāng)年完井時(shí)井筒試壓雖然能夠滿足井筒試壓要求，但是該試壓僅能代表當(dāng)時(shí)井筒承受液體壓力的情況，且試壓時(shí)間較短。在統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)套管鋼級(jí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)套管鋼級(jí)類型多，但是以C-75為主；雖然大多數(shù)生產(chǎn)套管具有一定的抗酸性氣體腐蝕能力，但是按照現(xiàn)在酸性氣井套管材質(zhì)選擇標(biāo)準(zhǔn)，套管材質(zhì)的抗酸性氣體腐蝕級(jí)別不夠，這需要引起高度重視。部分井存在套間壓，這表明生產(chǎn)套管的固井質(zhì)量存在一些問(wèn)題。因此，在修井過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)套管腐蝕和磨損程度的評(píng)估，并利用井筒承壓試驗(yàn)確定井筒承壓強(qiáng)度的合理值，以保證修復(fù)后井筒承壓能力滿足開(kāi)采要求[6]。

表4 阿姆河B區(qū)一、二類井井筒抗內(nèi)壓評(píng)價(jià)結(jié)果

四、阿姆河右岸B區(qū)老井修井工藝難度分析

由于老井生產(chǎn)套管內(nèi)徑受限，加上高壓氣井的井控需要高密度完井液；在修井過(guò)程中可能遇到的修復(fù)工藝難題有：①鉆水泥塞的高泵壓難題,大部分老井采用?168.3 mm+?139.7 mm組合生產(chǎn)套管，在鉆水泥塞過(guò)程中需要使用?88.9 mm+?73 mm組合鉆柱，高密度鉆井液的黏切高，鉆水泥塞就可能造成泵壓長(zhǎng)期超過(guò)20 MPa以上，導(dǎo)致蹩泵和刺壞鉆桿事故，造成小井眼落魚(yú)并最終可能導(dǎo)致井眼報(bào)廢；②完井管柱下入難題,酸性氣井的完井管柱必須帶永久封隔器，完井封隔器外徑與生產(chǎn)套管內(nèi)徑168.3 mm之間單邊最小間隙僅有2.7～5.8 mm，完井封隔器外徑與生產(chǎn)套管內(nèi)徑139.7 mm之間單邊最小間隙更小2.3～3.7 mm；在高密度高黏切完井液中下入完井管柱時(shí)形成的壓力激動(dòng)大，一方面可能造成封隔器中途坐封，導(dǎo)致完井作業(yè)失敗或因井眼落魚(yú)而報(bào)廢；另一方面也可能在此條件下造成永久封隔器坐封不嚴(yán)，導(dǎo)致環(huán)空帶壓，從而導(dǎo)致酸性氣體長(zhǎng)期腐蝕生產(chǎn)套管所帶來(lái)的井筒失控的風(fēng)險(xiǎn)。高密度完井液和小井眼修井完井作業(yè)是老井修復(fù)的工藝難點(diǎn)，可能造成修井失敗或小井眼修井作業(yè)事故導(dǎo)致井眼報(bào)廢。

五、結(jié)論及建議

(1)雖然老井的井?dāng)?shù)多，但是屬于勘探井，其中有產(chǎn)能的井?dāng)?shù)非常有限，而且它們多數(shù)具有“三高”特征。

(2)按修復(fù)的必要條件、充分條件和修井工藝難度對(duì)有產(chǎn)能的老井修復(fù)可行性進(jìn)行分類，一、二和三類井?dāng)?shù)分別為：6口、10口和11口，其原因有三個(gè)方面，第一是有些井的產(chǎn)能太低，第二是封井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，第三是生產(chǎn)套管內(nèi)徑太小。

(3)為保證安全修復(fù)及開(kāi)采的正常進(jìn)行，抗內(nèi)壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)表明有3口井沒(méi)有達(dá)到要求，當(dāng)年完井時(shí)井筒試壓滿足抗內(nèi)壓要求。

(4)高密度完井液和小井眼修井完井作業(yè)是老井修復(fù)工藝難點(diǎn)，有可能造成修復(fù)失敗或小井眼修井作業(yè)事故導(dǎo)致井眼報(bào)廢。

(5)由于生產(chǎn)套管鋼級(jí)抗酸性氣體腐蝕能力不夠，封井時(shí)間較長(zhǎng)，在修井時(shí)需要重新進(jìn)行井筒試壓評(píng)價(jià)，并以此作為依據(jù)。

(6)由于B區(qū)老井為“三高”探井，井筒和井口的完整性可能存在缺陷，修井難度大。為確?！叭摺崩暇迯?fù)的安全、高效和可操作性，以標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)、以安全為核心、以增產(chǎn)增效為目標(biāo)是老井修復(fù)指導(dǎo)思想。