連續(xù)油管過油管堵水技術(shù)的研究與應(yīng)用

張杰 趙功清 趙繼 張余貴 馬俊 董愛粉

摘要：普光氣田是國內(nèi)規(guī)模最大的高含硫氣田，自2009年投產(chǎn)以來，已持續(xù)開發(fā)10余年。隨著氣田的深入開發(fā)，普光主體區(qū)塊邊底水逐步推進(jìn)，大部分邊部氣井開始見水，個(gè)別氣井水淹停產(chǎn)，氣井出水已成為影響氣田穩(wěn)定生產(chǎn)的重要因素。普光開發(fā)井均采用一體化永久式生產(chǎn)管柱，動(dòng)管柱作業(yè)難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)及作業(yè)成本高，套管內(nèi)堵水實(shí)施難度極大。為解決普光氣井堵水難題，研發(fā)了高膨脹率橋塞、耐腐蝕膠乳防氣竄水泥漿體系，形成了“過油管橋塞堵水工藝”和“連續(xù)油管拖動(dòng)注塞工藝”，并分別在P103-1、P104-3井成功應(yīng)用。過油管堵水工藝施工簡(jiǎn)單，大大節(jié)約了動(dòng)管柱堵水作業(yè)的時(shí)間與成本、提高了施工安全性，對(duì)于高酸性氣田出水井治理具有廣泛的應(yīng)用前景和較高的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高含硫氣田;堵水;不動(dòng)管柱;膨脹橋塞;防氣竄水泥

1 普光氣井出水情況及過油管堵水技術(shù)現(xiàn)狀

1.1氣井出水情況

普光氣田作為國內(nèi)目前規(guī)模最大的海相整裝高含硫氣田，自2009年投產(chǎn)以來，已平穩(wěn)生產(chǎn)10余年。普光氣田主體區(qū)塊是有限邊底水氣藏，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，地層壓力下降，地層水逐步推進(jìn)。自2012年6月P105-1H井見水以來，先后有14口井產(chǎn)出地層水。氣井產(chǎn)水量的增加嚴(yán)重威脅氣田穩(wěn)產(chǎn)，同時(shí)增加了集輸流程結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。因此，亟需開展高含硫氣井堵水技術(shù)研究，以最大限度減少地層出水，延長氣田穩(wěn)產(chǎn)期。監(jiān)測(cè)資料顯示普光主體區(qū)塊見水氣井出水層主要位于飛一二底部Ⅲ、Ⅳ層序，表現(xiàn)為邊水推進(jìn)、逐漸上淹的特征。

1.2過油管堵水技術(shù)現(xiàn)狀[3]

目前，國外過油管機(jī)械堵水技術(shù)主要主要掌握在Baker-Hughest公司、Schlum berger公司和 Weatherfordt公司。1985年，貝克休斯研發(fā)的采用連續(xù)油管輸送過油管膨脹橋塞技術(shù)就已應(yīng)用到油氣工業(yè)中;斯倫貝謝開發(fā)了過油管膨脹式錨定封隔器，能夠?qū)崿F(xiàn)密封膠筒高膨脹率下的高壓差封隔，適應(yīng)惡劣的井下工況。這些公司對(duì)其所擁有的該項(xiàng)技術(shù)實(shí)行技術(shù)封鎖，只提供服務(wù)，并且費(fèi)用非常昂貴。

國內(nèi)在過油管機(jī)械堵水技術(shù)方面研究相對(duì)滯后，個(gè)別油服公司研發(fā)了部分產(chǎn)品，但都存在一定的局限性。中原油田從80年代便已開始套管內(nèi)機(jī)械堵水的研究和應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)也較為成熟，但存在需要?jiǎng)庸苤凸ぞ卟馁|(zhì)不抗硫化氫等問題。

目前中原油田已實(shí)現(xiàn)了Φ62mm高擴(kuò)張比過油管橋塞的國產(chǎn)化研制并已完成室內(nèi)試驗(yàn)，在130℃、內(nèi)徑160mm套管內(nèi)耐壓達(dá)12MPa以上，能夠滿足過油管實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)堵水的需要，計(jì)劃在普光氣田開展堵水試驗(yàn)。

2 過油管橋塞堵水技術(shù)

2.1 不動(dòng)管柱機(jī)械堵水工藝難點(diǎn)

機(jī)械卡堵水、分層擠堵等常規(guī)堵水工藝建立在動(dòng)管柱基礎(chǔ)上，在油藏開發(fā)中研究與應(yīng)用相對(duì)較多，技術(shù)也較為成熟。但對(duì)于氣井，尤其是非均質(zhì)裂縫性碳酸鹽巖氣藏的長井段高含硫氣井中應(yīng)用極少[4]。普光氣井動(dòng)管柱作業(yè)難度大、成本高、風(fēng)險(xiǎn)高，過油管堵水工藝更適合普光氣田現(xiàn)開發(fā)階段控水，但也存在諸多難點(diǎn)：

（1）由于普光氣田井況環(huán)境惡劣，完井管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)過油管堵水工具的抗硫性能、可下入性、膨脹性能、承壓能力等提出了極為苛刻的要求;

（2）單獨(dú)依靠堵水工具無法保證井筒長期封堵效果，還需要配套易于泵注、凝固時(shí)間可控、封堵性能好、耐腐蝕的堵劑體系;

2.2 過油管橋塞堵水工藝

根據(jù)普光氣井井況，采用“過油管膨脹橋塞+水泥塞”的堵水工藝，橋塞卡封在出水段底部，橋塞以上覆灰封堵出水層段以提高堵水效果。配套井筒預(yù)處理，形成了高含硫氣井過油管堵水工藝。

3 連續(xù)油管拖動(dòng)注塞技術(shù)

“過油管膨脹橋塞+水泥塞”堵水工藝在普光103-1井應(yīng)用后取得了良好的效果，但在后續(xù)兩井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中均未達(dá)預(yù)期效果，究其原因，主要是因?yàn)榫聽顩r復(fù)雜，橋塞坐封過程存在過多不可控因素，導(dǎo)致坐封失敗。因此，開展了連續(xù)油管拖動(dòng)、多級(jí)注塞工藝技術(shù)研究。

3.1 連續(xù)油管拖動(dòng)注塞工藝難點(diǎn)

（1）普光水淹氣井出水層位多為裂縫性儲(chǔ)層且壓力系數(shù)低，在井筒內(nèi)覆灰時(shí)水泥漿易漏失，難以準(zhǔn)確把握水泥漿用量，需多次注灰，施工周期長，且灰面位置難以滿足地質(zhì)要求，堵水成功率低;

（2）連續(xù)油管泵注水泥漿過程中水泥漿與井筒內(nèi)液體易發(fā)生混漿，無法形成實(shí)心塞導(dǎo)致封固質(zhì)量差;

（3）完成注水泥塞后，往往需要對(duì)剩余儲(chǔ)層進(jìn)行二次改造，酸壓（化）施工對(duì)水泥塞強(qiáng)度要求較高，酸液也會(huì)對(duì)水泥塞表面造成腐蝕，最終導(dǎo)致封堵效果變差甚至失效。

3.2 防氣竄、耐腐蝕長效堵劑

針對(duì)連續(xù)油管拖動(dòng)注塞工藝難點(diǎn)，研發(fā)了流變性好、抗CO2、H2S以及酸液腐蝕的防氣竄、防漏失膠乳水泥漿體系。加入膠乳及微硅的水泥石經(jīng)過抗壓實(shí)驗(yàn)后不易產(chǎn)生裂縫，即使有裂縫產(chǎn)生也不易擴(kuò)展，抗壓強(qiáng)度最高，抗壓強(qiáng)度均大于 21 MPa。不加膠乳及微硅的水泥石抗壓強(qiáng)度最低，而未加膠乳的水泥石經(jīng)過抗壓實(shí)驗(yàn)后已裂成了很多小碎塊。說明加入膠乳及微硅的水泥石具有良好的韌性及抗沖擊性能。而其他三種體系不具備足夠的韌性及抗沖擊性能。在 H2S 15%、CO2 8%、150℃條件下，膠乳水泥石腐蝕前后強(qiáng)度大于21MPa，滲透率小于12×10-6um2，腐蝕深度小于2mm/a。

3.3 連續(xù)油管拖動(dòng)注塞工藝

針對(duì)地層壓力系數(shù)低、水泥漿漏失嚴(yán)重等問題，為保障堵水效果，優(yōu)化了連續(xù)油管拖動(dòng)注塞堵水工藝。

（1）先在設(shè)計(jì)封堵井段注凝膠塞，減小后續(xù)注塞時(shí)水泥漿向地層裂縫-孔隙的漏失，為后續(xù)注水泥塞奠定基礎(chǔ)，。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)“連續(xù)油管多級(jí)注塞”工藝，采用分級(jí)注塞，降低連續(xù)油管施工摩阻及水泥漿液柱壓力引起的漏失風(fēng)險(xiǎn)。先打底塞起到承托、隔離作用，落實(shí)底塞灰面后，繼續(xù)覆灰，確保塞面位置。

4 應(yīng)用情況及效果分析

4.1過油管膨脹橋塞堵水

在普光氣田P103-1井集成應(yīng)用“過油管橋塞+水泥塞”堵水技術(shù)，采用連續(xù)油管下入高膨脹比橋塞，坐封于出水井段以上，再泵注防氣竄水泥漿打水泥塞堵水，成功恢復(fù)氣井生產(chǎn)。該井復(fù)產(chǎn)后油壓穩(wěn)定在15.5MPa，日產(chǎn)氣量約15×104m3，日產(chǎn)水量約30m3，與堵水前日產(chǎn)水量300 m3相比顯著降低，過油管堵水效果顯著，同時(shí)開創(chuàng)了國內(nèi)高含硫氣井堵水的先例，為高含硫氣田開展類似作業(yè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

4.2 連續(xù)油管拖動(dòng)注塞堵水

普光氣田P104-3井2017年3月因產(chǎn)水量過大停產(chǎn)關(guān)井。停產(chǎn)期間采用泡排、氮舉等措施亦未成功復(fù)產(chǎn)。針對(duì)前期復(fù)產(chǎn)過程中過油管打水泥塞漏失嚴(yán)重、水淹層水鎖嚴(yán)重，無法復(fù)產(chǎn)難題，2018年7月實(shí)施連續(xù)油管拖動(dòng)注塞堵水、深穿透射孔措施后實(shí)現(xiàn)復(fù)產(chǎn)。與堵水前日產(chǎn)水量375m3相比顯著降低，目前油壓16.4MPa，日產(chǎn)氣量14.2×104m3，日產(chǎn)液2.84m3。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）應(yīng)用“過油管膨脹橋塞+水泥塞”堵水工藝首次在普光高含硫氣田成功實(shí)現(xiàn)了過油管堵水，驗(yàn)證了在邊底水氣藏開發(fā)過程中采用過油管機(jī)械堵水工藝提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度及氣藏最終采收率的可行性。

（2）形成的耐腐蝕、防氣竄、防漏失膠乳水泥漿體系有效解決了地層漏失、酸液腐蝕問題，為有效封堵出水井段奠定了基礎(chǔ)。

（3）連續(xù)油管拖動(dòng)多級(jí)注塞工藝及樹脂體系的應(yīng)用，有效避免注水泥塞過程中水泥漿大量漏失和形成混漿段，有效提高了水泥塞的膠結(jié)強(qiáng)度和封固質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]沈琛.普光高酸性氣田采氣工程技術(shù)與實(shí)踐.北京：中國石化出版社，2013.

[2]孔凡群等.普光高酸性氣田完井管柱設(shè)計(jì).天然氣工業(yè)，2011，31（9） ：76～78.