氣藏水平井分段酸化完井一體化工藝管柱

許國文

（大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453） ①

氣藏水平井分段酸化完井一體化工藝管柱

許國文

（大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）①

氣藏水平井的水平井段長，穿越多個油氣層，非均質(zhì)性嚴重，不同位置泥漿浸泡時間不同，污染程度也不同。常規(guī)分段酸化工藝存在施工段數(shù)少、周期長、費用高、多次壓井造成二次污染等問題。研制了氣井不動管柱分段酸化完井一體化工藝管柱，該工藝管柱耐溫110℃，耐壓70MPa，通過投球、加壓打開噴砂器滑套，可實現(xiàn)5個層段分段酸化施工。該管柱可作為完井管柱直接進行生產(chǎn)，減少壓井作業(yè)的次數(shù)，降低壓井液對儲層的二次污染，有效提高單井產(chǎn)能。

氣藏；水平井；分層酸化；完井；管柱

與傳統(tǒng)直井開采方式相比，水平井可大幅度增加泄油面積，快速高效開發(fā)新油氣田［1］，因此得到廣泛應用。由于水平井自身的特性，儲層暴露面積大，在鉆井、完井、壓裂及注采過程中鉆井液和完井液對儲層的污染程度較直井更嚴重［2－4］，導致投產(chǎn)井產(chǎn)能很快下降。酸化是油氣井增產(chǎn)的一項重要措施［5］，但是，水平井水平段較長，穿越多個油氣層，且非均質(zhì)性嚴重，不同位置泥漿浸泡時間不同，污染程度也不同；氣井還存在壓力高、含硫化氫等情況，對井下作業(yè)提出了更高的技術要求。如果用常規(guī)方法對油氣層進行分段酸化，需要進行多次施工，周期長，費用高，多次壓井還會造成二次污染。因此，有必要研究氣藏水平井不動管柱多段酸化完井一體化工藝管柱，根據(jù)儲層巖性、物性以及污染程度，將井筒分成若干段，進行均勻布酸，達到增產(chǎn)的目的。酸化后可直接作為完井管柱進行生產(chǎn)，具有保護上部套管，進行生產(chǎn)測試的功能。管柱有井下自動關閉裝置，在生產(chǎn)設施發(fā)生意外或遭遇不可抗拒的自然災害時，能緊急關閉，防止井噴，保證油氣井的生產(chǎn)安全。

1 國內(nèi)氣藏水平井酸化完井現(xiàn)狀

目前國內(nèi)水平氣井酸化主要工藝有：機械轉(zhuǎn)向技術；化學微粒暫堵劑分流酸化技術；水力噴射酸化技術；全井籠統(tǒng)酸化技術；連續(xù)油管酸化技術［6］。最常用的工藝是全井籠統(tǒng)酸化和連續(xù)油管酸化技術。

1.1 全井籠統(tǒng)酸化

全井段籠統(tǒng)酸化雖然有一定的增產(chǎn)效果，但增油量及有效期均不能達到要求，這主要是因為全井段籠統(tǒng)改造，高低滲透層處于同一壓力系統(tǒng)，無法均勻布酸，酸液存在指進現(xiàn)象，施工針對性不強，且酸化處理強度無法控制，如果強度過大，還會造成巖石骨架坍塌，影響油氣井的正常生產(chǎn)。

1.2 連續(xù)油管酸化

常用的連續(xù)油管注酸方式有3種：連續(xù)油管拖動酸化；連續(xù)油管與擴張式封隔器分段注入；連續(xù)油管沿井筒在處理區(qū)段交替注入酸液段塞和暫堵劑段塞［7］。連續(xù)油管酸化工藝對高滲透率的砂巖地層進行基質(zhì)酸化處理已經(jīng)證明是十分成功的，但是由于施工費用高、工序繁瑣，且注酸排量受到油管內(nèi)徑的限制，所以也限制了其進一步應用。

2 不動管柱多段酸化完井一體化工藝管柱

2.1 管柱結(jié)構(gòu)［8－9］

該工藝管柱由安全接頭、反洗井閥、水力錨等組成，結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 分段酸化完井一體化工藝管柱結(jié)構(gòu)

2.2 工藝原理

管柱下到位后，在井口加壓坐封Y341－114型封隔器，卸壓后下放管柱檢驗封隔器坐封狀況。酸化施工時，井口注入酸液，憋壓打開底部彈簧噴砂器（壓力滑套），利用噴砂器的節(jié)流作用使擴張式封隔器坐封，即可對第1層段進行酸化施工；第1層酸化結(jié)束后，井口投入密封球，憋壓打開上層彈簧噴砂器滑套，滑套下行密封已處理層段，然后對第2層段進行酸化施工；依次重復上述動作即可完成上部其他各層段的酸化施工。施工結(jié)束后投球打開連通器，使油套連通，平衡油套壓力，有利于擴張式封隔器和水力錨回收，同時建立了殘酸返排和油氣流入的通道。酸化后該工藝管柱可作為完井管柱直接用于生產(chǎn)。

2.3 各工具功能

1） 流動短節(jié) 是1根壁厚大于油管的短節(jié)，用來延緩完井管柱紊流位置的沖蝕破壞。

2） 井下安全閥 遇緊急情況時，可在井下關井。

3） 安全接頭 起管柱時，一旦上提載荷過大，可實現(xiàn)丟手，起出工具串以上油管。

4） 反洗井閥 作為酸化前替噴、酸化后氣舉、動管柱時壓井等作業(yè)的循環(huán)通道。

5） 水力錨 能有效減少管柱蠕動，提高了封隔器的承壓性能和密封性能。

6） Y341－114型可取封隔器 保護目的層以上套管，分隔油層，是完井管柱中的重要工具。

7） 連通器 酸化后投球打開，作為油氣進入油管生產(chǎn)的通道。

8） 彈簧噴砂器 是封隔器坐封后酸液進入目的層的通道，其中帶套噴砂器需投球打開，壓力滑套噴砂器在一定壓差（大于封隔器坐封壓力）下打開。

9） K344－110型封隔器 分隔目的層，實現(xiàn)分段酸化。

2.4 工藝特點及技術指標

1） 不動管柱可實現(xiàn)5個層段的分段酸化施工。

2） 工藝管柱耐溫110℃，耐壓70MPa。

3） 管柱可滿足酸化前反替、酸化后氣舉、測試、動管柱時壓井等作業(yè)施工要求。

4） 該管柱能夠滿足氣井生產(chǎn)對油管、套管的防腐蝕要求，在酸化后可直接作為氣井完井管柱用于生產(chǎn)，實現(xiàn)酸化完井聯(lián)作，可縮短完井周期，降低作業(yè)成本，同時減少氣井作業(yè)次數(shù)，降低作業(yè)對儲層的傷害及施工風險。

3 室內(nèi)試驗情況

3.1 Y341型封隔器油浸耐溫和耐壓試驗

Y341型封隔器采用3膠筒設計，上肩部安裝有軟金屬全保護傘［10－11］，在溫度為180℃的350SN導熱油介質(zhì)中浸泡12h。然后將膠筒下入內(nèi)徑為?121.4mm的試驗套管內(nèi)進行單向承壓試驗，套管內(nèi)介質(zhì)為350SN導熱油，介質(zhì)溫度為120℃。首先在膠筒下端施加壓力80MPa，保持壓力穩(wěn)定30 min。然后升壓至90MPa，保持壓力穩(wěn)定60min，期間補壓2次。最后升壓至98MPa，保持壓力穩(wěn)定30min，期間補壓2次（如表1）。

表1 Y341－114型封隔器膠筒油浸試驗數(shù)據(jù)

試驗表明：Y341型封隔器膠筒的耐溫性能滿足180℃使用環(huán)境的需要，膠筒的承壓性能達到100 MPa指標。浸后膠筒外觀完好，最大殘余變形僅為2.2%。

3.2 K344型封隔器油浸耐溫和耐壓試驗

K344型封隔器膠筒采用鋼絲內(nèi)囊結(jié)構(gòu)，上下肩部裝有軟金屬半保護傘，肩部浸前外徑105mm。地面連接好工具后，下入內(nèi)徑為?124.3mm試驗套管內(nèi)油浸，浸泡介質(zhì)為350SN導熱油，加溫至110℃浸泡24h，然后進行疲勞加壓試驗。試內(nèi)壓70 MPa，穩(wěn)壓5min，疲勞5次后膠筒完好，然后升壓至80MPa，膠筒未爆破（如表2）。

試驗表明：K344－110型封隔器膠筒回收較好，鋼體無變形，承壓70MPa、5min、5次，膠筒殘余變形率只有4.2%。該封隔器完全滿足水平井酸化施工的耐溫、耐壓要求。

表2 K344－110型封隔器膠筒油浸試驗數(shù)據(jù)

4 管柱起下通過能力分析

設該井造斜段允許通過的井下工具最大長度為L（如圖2），則

式中，R為造斜段最小曲率半徑，mm；D為井身最小曲率半徑處的套管內(nèi)徑，mm；d為井下工具串最大剛性外徑，mm。

做施工設計時，可先根據(jù)式（1）求出井身最小曲率半徑允許通過的井下工具最大長度，以預測是否會發(fā)生中途遇卡，防止事故發(fā)生。

圖2 管柱通過能力分析

5 現(xiàn)場應用效果

2011－07應用氣藏水平井分段酸化完井一體化工藝管柱對大慶徐深氣田X井進行了分段酸化施工，施工情況如下：

1） 地質(zhì)概況 X井位于升平構(gòu)造，孔隙度在0.6%～19.8%，平均6.17%，滲透率在0.002× 10－3～12.7×10－3μm2，平均0.42×10－3μm2，屬中孔、低滲儲層。

2） 施工過程 井口加壓坐封Y341型封隔器后，繼續(xù)憋壓至10MPa，底部噴砂器壓力滑套打開；投球滑套打開壓差14～15MPa，通過2次投球?qū)崿F(xiàn)3段分段酸化。整個施工過程共注入酸液220m3，酸液擠注壓力下降幅度達到9MPa。酸化施工結(jié)束后酸化管柱作為生產(chǎn)管柱直接進行生產(chǎn)。

3） 酸化后效果 X井酸化前無阻流量3 500 m3／d，酸化后初期試氣產(chǎn)量達到60 000m3／d，獲得了較好的增產(chǎn)效果。

氣藏水平井分段酸化完井一體化工藝技術在該井的成功應用，為大慶油田氣藏高效開發(fā)提供了一項重要的增產(chǎn)改造技術手段。

6 結(jié)論

1） 氣藏水平井分段酸化完井一體化工藝管柱的施工針對性強，可實現(xiàn)強制分段，有效地控制水平段不同層位的酸化處理強度，達到了均勻酸化的目的，實現(xiàn)最佳的解堵效果。

2） 管柱中各工具串長度短，最大長度2.2m，有利于順利通過造斜段，降低了管柱遇卡的風險。

3） 管柱施工效率高，通過在井口投球的方式依次打開噴砂器滑套，不動管柱可實現(xiàn)5個層段的酸化處理。

4） 采用低密度密封球，使球在水平段更容易被酸液攜帶，從而提高了滑套開啟的可靠性，施工結(jié)束后有利于球的返排。

5） 該工藝管柱具有循環(huán)壓井和殘酸返排的功能，根據(jù)施工需要，可從套管注入壓井液打開反洗井閥進行循環(huán)壓井。酸化后投球打開連通器可立即進行殘酸返排，減少殘酸在儲層停留的時間，避免對儲層帶來二次污染。

6） 酸化施工結(jié)束后可作為完井管柱直接進行生產(chǎn)，減少了壓井對儲層造成的傷害。

［1］ 宗文明，馬常軍.水平井的應用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010（8）：218－220.

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［3］ 劉 猛，董本京，張友義，水平井分段完井技術及完井管柱方案［J］.石油礦場機械，2011，40（1）：28－32.

［4］ 朱正喜，李永革.水平井裸眼完井分段壓裂技術研究［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：44－47.

［5］ 賴文洪，楊 健.膠束酸酸化工藝在川南氣田應用實踐［J］.鉆采工藝，1998，21（2）：76－78.

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Staged Acidizing and Completion Integrate Technology String of Horizontal Well in Gas Reservoir

XU Guo－wen
（Production Engineering and Research Institute，Daqing Oilfield Limited Company，Daqing163453，China）

The horizontal section of horizontal well in gas reservoir is long，through multiple reservoirs，and always has serious heterogeneity.The degrees of pollutionarealsonotthesameindifferent positions as drilling fluid soaked.Conventional methods of staged acidizing have the disadvantage of few construction zones，long construction period，high cost，and repeatedly killing well would cause secondary pollution.So we researched a technology of integration string of staged acidizing and completion.The string can resist 110℃，70MPa，and achieve 5sections’acidizing through dropping ball to open the sleeves.The acidizing string can be used for production directly after the operation is completed，which reduced the damage to the reservoir caused by killing fluid，and improved well productivity effectively.

gas reservoir；horizontal well；separate layer acidizing；well completion；pipe string

1001－3482（2012）04－0089－04

TE925.3

B

2011－11－22

許國文（1984－），男，四川資陽人，2007年畢業(yè)于西南石油大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事分層開采工藝及配套工具的研究及推廣工作，E－mail：xuguowen＠petrochina.com.cn。