番禺30-1氣田完井誘噴返排技術(shù)
——注入鄰井氣誘噴返排的成功應(yīng)用

張自印，張玉剛，唐咸弟，李 勇，盧有軍

（中海石油<中國>有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

番禺30-1氣田完井誘噴返排技術(shù)
——注入鄰井氣誘噴返排的成功應(yīng)用

張自印*，張玉剛，唐咸弟，李 勇，盧有軍

（中海石油<中國>有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

番禺30-1氣田共有9口井，1口井為定向井，8口井均為水平井，由于井深大，水平段長，井筒內(nèi)的液量大，所以完井返排時(shí)難度大，在設(shè)計(jì)中9口井在返排清井作業(yè)，均采用注入誘噴液造一定負(fù)壓進(jìn)行常規(guī)誘噴返排，但在實(shí)際作業(yè)中有4口井按常規(guī)返排程序不成功，其中有1口井采用了連續(xù)油管注氮?dú)庵牛?口井采用注入鄰井氣助排，注入鄰井氣誘噴返排作業(yè)在該氣田完井作業(yè)中應(yīng)用的非常成功，主要介紹注入鄰井氣誘噴返排的工藝技術(shù)及誘噴原理分析。

地層壓力;清井放噴;連續(xù)油管;誘噴液;鄰井氣

1 概述

南海番禺30-1氣田是國內(nèi)海洋石油自營作業(yè)水深最深（平均水深約198.02m）的作業(yè)平臺，同時(shí)也是南海東部自營作業(yè)的第一個(gè)氣田，該氣田位于南海珠江口盆地流花07自營區(qū)塊，距惠州21-1油氣田西南約136km，距香港東南約240km，設(shè)有井槽15口，其中生產(chǎn)井9口，預(yù)留井槽6口，除1口定向井外，其余均為水平井，其中，A8h井水垂比最大為2.54，有6口水平井開發(fā)珠江組的MFS18.5儲層，MFS18.5-1有效厚度為14.2～25m，儲層物性較差，屬于低—中孔、低—中滲儲層；MFS18.5-2有效厚度為20.5～23m，它是MFS18.5中儲層物性最好的部分，屬于中孔、高滲儲層，MFS18.5儲層，原始地層壓力27.12MPa。

根據(jù)番禺30-1氣田總體開發(fā)方案及石油大學(xué)防砂優(yōu)化研究結(jié)論，結(jié)合目前海洋氣田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，定向井和所有水平井均采用8-1/2″井段裸眼下入6-5/8″優(yōu)質(zhì)篩管和盲管完井；番禺30-1氣田利用模塊鉆機(jī)進(jìn)行完井；主要完井程序有：刮管洗井，下防砂管柱，破膠，座封VGP防砂封隔器，下生產(chǎn)管柱，座封RH生產(chǎn)封隔器，替誘噴液，返排放噴。

當(dāng)前國內(nèi)外氣井誘噴返排常用的方式有：注入誘噴液造負(fù)壓誘噴、鋼絲作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)、地面注氣等。本文分別就番禺30-1氣田使用的3種不同誘噴返排方式進(jìn)行介紹和分析，著重對注入鄰井氣誘噴返排方法進(jìn)行分析介紹。

2 常規(guī)誘噴返排

下完生產(chǎn)管柱后，向管柱內(nèi)擠入低密度的誘噴液，關(guān)井待地面流程焊接好后，開井利用地層本身的能量，再結(jié)合地層流體上竄帶動(dòng)液體排出，進(jìn)行返排清井。

以A01H井的誘噴為例進(jìn)行說明，該井主要開發(fā)MFS18.5-1層位，該層原始地層壓力3890psi，地層壓力系數(shù)1.00～1.03。A01H井完鉆井深4778m（MD），2783.9m（TVD），井斜98.8°，完井防砂管柱為6-5/8″優(yōu)質(zhì)篩管，生產(chǎn)管柱為4-1/2″油管串，電子壓力計(jì)深度4066mMD，2780mTVD，誘噴液的配方為鉆井水（淡水）+2%HCS，誘噴液密度為1.0g/cm3。該井在擠注誘噴液時(shí)，地面泵壓非常低，即有倒灌現(xiàn)象，說明地層在破膠后漏失量大，管柱內(nèi)的液面低，液柱壓力小，所以有足夠的壓差，使得管柱內(nèi)的誘噴液能快速返出，返排清井期間，不斷調(diào)節(jié)油嘴大小，觀察壓力及溫度變化，返排用時(shí)11.25h后進(jìn)入生產(chǎn)流程，開井返排22.75h后交井給生產(chǎn)人員，返排期間累計(jì)排水118.5m3。隨著返排的進(jìn)行，井口及井下壓力溫度（井下壓力計(jì)位置4067mMD，2780mTVD）變化情況，如圖1和圖2所示。

3 連續(xù)油管注入氮?dú)庹T噴返排

3.1 連續(xù)油管作業(yè)應(yīng)用實(shí)例

圖1 A01H井返排作業(yè)壓力-時(shí)間曲線

圖2 A01H井返排作業(yè)溫度-時(shí)間曲線

PY30-1氣田A03H井開發(fā)MFS18.5-1層位，該層原始地層壓力3890psi，地層壓力系數(shù)1.00～1.03，氣藏溫度126℃，完鉆井深4115mMD，2731mTVD，井斜93.32°，完井防砂管柱為6-5/8″優(yōu)質(zhì)篩管，生產(chǎn)管柱為4-1/2″油管串，電子壓力計(jì)深度3575mMD，2703mTVD，以1～2桶的排量擠注誘噴液時(shí)泵壓500～720psi，所以可以知道管柱內(nèi)液面在井口附近，通過計(jì)算可知井底液柱壓力3885psi，與地層壓力基本平衡，但由于滲流阻力及管柱內(nèi)壁摩阻的原因，開井返排時(shí)，井口壓力溫度變化不大，多次開關(guān)井返排均沒有效果，所以決定采用連續(xù)油管注入氮?dú)庹T噴返排。

在連接好連續(xù)油管設(shè)備并試壓合格后，下入連續(xù)油管進(jìn)行誘噴作業(yè)，每下500ft氣舉作業(yè)一次，觀察井口返出，如氣體量較小而液體量較大，則在此位置停留，如果返出氣體量較大而液體量較少，則繼續(xù)下入，當(dāng)下入到600m深度后，注入氮?dú)馓婵兆⑷腩^以上的液體，觀察井口返出的氣量增多，認(rèn)為井有自噴能力，故停止下入，緩慢起出油管，轉(zhuǎn)入正常的返排程序，至此A03H井采用連續(xù)油管注入氮?dú)庵抛鳂I(yè)結(jié)束。

3.2 連續(xù)油管作業(yè)原理分析及相關(guān)計(jì)算

連續(xù)油管注氮?dú)鈿馀e作業(yè)主要是利用連續(xù)油管可上下連續(xù)活動(dòng)的特點(diǎn)，與制氮設(shè)備相互配合，用氮?dú)鈱⒕畠?nèi)液體替出，使油管內(nèi)液面降低，增大地層與油管內(nèi)液體之間的壓差，達(dá)到誘噴返排的目的，以激活此井產(chǎn)能。

計(jì)算摩阻損耗：

P地層=P阻+P液柱（掏空后） P阻=P地層-P液柱（掏空后）

P液柱=145×0.00981ρH

P阻=3890-0.00981×1.0×（2703-600）×145=898psi

p=P阻/D=898/(3575-600)=0.03psi/m

式中：H——氮?dú)忭斕婧蠊軆?nèi)液柱高度；

ρ——誘噴液密度；

D——壓力計(jì)所在位置井深；

p——每米管柱摩阻損耗。

由于完井作業(yè)中擠入了破膠液，這里計(jì)算忽略了滲流阻力，即可以計(jì)算出每米管柱的摩阻壓力損耗約為0.03psi/m。

本井此次采用連續(xù)油管誘噴返排清井作業(yè)，累計(jì)作業(yè)時(shí)間39h，作業(yè)費(fèi)用約104萬元。

4 注入鄰井氣誘噴返排作業(yè)

A03H井完成后，該氣田另有3口井在誘噴階段按常規(guī)的誘噴方式?jīng)]能誘噴成功，由于PY30-1氣田前期已有部分井投產(chǎn)，同時(shí)鄰井天然氣氣量足，并且投產(chǎn)井井口壓力高達(dá)2900psi，結(jié)合A03H井下連續(xù)油管至600m左右就誘噴成功，所以采用注入鄰井天然氣進(jìn)行誘噴返排，這里以A04H井為例進(jìn)行說明。

4.1 注入鄰井氣體誘噴返排的原理分析

（1）氣體排出時(shí)的慣性。當(dāng)注入氣體的壓力達(dá)到1500psi時(shí)，關(guān)閉注氣閥門，打開油嘴并調(diào)節(jié)油嘴開度，在管柱內(nèi)氣體排出的同時(shí)，由于能量釋放，通過慣性可以帶動(dòng)管柱內(nèi)誘噴液體上返。

（2）氣體排出后，管內(nèi)液柱下降，壓差變小。由于鄰井的產(chǎn)氣量足，且井口壓力大，在注入鄰井氣的過程中，隨著注入時(shí)間和注入量的增多，A04H井的井口壓力不斷上升，在注入氣體的作用下，推動(dòng)油管內(nèi)的誘噴液體，向下移動(dòng)進(jìn)入地層，當(dāng)注入氣體的氣體壓力及體足夠時(shí)，打開油嘴排除管內(nèi)氣體及部分液體后，管內(nèi)液柱被掏空，管柱內(nèi)液柱壓力減小，這樣地層壓力足夠克服液柱壓力和流動(dòng)阻力了，管內(nèi)流體在地層能量的推動(dòng)下，逐漸返出，由于地層是以產(chǎn)氣為主的，所以在地層氣體的作用下，井口壓力降低后又恢復(fù)上升，最后返排成功。

（3）地層本身的能量驅(qū)動(dòng)。注入氣體的過程中氣體推動(dòng)誘噴液向下進(jìn)入地層，管柱內(nèi)液面降低，液柱壓力就減??；氣體能量釋放時(shí)，管內(nèi)液體由于慣性會有上返趨勢；再結(jié)合地層本身具有的壓力作用，所以能夠很快且有效地完成誘噴返排作業(yè)。

4.2 注入鄰井氣體誘噴返排可行性分析

地層流體為天然氣，在氣體運(yùn)移過程中可帶動(dòng)液體上返，容易誘噴；地層壓力充足，壓力系數(shù)為1.0～1.03，誘噴液密度1.0g/cm3，作為氣源井，鄰井氣量足，壓力大；另外，鄰井連續(xù)油管作業(yè)時(shí)只掏空600m能誘噴成功，進(jìn)一步證明了通過注入鄰井氣頂替管內(nèi)液體進(jìn)入地層降低液柱壓力，達(dá)到誘噴是可行的。

4.3 注入鄰井氣體誘噴返排應(yīng)用實(shí)例

4.3.1 基本數(shù)據(jù)

A04H完鉆井深5571.88mMD，2740.57mTVD,開發(fā)層位MFS18.5-2層，氣層壓力27.12MPa，該井9-5/8″套管下至5034.59m，5-1/2″油管下深4956.9m,油管內(nèi)誘噴液液面在井口,誘噴液密度1.0g/m3,電子壓力計(jì)下深4739mMD，2685mTVD,該井井底溫度約125℃。采用鄰井AO2H井作為氣源井,氣源井能提供的最大氣舉壓力為2900psi,氣體相對密度0.654g/cm3。4.3.2 注入鄰井氣誘噴作業(yè)，井的壓力溫度變化情況

A04H井開井后，井口油壓為0psi，無液產(chǎn)出井口，從A02H井采油樹帽上接針閥和連接3/8″氣管線，連接到A04H井采油樹帽上（A04H井樹帽上裝三通針閥及壓力表），通過開關(guān)2口井采油樹相關(guān)閥門及針閥來向A04H井注入氣體，以達(dá)到誘噴返排的目的。開始給A04H井注氣至1000psi；開井1h誘噴，無液返出；關(guān)翼安全閥，第二次給A04H井注氣至1538psi，停止注氣，觀察；開井返排，油壓1450psi下降至260psi，逐漸恢復(fù)至1900psi，調(diào)節(jié)油嘴開度進(jìn)行返排，返排36.5h后，交井，清井返排期間累計(jì)產(chǎn)水149.67m3。

在注入鄰井氣體進(jìn)行誘噴返排作業(yè)中，A04H井井口及井下壓力溫度（井下壓力計(jì)位置4739mMD，2685mTVD,）變化情況，如圖3和圖4所示。

4.3.3 注入鄰井氣體的工藝流程

注入鄰井氣體的工藝流程見圖5。

圖3 A04H井返排作業(yè)壓力-時(shí)間曲線

圖4 A04H井返排作業(yè)溫度-時(shí)間曲線

4.3.4 計(jì)算氣柱長度

在開井之初井下壓力計(jì)讀出壓力為3812psi，在第二次注氣至井口壓力達(dá)到1538psi時(shí)，井下壓力為4049psi（見圖3），即在井口注氣的影響下，氣體的一部分壓力傳遞到井下壓力計(jì)位置，下面計(jì)算開井排出氣體后管柱內(nèi)掏空的長度h。

P+0.00981ρ(H-h)×145-0.03×（D-h）=4049

1538+0.00981×1.0×(2685-h)×145-0.03×（4739-h）=4049

計(jì)算出：h=803m

式中：P——為注氣后井口壓力；

ρ——誘噴液密度；

H——壓力計(jì)所在位置垂深；h——?dú)庵L度；

D——壓力計(jì)所在位置井深。

即注入鄰井氣壓力達(dá)到1538psi后，氣體推動(dòng)管柱內(nèi)液體下行了803m，當(dāng)氣體釋放后，管柱內(nèi)被掏空803m，由于液柱高度降低了，此時(shí)液柱壓力就只有1677psi左右，所以地層能量的驅(qū)動(dòng)下，就很容易進(jìn)行返排。

圖5 注入鄰井氣體的工藝流程

4.4 注入鄰井氣體進(jìn)行誘噴返排作業(yè)的優(yōu)越性

若井不能自噴返排和投產(chǎn)，必須借助外力，用連續(xù)油管注氮?dú)庹T噴，或者注入鄰井氣誘噴，兩者相比，注入鄰井氣有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小，注入鄰井氣只需要在井口區(qū)接一注入管線及閥門，即可實(shí)現(xiàn)注氣作業(yè)，當(dāng)氣量注入壓力足夠時(shí)，調(diào)節(jié)油嘴即可完成返排作業(yè)；而使用連續(xù)油管作業(yè)，需要連續(xù)油管及制氮?dú)獾却笮驮O(shè)備，并需要連接升高管及防噴管，作業(yè)工序多，風(fēng)險(xiǎn)高。

（2）作業(yè)時(shí)間短，以A04H井為例，注入鄰井氣自開井返排至交井，共用時(shí)36.5h（不占井口時(shí)間），而使用連續(xù)油管誘噴占用井口時(shí)間39h。

（3）作業(yè)成本低，使用的氣源為平臺自有的鄰井氣體，沒有氣源成本，且氣量足夠，連續(xù)油管作業(yè)需要?jiǎng)佑么罅吭O(shè)備及人員，費(fèi)用多。

（4）不占井口時(shí)間，注入鄰井氣誘噴返排，只需在井口區(qū)域作業(yè)，不影響鄰井的正常鉆完井作業(yè)，不會對項(xiàng)目的作業(yè)計(jì)劃有大的影響。

5 結(jié)論

PY30-1氣田9口井，其中3口井是通過注入鄰井氣誘噴返排，最終投產(chǎn)成功的，在安全、時(shí)效、成本等方面，使用平臺自有的鄰井作為氣源井，通過注入鄰井氣體進(jìn)行誘噴返排在該氣田的應(yīng)用非常成功。這為以后該平臺修井作業(yè)，以及新增加井的完井返排作業(yè)提供了很好的借鑒，同時(shí)也為南海東部后期開發(fā)的氣田，在完井誘噴返排作業(yè)中使用鄰井氣誘噴提供經(jīng)驗(yàn)。

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B

1004-5716(2015)08-0035-04

2014-09-01

2015-01-12

張自?。?985-），男（漢族），四川通江人，工程師，現(xiàn)從事地層測試及完井方面的工作。