井下液面監(jiān)測技術(shù)在龍鳳山氣田的應用

敖立敏，胡 娟

井下液面監(jiān)測技術(shù)在龍鳳山氣田的應用

敖立敏1，胡 娟2

（1.中石化東北油氣分公司工程技術(shù)管理部，長春 130062；2. 中石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，長春 130062）

針對龍鳳山特低滲凝析氣藏低壓氣井作業(yè)時壓井液漏失嚴重、容易造成儲層污染導致產(chǎn)能下降的問題，在作業(yè)過程中進行環(huán)空帶壓力實時監(jiān)測，及時準確掌握井下液面變化情況，計算地層壓力，通過動態(tài)壓井確保作業(yè)過程中的井下作業(yè)井控安全，減少了壓井液用量，降低了壓井液對儲層的污染，縮短了誘噴周期。為提高龍鳳山氣藏單井產(chǎn)量、提高氣藏采收率、實現(xiàn)氣藏安全有效開發(fā)提供了支撐。

低壓氣井；壓井；液面監(jiān)測；應用

龍鳳山氣田位于長嶺斷陷南部龍鳳山次凹，主要含氣層段營城組Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ砂組平均埋深3200m，平均孔隙度6.3%，平均滲透率0.13×10-3μm2，屬于特低孔、特低滲儲層；儲層壓力系數(shù) 0.85～ 1.02，地溫梯度 3.2～ 3.32℃ /100m，屬于常溫常壓系統(tǒng)；流體物性（PVT）分析顯示氣藏原始地層條件下流體為氣相，屬于近飽和高含油凝析氣藏。隨著開發(fā)的深入地層能量不斷衰減，氣藏單井需要進行小油管排液作業(yè)或挖潛措施作業(yè)才能提高單井產(chǎn)能，經(jīng)測試分析部分氣井壓力系數(shù)降至0.6，為保障井下作業(yè)井控安全所采用常規(guī)井內(nèi)灌注壓井造成大量液體漏入地層，導致儲層嚴重污染，誘噴難度大，氣井產(chǎn)能下降。為提高低壓氣井作業(yè)效果，采用液面實時監(jiān)測技術(shù)可降低壓井液漏失量，有利于氣井作業(yè)后恢復生產(chǎn)。

1 壓井作業(yè)存在的問題分析與技術(shù)對策

氣井作業(yè)通常需要在井筒內(nèi)灌滿壓井液，建立循環(huán)保障井底壓力平衡，即作業(yè)時段內(nèi)都需要控制壓井液柱在井底的動壓力最接近地層孔隙內(nèi)的流體壓力，最大程度地減少地層流體進入井內(nèi)和循環(huán)液體進入地層以避免發(fā)生井涌或井噴，保證施工作業(yè)井控安全[1-2]。而對于低壓氣井常規(guī)壓井時存在壓井液嚴重漏失的問題，不可避免的導致地層中黏土膨脹和顆粒運移，堵塞孔隙，降低滲透率，造成儲層重度污染傷害，使得氣井產(chǎn)量大幅度降低，并且極大地增加了修井施工作業(yè)的時間與難度，如前期更換管柱作業(yè)的北201-7井漏失壓井液241m3，腰深101井漏失壓井液560m3，不僅增加作業(yè)成本，同時增大誘噴復產(chǎn)難度。

低壓氣井建立循環(huán)壓井作業(yè)會導致大量壓井液進入地層，不壓井又不能有效控制井口存在井控風險。通過人工計算控制井內(nèi)壓力平衡實現(xiàn)動態(tài)壓井存在誤差大，反應慢等問題，難以達到井底動液柱壓力最接近井底地層流壓的控制目的，為保障井控安全在施工過程中多次循環(huán)壓井導致更多的漏失[3-4]。針對上述問題，采用井下液面實時監(jiān)測技術(shù)在作業(yè)過程中能及時準確掌握井下液面變化情況，較為準確計算井底壓力，利于壓井作業(yè)施工，減少壓井液漏失，提高易漏地層的井控安全性，為低壓氣井安全高效作業(yè)提供技術(shù)保障。

2 井下液面監(jiān)測技術(shù)原理

該項技術(shù)主要使用LLT-2-G型井下液面監(jiān)測儀（圖1），其工作原理是通過遠傳非接觸方式將儀器連接套管閥或防噴器與油套環(huán)空相通處，利用氮氣作動力，人工控制計算機從地面管線內(nèi)通過環(huán)空向井筒內(nèi)發(fā)出脈沖波，遇液體后脈沖波振幅發(fā)生變化，通過采集返回脈沖并對各種井下噪聲信號進行過濾，計算傳播的時間就得到了液面深度，在計算機上記錄液面深度變化實時曲線[5]。

井下液面監(jiān)測技術(shù)適用于：①井筒內(nèi)液面距井口5000m以內(nèi)，井口壓力不超過35MPa的油氣井，由于脈沖波在井筒內(nèi)傳播，也適用于水平井或大斜度定向井等井型；②安裝點至井口中心距離不大于1.5m，盡量保持直線連接；③發(fā)射器承受壓力最大不能超過2MPa；④對于噪聲太高的環(huán)境要進行屏蔽作業(yè)，要求環(huán)境噪音在本系統(tǒng)中所產(chǎn)生的電流信號不得超過5mA，實驗證明，一般現(xiàn)場噪聲不影響系統(tǒng)的測試效果；⑤設(shè)備最高充氣壓3～ 4MPa，常用1MPa左右，遇噪聲較大時要加大充氣壓力。

圖1 井下液面監(jiān)測工作原理

3 現(xiàn)場應用情況

北201-1井是龍鳳山氣田一口天然氣開發(fā)井，完鉆井深4008m，2015年5月對營城組3153.9～ 3303m井段常規(guī)測試無油氣顯示，后分三段進行卡封壓裂，直接采用壓裂管柱投產(chǎn)，平均日產(chǎn)氣43629m3，日產(chǎn)油10.71t，油壓16MPa，套壓14.5MPa。該井投產(chǎn)后壓力逐步降低，實施間歇生產(chǎn)，至2016年7月測得地層壓力系數(shù)為0.6，平均日產(chǎn)氣量9910m3，日產(chǎn)水量1t，日產(chǎn)油量2.1t，油壓7.7MPa，套壓11.6MPa，原管柱攜液能力不足，經(jīng)臨界攜液流量計算需更換φ60.3mm小油管生產(chǎn)。按常規(guī)壓井作業(yè)需要壓井液建立循環(huán)保持液面在井口處滿足井控安全，考慮到地層漏失因素及井下管柱帶3個K344封隔器（圖2），壓井施工難度大、井控風險大，參照前期施工經(jīng)驗預計需要準備400m3以上的壓井液，施工投入成本高。

圖2 北201-1井井下管柱圖

經(jīng)反復論證與綜合考慮，決定利用井下液面實時監(jiān)測技術(shù)進行作業(yè)施工，施工的關(guān)鍵在于動管柱壓井過程中監(jiān)測井下液面的平衡點位置與計算漏失速度，制定相應的補液措施確保井控安全。在起封隔器管柱過程中環(huán)空液面需要通過膠筒與套管空間進行監(jiān)測，對儀器的精度要求較高。該井作業(yè)施工前開始對油套環(huán)空和油管內(nèi)液面進行監(jiān)測，所測數(shù)據(jù)結(jié)果繪制成曲線（圖3）。壓井前環(huán)空液面在2040m，油管內(nèi)液面在1501m，選擇為密度為1.12g/cm3的KCl和復合醇醚壓井液，反擠注入30m3，正擠注入8m3后，監(jiān)測環(huán)空181～ 137m，油管內(nèi)液面 1745～ 1324m，經(jīng)分析環(huán)空內(nèi)含有氣柱，隨即進行點火放壓排氣，重新灌注壓井后井內(nèi)液面穩(wěn)定在1300m左右。為保障井控安全現(xiàn)場確定將環(huán)空液面維持在1300m，根據(jù)環(huán)空液面監(jiān)測數(shù)據(jù)如液面深度有變化則根據(jù)實際情況進行補壓井液，補液量由測試的漏失速度決定，見表1。

圖3 北201-1井液面變化曲線

表1 漏失速度計算數(shù)據(jù)表

通過液面監(jiān)測數(shù)據(jù)計算可知，隨井內(nèi)液面深度的增加漏失速度隨之降低，當液面在井口附近時壓井液漏速達9.08～ 25.4m3/h，如要在此條件下起下鉆作業(yè)，按最短施工周期2.5d計算，壓井液漏失量達400m3以上，顯然增大施工難度，不利于氣井的正常生產(chǎn)。而將液面保持在1300m附近，漏失速度0.3m3/h，在此種情況下起下鉆，只需要及時灌入少量壓井液就能保持井內(nèi)壓力平衡，起管柱過程中每次只需灌注壓井液0.2～ 0.6m3，大大減少壓井液漏入地層，下管柱過程中控制下放速度，避免出現(xiàn)管柱置換帶來的環(huán)空液面上升的問題，如出現(xiàn)井底壓力不穩(wěn)情況則及時補液或關(guān)井處置待液面穩(wěn)定后繼續(xù)施工，在下管柱過程中套管環(huán)空液面位置1269～ 1307m，油管內(nèi)液面位置1284～ 1291m，期間累計補液1m3。應用表明井下液面監(jiān)測技術(shù)既保證了井控安全又節(jié)約了生產(chǎn)成本，又有利于氣井高效生產(chǎn)，見圖4。

4 取得的成果

北201-1井歷時6天順利完成更換小油管作業(yè)，施工過程中累計入井壓井液數(shù)量86.5m3，與預測使用壓井液400m3相比減少313.5m3，相比北201-7井更換管柱作業(yè)的施工時間縮短2天，減少壓井液漏失154.5m3。北201-1井完井后采用制氮車連續(xù)氣舉誘噴，累計注氣40800m3，返出液58.49m3，測試瞬時氣量為22428m3/d，油壓穩(wěn)定6.5MPa，套壓穩(wěn)定7.8MPa，順利恢復該井生產(chǎn)。采用液面監(jiān)測技術(shù)相比常規(guī)作業(yè)可節(jié)約壓井物資材料、清水儲備、返排液回收及作業(yè)施工等直接費用約5萬元，該井一次氣舉即成功誘噴相比同類井節(jié)約施工費用約6萬元。同時，利用液面監(jiān)測技術(shù)解決了大量壓井液進入儲層的問題，避免了對儲層的嚴重傷害，有利于氣井長期高效生產(chǎn)。

圖4 北201-1井生產(chǎn)曲線

5 結(jié)論

（1）井下液面監(jiān)測技術(shù)能實時準確的測量井筒內(nèi)的液面深度，適用于低壓氣井作業(yè)施工，有利于保證井控安全，減少壓井液漏失，降低對儲層造成的傷害，為氣井作業(yè)措施效果提供保障。

（2）井下動態(tài)液面監(jiān)測技術(shù)操作簡便，現(xiàn)場適應能力強，能實現(xiàn)環(huán)空帶壓監(jiān)測，可應用于易漏失地層鉆井、試油氣、井下作業(yè)與天然氣井生產(chǎn)管理等方面，能準確掌握井下液面情況，及時制定相應的技術(shù)措施。

[1]國家能源局. SY/T 6690—2016井下作業(yè)井控技術(shù)規(guī)程[S]. 北京： 石油工業(yè)出版社， 2016.

[2]中石化安[2015]374號 中國石化井控管理規(guī)定[Z].

[3]楊健， 駱進， 冉金成， 等. 低壓氣井暫堵修井工藝技術(shù)探討[J].天然氣工業(yè)， 2007， 27（5）： 81-84.

[4]胡亮， 羅長生， 胡豐金. 司鉆法壓井問題分析[J]. 鉆采工藝，2012， 35（5）： 28-31.

[5]張建貴， 吳健， 曾祥春， 等. LLT-2型井下液面監(jiān)測系統(tǒng)的實踐應用 [J]. 石油鉆采工藝， 2010， 33（3）： 4-6.

Application of Liquid Level Monitoring Technology in Longfengshan Gas Field

AO Limin1, HU Juan2
（1. Institute of Engineering Technology, Northeast Oil and Gas Branch, SINOPEC, Changchun 130062, China;2. Exploration and Development Research Institute, Northeast Oil and Gas Branch, SINOPEC, Changchun 130062, China）

In order to resolve the problems such as heavy loss of kill liquid, easily contaminating the reservoir and resulting in the decrease of production when the operation was performed in the a low-pressure gas well of Longfengshan ultra-low permeability condensate gas reservoir, it is necessary to make the real time monitoring of annulus pressure, in time and accurately observe the changes in the downhole liquid level and calculate the formation pressure in the operation process. The application of dynamically killing well ensured the well control safety of downhole operation, reduced the amount of well control fl uid and the pollution of reservoir,shortened the induction period. This technology provides a support for improving the production rate of single well, improving the recovery of gas reservoir and realizing the safe and effective development of gas reservoir.

Low-pressure gas well; well control; liquid level monitoring; application

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.03.033

1008-2336（2017）03-0033-04

2016-12-15；改回日期：2017-05-04

敖立敏，男，1983年生，工程師，2006年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學（北京）石油工程專業(yè)，從事采油氣工程技術(shù)與管理工作。E-mail：18686608363@163.com。