GM地區(qū)完井試油新技術(shù)應(yīng)用及探討

汪小平, 王 超, 黃 船

(1中石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司 2中石油川慶鉆探工程有限公司試修公司)

一、高溫條件下鉆完井液儲層保護技術(shù)

龍王廟氣藏溫度135℃～145℃，燈影組氣藏溫度145℃～160℃，均屬高溫氣藏，鉆井液對儲層近井地帶傷害嚴重，地層易漏難堵，造成試油完井井控風(fēng)險大，工藝實施難度高[1-2]，主要表現(xiàn)在：

1. 試油期間鉆井液高溫下防沉淀

經(jīng)統(tǒng)計GM地區(qū)初期勘探試油20口井測試報告，井下出現(xiàn)復(fù)雜的井主要體現(xiàn)在兩個方面：①鉆完井液在測試期間高溫下長時間靜止沉淀導(dǎo)致管柱卡埋；②管柱內(nèi)鉆完井液與地層返排氣水混合后發(fā)生沉淀堵塞流動通道。典型如MX16井，測試后堵漏，堵漏漿沉淀將下部射孔槍及部分測試工具全部卡死，打撈近2個月未果，后被迫側(cè)鉆。

2. 壓井期間鉆井液漏失帶來嚴重儲層傷害

高產(chǎn)天然氣儲層在射孔、酸化、測試后多易發(fā)生井漏，堵漏尤其是反復(fù)堵漏對地層帶來的傷害難以避免，導(dǎo)致地層產(chǎn)量下降。在測試后鉆井液壓井、完井開發(fā)前鉆塞，都導(dǎo)致井筒長時間處于鉆井液壓井狀態(tài)，造成嚴重的地層傷害，使氣井產(chǎn)能損失20%以上。

3. 完井期間對完井液綜合性能要求高

完井期間由于采用了氣密封、微壓痕上扣、以及下鉆速度控制等工藝措施，加上換裝井口、流程恢復(fù)、酸化準備等工序，拉長了管柱下入周期，完井液靜止時間長達1周以上，對完井液流動性、防沉淀等綜合性能要求高。部分井完井液在高溫水平段下管柱過程中沉淀，導(dǎo)致完井管柱不能下到預(yù)定深度。又如M101井因未控制好完井液性能，完井管柱到位后無法建立循環(huán)替液，只能在鉆井液中坐封完井。

上述難點對試油完井期間的鉆完井液性能提出了較高要求，開展儲層專用防漏堵漏防沉淀體系研究，構(gòu)建了兩套完井試油快速封堵防漏堵漏漿配方，通過粒度分析、酸溶性評價實驗，優(yōu)選出了與完井試油管柱匹配，同時滿足承壓堵漏要求的不同粒徑、可酸溶的儲層專用堵漏材料，其最高承壓能力可達5 MPa，濾餅酸溶率大于85%。上述成果應(yīng)用于堵漏壓井9井/次(其中龍王廟氣藏6井/次；燈影組氣藏3井次)，成功7井次，堵漏成功率為77.78%。

該技術(shù)在GM區(qū)塊完井試油期間防漏堵漏效果明顯,同時保證了在完井管柱下入期間完井液7 d無沉淀，參數(shù)性能穩(wěn)定,對地層發(fā)生井漏后采取快速堵漏措施，還可提高地層承壓能力，一定程度降低了漏失量，滿足試油完井作業(yè)要求。

二、針對易漏儲層的試油完井一體化工藝技術(shù)

GM區(qū)塊勘探開發(fā)前期基本延續(xù)測試管柱和完井管柱分開下入的做法，先下入射孔—酸化—測試管柱對目的層進行初測、改造，測試完成后依據(jù)起出的壓力計數(shù)據(jù)對地層產(chǎn)能做出分析，最后再依據(jù)分析結(jié)果決定封層上試或下入二次完井管柱重新改造完井。為應(yīng)對勘探開發(fā)一體化、試油完井提速提效的需求，針對易漏地層的特點，開展了試油完井一體化工藝技術(shù)研究，配套了對應(yīng)的封堵和完井工具。

試油完井一體化工藝技術(shù)原理如下：

(1)對勘探井或評價井采用APR測試工具+永久式封隔器進行測試-改造。

(2)根據(jù)測試-改造情況做出決策。①壓井、解封，起出管柱;②若需封堵和二次完井，啟動井下封堵閥切斷地層流體通道，封堵閥和封隔器滯留井下，起出上部管柱獲取資料。

(3)加橋塞或水泥塞永久封層或回插二次完井管柱，重新溝通。

采用試油完井一體化工藝技術(shù)的優(yōu)點在于：①測試管柱不再是單一測試功能，具有測試、改造、封堵、完井多重屬性；②極大拓寬甲方的后續(xù)部署及選擇范圍，在一趟管柱下，可根據(jù)實際情況選擇測試、酸化、封層和開采；③保護了油氣層，減少壓井和鉆井液漏失，降低儲層傷害；④節(jié)約工期和費用，降低井控風(fēng)險，形成良好的經(jīng)濟效益。

設(shè)計了測試-封堵完井、測試-封堵-生產(chǎn)完井、測試-暫堵-生產(chǎn)完井三種試油完井一體化管柱，以適應(yīng)不同井筒條件的氣井試油完井需求。

同時自主研制了雙向卡瓦液壓永久式完井封隔器、暫堵式雙級球座、破裂盤式井下關(guān)斷閥，工作壓差達到70 MPa，工作溫度達到177℃，在現(xiàn)場成功應(yīng)用7井次，保障了試油完井一體化工藝實施，未來還可替代昂貴的進口完井封隔器，提升了市場競爭力。

該工藝現(xiàn)場試驗10余口井，單層節(jié)約試油周期7 d以上，有其中5口井遇到漏失地層，均簡單快捷實現(xiàn)了測試后地層封堵，例如M109井，測試后地層大量漏失，堵漏難度極大無法安全起出工具，通過投球式暫堵，有效解決了氣井測試后壓井堵漏難、儲層傷害嚴重、壓井周期長、起下鉆井控風(fēng)險大等工程難題。相比采用常規(guī)試油技術(shù)累計節(jié)約堵漏材料近千方，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益[3]。

三、完井工藝管柱及井筒完整性保障

GM地區(qū)龍王廟氣藏工藝總體方案為先射孔，后下入完井管柱;燈影組氣藏普遍存在鉆井液漏失，儲層非均質(zhì)性太強，為避免氣井改造后進行二次完井時鉆井液對儲層造成傷害，完井試油工藝方案為裸眼封隔器+滑套(投球+壓差)分段酸化工藝對目的層裸眼井段進行分段酸化改造。同時，為達到試油開發(fā)生產(chǎn)一體化的目的，在裸眼封隔器上部下入帶井下安全閥+完井封隔器的回插管柱進行回插生產(chǎn)。該地區(qū)完井全部采用氣密封油管，保障管柱密封全部下入井下安全閥，以充分保障井筒完整性[4-5]。

四、地面測試遠程精確控制技術(shù)

通過對川渝地區(qū)實踐分析，高壓井地面測試流程作業(yè)面臨的風(fēng)險來于高壓含硫流體。在替液、返排、測試過程中地面流程的精確控制，對控制地層回壓、分離氣水混合流體、測定地層流體產(chǎn)量，有著至關(guān)重要的意義。目前國內(nèi)氣田對流程控制核心部件轉(zhuǎn)向管匯和油嘴管匯仍采用人工手動近距離操作方式，操作精度依靠人工經(jīng)驗判讀，通過設(shè)計地面測試管匯遠程精確控制系統(tǒng)，采用電控式(見圖1)遠程控制方式，解決操作中精確度不高、作業(yè)安全風(fēng)險大的問題，優(yōu)點如下：結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、控制精度高、驅(qū)動力大、便于采用計算機軟件控制、無環(huán)境污染風(fēng)險。

需要注意的是，電控方式可能存在漏電傷人、產(chǎn)生電火花導(dǎo)致爆炸等風(fēng)險，必須對電動執(zhí)行器的電纜絕緣連接，提高對防爆防護等級方面的要求。

圖1 地面測試管匯遠程控制系統(tǒng)整體方案示意圖

其核心部件電動執(zhí)行器達到以下要求：①具有足夠的驅(qū)動力，在承受其額定工作壓差的情況下，閥門執(zhí)行機構(gòu)額定扭矩不小于1 500 N·m;②具有較快的驅(qū)動速度，遠程控制距離≥50 m，能實現(xiàn)自動控制和超壓緊急關(guān)斷;③滿足防爆要求，電動執(zhí)行器的防爆要求按照國家標準執(zhí)行;④滿足防護要求，電動執(zhí)行器在露天環(huán)境工作，防護等級滿足高溫、低溫、暴雨、暴雪、霜凍、冰雹、沙塵等極端天氣情況;⑤控制精度高，閥門執(zhí)行機構(gòu)控制精度不小于閥門全開度的1%;⑥尺寸滿足橇裝要求，方便貨車運輸;⑦采用合適電源，閥門電動執(zhí)行器應(yīng)優(yōu)先采用380 V三相交流電源。

GM地區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用，實際閥門開閉時間分別為70 MPa：33 s、105 MPa：38 s、140 MPa：47 s；可通過控制柜或計算機遠程控制，控制距離50～100 m；可實現(xiàn)根據(jù)上下游傳感器壓力和預(yù)設(shè)的控制壓力自動控制節(jié)流閥開度，以達到自動控制的目的；可實現(xiàn)一鍵批量化控制轉(zhuǎn)向管匯、油嘴管匯上的所有閘閥和節(jié)流閥；并具有緊急關(guān)斷功能。形成了一套地面測試高壓作業(yè)系統(tǒng)遠程控制工藝，有效地降低操作人員在高壓含硫區(qū)域工作面臨的安全風(fēng)險和勞動強度，提高了作業(yè)效率，提升了作業(yè)水平。

五、大數(shù)據(jù)時代下的工程信息一體化平臺建設(shè)

試油完井作業(yè)期間涉及多工種聯(lián)合作業(yè)，包括錄井、測試、井下各專業(yè)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，為現(xiàn)場施工領(lǐng)導(dǎo)小組做決策提供了詳盡的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)共享傳輸需求主要體現(xiàn)在地面與地下、現(xiàn)場跨專業(yè)集成，現(xiàn)場與總部。

目前井下實時無線傳輸技術(shù)在GM地區(qū)成功試驗了超過5井次，傳輸深度通過錄井內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)娇偛俊?/p>

在GM地區(qū)多口井酸化-測試期間，井場采集器采集了地面測試和酸化壓裂作業(yè)中的實時數(shù)據(jù)及實時視頻，并將數(shù)據(jù)同時發(fā)布在川慶鉆探公司工程信息一體化平臺和中國石油企業(yè)移動應(yīng)用平臺,構(gòu)建了從井底到地面，從現(xiàn)場到總部的信息傳輸通道。

六、結(jié)論和建議

(1)該技術(shù)在GM地區(qū)成功應(yīng)用100余次，為川中油氣礦產(chǎn)能建設(shè)，打造百億氣區(qū)提供了強力保障。

(2)由于地面測試遠程精確控制技術(shù)屬于新技術(shù)的推廣，建議進一步加強培訓(xùn)，提高地面測試作業(yè)人員高壓遠程控制技術(shù)操作水平，并盡快建立自動化控制計量流程標準。

(3)繼續(xù)加強遠程控制、自動控制技術(shù)的研究，提高地面流程自動化覆蓋率,力爭實現(xiàn)全套測試流程遠程自動控制，甚至實現(xiàn)測試過程無人值守。

(4)進一步完善試油完井一體化工藝，對關(guān)鍵工具的工作壓力和溫度進行升級，將提高封堵和回插的可靠性和安全性，拓展適用范圍。