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枯竭油气藏储气库完井生产管柱综述

  • 投稿白熊
  • 更新时间2015-09-23
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严霞霞1张海涛2刘真真1沈素真1赵健光1

(1.中原油田石油工程技术研究院,河南 濮阳 457000;2.中石化中原石油工程公司井下特种作业公司,河南 濮阳 457100)

【摘要】储气库注采井完井管柱具有强注强采、安全控制要求高的特点,其完井管柱工具主要由井下安全阀、滑套、伸缩管、封隔器、座落接头及球座接头等组成;针对枯竭油气藏型储气库,地层压力系数低,完井管柱结构设计需考虑下井过程中尽可能降低对储层的伤害。通过对国内外储气库完井管柱技术现状进行调研之后,结合枯竭油气藏储气库注采井完井管柱的功能和需求,设计不同的井下工具组合,得出六种类型的液压坐封封隔器完井管柱,其技术成熟、先进、可靠、结构设计合理。

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关键词 枯竭油气藏;储气库;完井管柱;完井工具

近年来,随着我国经济的快速发展,对天然气的需求量也持续增长,国内输气管道建设规模不断扩大,地下储气库因其储存量大、经济合理、安全系数大等优点,成为国内用于天然气调峰、存储的重点项目。目前国内利用枯竭油气藏改建成地下储气库技术基本成熟[1],在注采井完井管柱设计方面主要考虑以下几点:一是注采气井完井管柱在需满足强注强采[2]交替变化的应力作用;二是需具备监测、修井及钢丝作业等功能;三是完井管柱需整体安全可控和保证其气密封;四是储层整体压力系数低,完井管柱在下井过程中,需尽量缩短施工周期、减少压井作业,以降低对储层的再次伤害。本文通过对国内外储气库注采井完井管柱及完井工具的调研,总结出了六类适用于枯竭气藏型储气库的液压坐封封隔器完井管柱。

1国内外储气库完井管柱技术现状

1.1国外储气库完井管柱技术现状

国外储气库注采井完井管柱设计技术比较完善,其管材方面都按照最恶劣环境选择最高级别材质,油管主要采用气密封扣。国外气密封[3]扣种类较多,技术成熟,拥有专利权主要有NEW VAM、VAM TOP、3SB、TC-Ⅱ等扣型,在满足连接强度、抗粘性能的同时具有良好的气密性。国外储气库注采管柱都配有安全阀、封隔器、滑套等井下工具,其完井工具服务公司如哈里伯顿(贝壳)、威德福、斯伦贝谢等都具有全套的、技术先进的完井配套工具,且已形成了系列化和标准化,可满足不同功能、环境的需求,在几十年的现场应用中得到完善和验证。

1.2国内储气库完井管柱设计现状

国内储气库注采完井管柱主要采用上海宝钢BGT1、BGC型特殊螺纹气密封扣,其具有气密封压力高、连接强度高、抗过扭能力高的特点,可适用于高压气井。而国内用于完井的井下工具较少,技术尚不成熟,主要采用井口工具,成本高,大大制约国内储气库建设的进一步推广。

2几种液压坐封完井管柱设计

2.1液压坐封可回收式完井管柱

该管柱自上而下结构为流动短节、井下安全阀、流动短节、循环滑套、可回收式封隔器、坐落短节、剪切球座,其管柱结构见图1。主要技术特点:(1)投产作业过程中,可一趟管柱下入,进行投球打压坐封,操作简单可靠。(2)设计有井下安全阀,可实现紧急关井。(3)需要回收管柱可直接上提解封封隔器。(4)坐落短节可实现管柱憋压、悬挂测压系统、坐封封隔器以及不起管柱更换井口。(5)可循环替液和压井。

2.2液压坐封可回收式压力监测管柱

该管柱结构自上而下结构为流动短节、井下安全阀、流动短节、测压毛细管、流动短节、循环滑套、剪切接头总成、可回收式封隔器、坐落短节、测压筒[4]、剪切球座,其管柱结构见图2。主要技术特点:(1)投产作业过程中,可一趟管柱下入,进行投球打压坐封,操作简单可靠;(2)设计有井下安全阀,可实现紧急关井;(3)可实现实时测压;(4)需要回收管柱可直接上提解封封隔器;(5)坐落短节可实现管柱憋压、悬挂测压系统、坐封封隔器以及不起管柱更换井口;(6)可循环替液和压井。

2.3液压坐封可回收式射孔联作完井管柱

该管柱结构自上而下结构为流动短节、井下安全阀、流动短节、循环滑套、剪切接头总成、可回收式封隔器、坐落短节,下部接筛管、射孔枪,其管柱结构见图3。主要技术特点:(1)一趟管柱下入,投球打压坐封,操作简单可靠;(2)管柱下入井后,安装采气树,可实现负压射孔。(3)设计有井下安全阀,可实现紧急关井。(4)需要回收管柱可直接上提解封封隔器。(5)坐落短节可实现管柱憋压、悬挂测压系统、坐封封隔器以及不起管柱更换井口。(6)可循环替液和压井。该管柱主要优点:能够实现射孔和完井管柱一趟下入,封隔器座封完成后起爆射孔枪沟通储层,入井液用量最少,可避免储层二次污染,最大程度的实现投产作业过程中低压储层保护和井控安全[5]。不足之处:射孔枪留在井内,不利于将来生产和作业。

2.4液压坐封永久式完井管柱

该管柱结构自上而下结构为流动短节、井下安全阀、流动短节、循环滑套、锁定插入密封总成、永久式封隔器(带定位密封或插入密封)、磨洗延伸筒、坐落短节、剪切球座,其管柱结构见图4。主要技术特点:(1)一趟管柱下入,投球打压坐封,操作简单可靠;(2)可实现紧急关井;(3)当需要回收管柱时,右旋管柱使密封插管与封隔器脱开,方便回收管柱;(4)坐落短节可实现管柱憋压、悬挂测压系统、坐封封隔器以及不起管柱更换井口及不压井作业;(5)可循环替液和压井。该管柱不足之处:整体管柱检修作业较复杂,需对封隔器进行磨铣才能取出;不动封隔器检修上部管柱时,存在再次插入密封不严的风险。该管柱在文96储气库注采井中已经使用。

2.5液压坐封可破坏式封隔器完井管柱

该管柱结构自上而下结构为井下安全阀、伸缩节(可选)、循环滑套、可破坏式封隔器、坐落接头、剪切球座、筛管,其管柱结构见图5。主要技术特点与液压坐封永久式完井管柱功能相同,其不同之处是:(1)起出管柱时,采用专用割刀解封封隔器,相比永久式封隔器磨铣解封更快、更简单。(2)底部可带射孔枪联坐。该管柱因可破坏式封隔器比较贵,目前使用较少。

2.6液压坐封永久式射孔联作完井管柱

该管柱结构自上而下结构为流动短节、井下安全阀、流动短节、循环滑套、插入密封总成、永久式封隔器、磨洗延伸筒、坐落短节,下部带有射孔枪,其管柱结构见图6。该管柱与液压坐封可回收式射孔联作完井管柱功能相同,不同之处为:(1)永久式封隔器需要钢丝作业工艺配套实施。(2)永久式封隔器提前坐封后,施工风险较大。如文96储气库部分压力系数差异大的注采井,在投产作业过程中,为实现在高压层井控、低压层保护的目的,采用了该管柱结构。

3结论与认识

(1)枯竭气藏型储气库地层压力一般都较低,投产过程中应以储层保护为重点,因而完井管柱可优先选择结构简单、施工周期短、井控难度小、利于储层保护的液压坐封永久式射孔联作完井管柱。

(2)目前国内储气库完井工具都采用进口工具,成本高,大大制约后续储气库建设的进一步推广;而国内完井工具技术研究善不成熟,为了配合储气库建设的发展,需加快国内完井工具的研究。

(3)为保证储气库的安全性和实时监测功能,其注采井完井管柱都带有安全阀液控管线或监测管线,在投产作业过程中,如何利用不压井作业技术[6]实现这种完井管柱的下入,是目前储气库注采工程建设科研人员需要攻克的难题。

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[责任编辑:曹明明]