陳 明 馮希忠 于承朋

(中國(guó)石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

普光氣田大灣區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)*

陳 明 馮希忠 于承朋

(中國(guó)石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

普光氣田大灣區(qū)塊是普光氣田重要的產(chǎn)能接替區(qū)。針對(duì)原區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案投資太高的問(wèn)題，提出了3套優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)其使用條件進(jìn)行了論述，并進(jìn)行了可行性和風(fēng)險(xiǎn)論證分析，優(yōu)選出最佳方案。圖5表1參4

井身結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 普光氣田 大灣區(qū)塊

1 概述

普光氣田大灣區(qū)塊位于四川省宣漢縣境內(nèi)，構(gòu)造位置位于川東斷褶帶東北段黃金口構(gòu)造帶，處于分水嶺構(gòu)造與普光西構(gòu)造之間。大灣區(qū)塊探明含氣面積 27.17km2，天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量 777.77×108m3，是普光氣田重要的產(chǎn)能接替區(qū)［注］。

大灣區(qū)塊地表屬山地地形，總體地勢(shì)偏陡，主要目的層為三疊系飛仙關(guān)組和二疊系長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層，平均井深5200m左右，H2S平均含量12.13%，CO2平均含量9.91%，屬高含硫化氫中含二氧化碳?xì)馓铩獠夭捎盟ソ呤介_發(fā)方式，不規(guī)則井網(wǎng)，叢式井組布井，共設(shè)計(jì)5個(gè)鉆井平臺(tái)，新鉆水平井10口。

2 原方案簡(jiǎn)介［1］

大灣區(qū)塊原設(shè)計(jì)方案井身結(jié)構(gòu)采用三層套管［注］，套 管 系 列 為 Φ346.1mm － Φ273.1mm －Φ177.8mm。技術(shù)套管采用 Φ273.1mm，封隔陸相不穩(wěn)定地層，為下一開次揭示目的層和安全鉆井創(chuàng)造條件。三開井段采用Φ241.3mm鉆頭鉆至井底，先下入Φ177.8mm尾管，再回接至井口，水泥漿返至地面。生產(chǎn)套管在阻流環(huán)至產(chǎn)層頂以上200m選用抗H2S、抗CO2雙防合金鋼進(jìn)口套管，其余井段選用進(jìn)口抗H2S套管，全部采用金屬氣密封扣，在嘉陵江組鹽膏層段使用加厚套管防止鹽膏層蠕變損壞套管。目前大灣區(qū)塊第一批正鉆的4口井均采用此井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本套方案采用三開次結(jié)構(gòu)，各環(huán)節(jié)配套技術(shù)成熟、易實(shí)施。完井后產(chǎn)層有套管封隔，井控風(fēng)險(xiǎn)低，便于后期的產(chǎn)層改造，可以進(jìn)行籠統(tǒng)的采氣作業(yè)，也可以進(jìn)行分段酸壓作業(yè)。缺點(diǎn)是合金套管用量多，段長(zhǎng)超過(guò)1000m，加上采氣作業(yè)射孔費(fèi)用，整體費(fèi)用相對(duì)偏高(表 1，圖 1)［1］。

表1 原設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)

3 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

本著工程成本最優(yōu)的原則，在保證鉆井安全的基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)行了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究，提出了以下3 套井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案［2－4］。

3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案1

方案1井身結(jié)構(gòu)仍采用三開結(jié)構(gòu)，二開及以上井段仍執(zhí)行原方案設(shè)計(jì)，三開使用Φ 241.3mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深，下Φ177.8mm套管至氣層頂部，同時(shí)滿足井斜小于55°，便于完井作業(yè)下封隔器，生產(chǎn)套管仍采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井，其余井段裸眼完井。雙防合金鋼套管、防硫套管和加厚套管的下入原則同原設(shè)計(jì)方案(圖2)。

圖1 原設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)

圖2 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案1

方案1與原方案相比，開次和鉆頭尺寸均完全相同，只是三開套管下入段長(zhǎng)有所不同，因此，鉆井液體系及固井方式仍可按原設(shè)計(jì)方案執(zhí)行。此方案的優(yōu)點(diǎn)是鉆井技術(shù)成熟，易于實(shí)施;與原方案相比，差別在于三開雙防合金鋼套管下入的段短，可以節(jié)省雙防套管大約720m、防硫套管100m，節(jié)約管材成本約1330萬(wàn)元。且固井周期縮短，避免了固井水泥對(duì)儲(chǔ)層的污染。缺點(diǎn)是只可以進(jìn)行后期籠統(tǒng)采氣作業(yè)，不利于分段酸化(或酸壓)作業(yè)。

風(fēng)險(xiǎn)分析:由于是裸眼完井，需要立即進(jìn)行(測(cè)試)投產(chǎn)，以降低井控風(fēng)險(xiǎn)。如果不具備立即(測(cè)試)投產(chǎn)的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問(wèn)題造成井噴失控。

3.2 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案2

方案2同樣采用三開結(jié)構(gòu)，二開及以上井段仍執(zhí)行原方案設(shè)計(jì)，三開先使用Φ241.3mm鉆頭鉆至鉆至氣層頂部，同時(shí)井斜小于55°，換Φ149.2mm鉆頭鉆至最終設(shè)計(jì)井深，下Φ177.8mm套管至55°井斜左右，采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井，其余井段裸眼完井。雙防合金鋼套管、防硫套管和加厚套管的下入原則同原設(shè)計(jì)方案(圖3)。

圖3 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案2

本套方案各層套管使用同方案1，可以大大節(jié)省套管投資，同時(shí)避免了固井水泥對(duì)儲(chǔ)層的污染，而且該方案既適用于后期籠統(tǒng)采氣作業(yè)，又適用于分段酸化(或酸壓)采氣作業(yè)。

此套方案在工藝上采用了小井眼鉆水平段，與之配套使用的Φ120mm動(dòng)力鉆具及MWD測(cè)量?jī)x器技術(shù)成熟，已在川東北地區(qū)成功應(yīng)用過(guò)多口井，技術(shù)實(shí)施上可以實(shí)現(xiàn)。但三開整個(gè)井眼是三段復(fù)合式井眼(二開套管內(nèi)徑245.4mm+三開鉆頭241.3mm+149.2mm)，受泵壓、井眼間隙影響，循環(huán)排量小，不利于攜帶和懸浮巖屑，清潔井眼難度大。通過(guò)用軟件模擬該段井眼的巖屑運(yùn)移，在井深4300m～5200m，井斜18°～63°之間容易形成巖屑床(圖4)，攜砂存在困難，在采取措施情況下，仍然存在巖屑堆積造成井下事故的高風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)該套方案使用小井眼鉆進(jìn)，鉆速較原方案低，增加了鉆井周期和鉆井費(fèi)用。

圖4 巖屑運(yùn)移模擬

風(fēng)險(xiǎn)分析:該種尺寸的復(fù)合井眼攜砂困難，工程上難以實(shí)現(xiàn);采用裸眼完井，需要立即進(jìn)行測(cè)試、下封隔器，以降低井控風(fēng)險(xiǎn)。如果不具備立即(測(cè)試)投產(chǎn)的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問(wèn)題造成井噴失控。

3.3 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案3

方案3采用四開結(jié)構(gòu)，二開及以上井段仍執(zhí)行原方案設(shè)計(jì)，三開使用Φ241.3mm鉆頭鉆至產(chǎn)層頂部，井斜55°左右，下Φ177.8mm套管，采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井。四開使用Φ149.2mm鉆頭鉆至最終設(shè)計(jì)井深，裸眼完井(圖5)。

圖5 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案3

方案3與原方案相比，增加了一個(gè)開次，三開及以上井段鉆井液體系執(zhí)行原方案設(shè)計(jì)，四開使用聚磺非滲透鉆井液或聚硅醇非滲透鉆井液。三開固井仍使用膠乳防氣竄水泥漿體系。

該方案套管使用同方案1，節(jié)省了套管投資，同時(shí)避免了固井水泥對(duì)儲(chǔ)層的污染，而且該方案既適用于后期籠統(tǒng)采氣作業(yè)，又適用于分段酸化(或酸壓)采氣作業(yè)。但由于合金鋼套管耐磨性較差，四開起下鉆過(guò)程中，容易對(duì)合金套管造成嚴(yán)重的磨損。同時(shí)使用小井眼鉆進(jìn)鉆速低，增加了鉆井周期和鉆井費(fèi)用。

風(fēng)險(xiǎn)分析:四開起下鉆過(guò)程中鉆具對(duì)三開合金鋼套管的磨損對(duì)于后期采氣作業(yè)是極大的安全隱患。采用裸眼完井，需要立即進(jìn)行測(cè)試、下封隔器，以降低井控風(fēng)險(xiǎn)。如果不具備立即(測(cè)試)投產(chǎn)的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問(wèn)題造成井噴失控。

3.4 井身結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選

三種方案和原方案比較，均可節(jié)省大量合金鋼套管使用，節(jié)省投資費(fèi)用，縮短施工周期。方案2采用復(fù)合井眼，鉆井工程實(shí)施難度大，方案3施工過(guò)程中易造成合金鋼套管磨損，安全風(fēng)險(xiǎn)增大，綜合考慮各種因素，確保鉆井工程難度最低，推薦方案1為優(yōu)選方案。

由于大灣區(qū)塊采用叢式井布井方式，平臺(tái)的第一口井不具備立即投產(chǎn)條件，采用原設(shè)計(jì)方案完井，平臺(tái)第二口井采用方案1完井，即4口套管完井，6口裸眼完井。截至2010年3月，大灣區(qū)塊共完鉆井5口，其中4口為平臺(tái)第一口井，實(shí)施套管完井，1口井實(shí)施裸眼完井。

4 結(jié)論及建議

(1)方案1保持了原井身結(jié)構(gòu)不變，減少了合金鋼套管的使用量，縮短了固井周期，可大幅降低鉆井成本，經(jīng)濟(jì)性高，作為推薦方案使用。

(2)考慮到井身結(jié)構(gòu)、裸眼段井壁穩(wěn)定性和封隔器的性能，裸眼完井以籠統(tǒng)酸化為主，分段酸壓的可行性還需進(jìn)一步論證。

1 孫書貞.普光氣田開發(fā)井井身結(jié)構(gòu)建議和生產(chǎn)套管材質(zhì)優(yōu)選［J］. 鉆采工藝，2007，3:14－16.

2 楊玉坤.川東北地區(qū)深井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.石油鉆探技術(shù)，2008，5:33 －36.

3 唐志軍.井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法［J］.西部探礦工程，2005，6:78 －80.

4 邊培明.深層海相氣井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用［J］.鉆采工藝，2006，11:13 －15.

OPTIMIZATION DESIGN OF CASING PROGRAM FOR DAWAN BLOCK，PUGUANG GASFIELD

CHEN Ming，F(xiàn)ENG Xizhong and YU Chengpeng(Research Institute of Drilling Technology，Sinopec Shengli Petroleum Administration)．

In Puguang gasfield，Dawan block becomes an important replacing area for productivity．Aiming at some problems such as too high investment for casing program's design，three optimization design schemes are proposed in this paper．Meanwhile，their application conditions are discussed，and the feasibility and risk are also studied and analyzed．Finally，the optimal scheme is selected．

casing program，optimization design，Puguang gasfield，Dawan block

*資助項(xiàng)目:“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAB37B06)

陳明，男，1979出生，2001年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)石油工程專業(yè)，碩士，工程師;現(xiàn)主要從事鉆井工程設(shè)計(jì)及科研工作。地址:(257000)山東省東營(yíng)市北一路827號(hào)鉆井工藝研究院設(shè)計(jì)所。電話:13854659857。E－mail:zjychenming@163.com

NATURALGAS EXPLORATION＆DEVELOPMENT．v．34，no．3 ，pp．66 －68，7/25/2011

(修改回稿日期 2010－12－06 編輯 景岷雪)