董鵬昌

[摘要]大灣區(qū)塊通過技術(shù)引進(jìn)與創(chuàng)新，完成分段完井管柱優(yōu)化、分段射孔參數(shù)優(yōu)化、分段施工工藝優(yōu)化等研究，形成一套適合大灣區(qū)塊特點(diǎn)的高含硫水平井分段完井技術(shù)。該技術(shù)已成功指導(dǎo)大灣區(qū)塊6口水平井安全順利分段完井投產(chǎn)，為大灣區(qū)塊“少井高產(chǎn)、降本增效”開發(fā)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為國(guó)內(nèi)類似氣田的有效開發(fā)探索了一條新途徑。

[關(guān)鍵詞]高含硫；分段完井技術(shù)；大灣區(qū)塊

1.分段完井管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)兩種分段完井方式，進(jìn)行高含硫水平井分段完井管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)。管柱設(shè)計(jì)過程中，通過管材腐蝕性能評(píng)價(jià)以及管柱受力分析，確定采用125鋼級(jí)組合壁厚鎳基合金油管，確保不同工況下管柱抗拉強(qiáng)度滿足安全生產(chǎn)施工的要求，管柱抗拉安全系數(shù)大于1.8；通過建立氣密封扣非線性有限元計(jì)算模型，分析計(jì)算各種組合載荷條件下絲扣受力特性，優(yōu)選VAM TOP扣；通過系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析、氣井?dāng)y液臨界流量和沖蝕臨界流量的計(jì)算以及管柱尺寸對(duì)酸壓施工的影響分析，優(yōu)選內(nèi)徑Φ76mm油管，滿足氣井配產(chǎn)及酸壓施工需要。

1.1 套管射孔完井水平井分段完井管柱

大灣區(qū)塊套管射孔完井水平井井身結(jié)構(gòu)為：全井段下入Φ177.8mm（內(nèi)徑152.5mm）生產(chǎn)套管，其中生產(chǎn)層段對(duì)應(yīng)的套管為高抗硫合金管材。對(duì)應(yīng)此井身結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)出與之匹配的套管完井水平井分段完井管柱。

管柱分段級(jí)數(shù)確定是分段管柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)均勻布酸，提高酸壓（化）儲(chǔ)層改造效果，首先根據(jù)不同儲(chǔ)層流入?yún)?shù)和流體描述建立長(zhǎng)井段水平井完井模型，通過模擬計(jì)算儲(chǔ)層吸酸強(qiáng)度對(duì)水平段進(jìn)行初步分段劃分，再結(jié)合單井氣層和隔夾層分布、固井質(zhì)量等實(shí)際情況，重新進(jìn)行二次優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而確定卡分段位置及卡封級(jí)數(shù)。

1.2 裸眼完井水平井分段完井管柱

為提高碎屑反排能力，防止先期完井鉆頭磨損套管加劇井筒腐蝕，大灣區(qū)塊裸眼水平井采用后期完井方式，即先鉆完生產(chǎn)層后再下入上部生產(chǎn)套管固井，因此裸眼水平井形成上小下大的特殊井身結(jié)構(gòu)：即產(chǎn)層段以上下入Φ177.8mm（內(nèi)徑152.5mm）生產(chǎn)套管，產(chǎn)層段為水平裸眼段，井徑約為Φ220mm。對(duì)應(yīng)此井身結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)出與之匹配的裸眼完井水平井分段完井管柱。

裸眼完井水平井分段完井管柱分段級(jí)數(shù)同樣是根據(jù)模擬計(jì)算和單井具體情況確定，完井工具材質(zhì)均為鎳基合金。由于大灣區(qū)塊裸眼水平井上小下大的特殊井身結(jié)構(gòu)，井下分層工具選擇難度加大。為確保分層工具性能，通過計(jì)算分析封隔器酸壓期間的受力狀況，結(jié)合大灣區(qū)塊上小下大的特殊井身結(jié)構(gòu)，對(duì)比各種封隔器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、耐壓差特點(diǎn)，進(jìn)行裸眼封隔器優(yōu)選。

2.套管水平井分段射孔參數(shù)優(yōu)化

為解決長(zhǎng)井段水平井儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，傳統(tǒng)的等參數(shù)射孔將導(dǎo)致產(chǎn)層吸酸剖面和產(chǎn)氣剖面極不均勻等問題，進(jìn)行射孔參數(shù)優(yōu)化研究。通過模擬水平井打開位置與打開程度對(duì)產(chǎn)能、產(chǎn)剖的影響，酸壓裂縫對(duì)完井分段的影響、酸壓施工工藝對(duì)完井分段的影響，對(duì)水平井的打開層段和程度進(jìn)行優(yōu)化；綜合分析射孔參數(shù)對(duì)酸壓效果、酸壓施工壓力、裂縫起裂和酸壓后產(chǎn)能的影響規(guī)律，對(duì)酸壓井進(jìn)行射孔參數(shù)敏感性分析，優(yōu)化了與酸壓匹配的射孔參數(shù)。選用102型射孔槍1m彈，變孔密（Ⅰ類層6-8孔/米、Ⅱ類層10孔/米、Ⅲ類層16孔/米），射孔相位角以60°為主的射孔參數(shù)。

3.分段完井施工工藝

大灣區(qū)塊裸眼水平井采用后期完井方式，為避免上部套管固井時(shí)對(duì)裸眼段儲(chǔ)層的傷害，避免上部套管受裸眼段H2S、CO2等酸性氣體的腐蝕，在套管鞋附近留有一段厚度65～143m不等的水泥塞，因此增加了分段完井管柱下入前的井筒處理難度。針對(duì)大灣區(qū)塊裸眼水平井水泥塞大都處于造斜段、狗腿度較大，鉆塞過程鉆頭控制不當(dāng)將造成鉆頭偏離軌跡，容易損壞合金套管，甚至出現(xiàn)新井眼的難題，鉆塞過程中創(chuàng)新應(yīng)用了MWD隨鉆技術(shù)，適時(shí)檢測(cè)軌跡與原井眼吻合情況，保證了鉆塞軌跡，避免了鉆出新井眼的風(fēng)險(xiǎn)。

由于大灣區(qū)塊裸眼井上小下大的特殊井身結(jié)構(gòu)，配套的分段完井工具尺寸較大；由于裸眼井段長(zhǎng)、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，管柱分段級(jí)數(shù)和完井工具數(shù)量多，所以分段完井管柱下入時(shí)存在較大的卡阻隱患。為避免卡阻事故發(fā)生，研究應(yīng)用了裸眼水平井分段下入+回接完井工藝技術(shù)。采用分兩趟下入的完井管柱，第一趟管柱采用鉆桿送入；第二趟下入上部回接管柱。采用鉆桿送入，提高水平裸眼段管柱輸送能力，增加解卡、解阻的處理能力；裸眼段下完后，S-3封隔器坐封，滑套不打開即可在井下形成關(guān)閉通道，減小上部完井的井控風(fēng)險(xiǎn)。

4.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

高含硫水平井分段完井技術(shù)已成功指導(dǎo)了大灣區(qū)塊4口裸眼水平井和2口套管水平井的完井投產(chǎn)，首次實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高含硫水平井分段改造，分段射孔、分段酸壓最大跨度達(dá)1215.5m，平均單井無阻流量為565×104m3/d，增產(chǎn)效果明顯。

5.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）高含硫水平井分段完井技術(shù)為大灣區(qū)塊“少井高產(chǎn)”安全高效投產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

（2）大灣區(qū)塊水平井聯(lián)合應(yīng)用套管射孔分段完井方式和裸眼分段完井方式，既滿足了高含硫氣井安全生產(chǎn)需要，又能最大程度節(jié)約成本，提高單井產(chǎn)能。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況證明，水平井分段完井管柱設(shè)計(jì)合理，安全可靠，能夠最大程度實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)井段均勻布酸，提高儲(chǔ)層改造效果，并能實(shí)現(xiàn)酸壓生產(chǎn)聯(lián)作，避免儲(chǔ)層二次傷害，提高完井施工效率和施工安全。

（4）采用分段變孔密射孔技術(shù)，提高了長(zhǎng)井段水平井布酸均勻度和產(chǎn)氣剖面均勻度，滿足了高含硫氣藏長(zhǎng)井段分段分次酸化改造、分段射孔協(xié)同作用的需要，為提高酸壓改造效果奠定基礎(chǔ)。

（5）裸眼水平井井筒處理工藝改善了井筒環(huán)境，分段下入+回接完井工藝降低了發(fā)生卡鉆后的處理難度，井控安全技術(shù)有效規(guī)避了硫化氫泄露事故。

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