普光气田大湾区块井身结构优化设计*

陈 明 冯希忠 于承朋

(中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院)

普光气田大湾区块井身结构优化设计*

陈 明 冯希忠 于承朋

(中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院)

普光气田大湾区块是普光气田重要的产能接替区。针对原区块井身结构设计方案投资太高的问题，提出了3套优化设计方案，对其使用条件进行了论述，并进行了可行性和风险论证分析，优选出最佳方案。图5表1参4

井身结构 优化设计 普光气田 大湾区块

1 概述

普光气田大湾区块位于四川省宣汉县境内，构造位置位于川东断褶带东北段黄金口构造带，处于分水岭构造与普光西构造之间。大湾区块探明含气面积 27.17km2，天然气探明地质储量 777.77×108m3，是普光气田重要的产能接替区［注］。

大湾区块地表属山地地形，总体地势偏陡，主要目的层为三叠系飞仙关组和二叠系长兴组白云岩储层，平均井深5200m左右，H2S平均含量12.13%，CO2平均含量9.91%，属高含硫化氢中含二氧化碳气田。气藏采用衰竭式开发方式，不规则井网，丛式井组布井，共设计5个钻井平台，新钻水平井10口。

2 原方案简介［1］

大湾区块原设计方案井身结构采用三层套管［注］，套 管 系 列 为 Φ346.1mm － Φ273.1mm －Φ177.8mm。技术套管采用 Φ273.1mm，封隔陆相不稳定地层，为下一开次揭示目的层和安全钻井创造条件。三开井段采用Φ241.3mm钻头钻至井底，先下入Φ177.8mm尾管，再回接至井口，水泥浆返至地面。生产套管在阻流环至产层顶以上200m选用抗H2S、抗CO2双防合金钢进口套管，其余井段选用进口抗H2S套管，全部采用金属气密封扣，在嘉陵江组盐膏层段使用加厚套管防止盐膏层蠕变损坏套管。目前大湾区块第一批正钻的4口井均采用此井身结构设计。

本套方案采用三开次结构，各环节配套技术成熟、易实施。完井后产层有套管封隔，井控风险低，便于后期的产层改造，可以进行笼统的采气作业，也可以进行分段酸压作业。缺点是合金套管用量多，段长超过1000m，加上采气作业射孔费用，整体费用相对偏高(表 1，图 1)［1］。

表1 原设计井身结构

3 井身结构优化

本着工程成本最优的原则，在保证钻井安全的基础上，笔者进行了井身结构优化的研究，提出了以下3 套井身结构优化方案［2－4］。

3.1 井身结构优化方案1

方案1井身结构仍采用三开结构，二开及以上井段仍执行原方案设计，三开使用Φ 241.3mm钻头钻至设计井深，下Φ177.8mm套管至气层顶部，同时满足井斜小于55°，便于完井作业下封隔器，生产套管仍采用胶乳防气窜水泥浆体系固井，其余井段裸眼完井。双防合金钢套管、防硫套管和加厚套管的下入原则同原设计方案(图2)。

图1 原设计井身结构

图2 井身结构优化方案1

方案1与原方案相比，开次和钻头尺寸均完全相同，只是三开套管下入段长有所不同，因此，钻井液体系及固井方式仍可按原设计方案执行。此方案的优点是钻井技术成熟，易于实施;与原方案相比，差别在于三开双防合金钢套管下入的段短，可以节省双防套管大约720m、防硫套管100m，节约管材成本约1330万元。且固井周期缩短，避免了固井水泥对储层的污染。缺点是只可以进行后期笼统采气作业，不利于分段酸化(或酸压)作业。

风险分析:由于是裸眼完井，需要立即进行(测试)投产，以降低井控风险。如果不具备立即(测试)投产的条件，可能因完井液的漏失、气侵等问题造成井喷失控。

3.2 井身结构优化方案2

方案2同样采用三开结构，二开及以上井段仍执行原方案设计，三开先使用Φ241.3mm钻头钻至钻至气层顶部，同时井斜小于55°，换Φ149.2mm钻头钻至最终设计井深，下Φ177.8mm套管至55°井斜左右，采用胶乳防气窜水泥浆体系固井，其余井段裸眼完井。双防合金钢套管、防硫套管和加厚套管的下入原则同原设计方案(图3)。

图3 井身结构优化方案2

本套方案各层套管使用同方案1，可以大大节省套管投资，同时避免了固井水泥对储层的污染，而且该方案既适用于后期笼统采气作业，又适用于分段酸化(或酸压)采气作业。

此套方案在工艺上采用了小井眼钻水平段，与之配套使用的Φ120mm动力钻具及MWD测量仪器技术成熟，已在川东北地区成功应用过多口井，技术实施上可以实现。但三开整个井眼是三段复合式井眼(二开套管内径245.4mm+三开钻头241.3mm+149.2mm)，受泵压、井眼间隙影响，循环排量小，不利于携带和悬浮岩屑，清洁井眼难度大。通过用软件模拟该段井眼的岩屑运移，在井深4300m～5200m，井斜18°～63°之间容易形成岩屑床(图4)，携砂存在困难，在采取措施情况下，仍然存在岩屑堆积造成井下事故的高风险，同时该套方案使用小井眼钻进，钻速较原方案低，增加了钻井周期和钻井费用。

图4 岩屑运移模拟

风险分析:该种尺寸的复合井眼携砂困难，工程上难以实现;采用裸眼完井，需要立即进行测试、下封隔器，以降低井控风险。如果不具备立即(测试)投产的条件，可能因完井液的漏失、气侵等问题造成井喷失控。

3.3 井身结构优化方案3

方案3采用四开结构，二开及以上井段仍执行原方案设计，三开使用Φ241.3mm钻头钻至产层顶部，井斜55°左右，下Φ177.8mm套管，采用胶乳防气窜水泥浆体系固井。四开使用Φ149.2mm钻头钻至最终设计井深，裸眼完井(图5)。

图5 井身结构优化方案3

方案3与原方案相比，增加了一个开次，三开及以上井段钻井液体系执行原方案设计，四开使用聚磺非渗透钻井液或聚硅醇非渗透钻井液。三开固井仍使用胶乳防气窜水泥浆体系。

该方案套管使用同方案1，节省了套管投资，同时避免了固井水泥对储层的污染，而且该方案既适用于后期笼统采气作业，又适用于分段酸化(或酸压)采气作业。但由于合金钢套管耐磨性较差，四开起下钻过程中，容易对合金套管造成严重的磨损。同时使用小井眼钻进钻速低，增加了钻井周期和钻井费用。

风险分析:四开起下钻过程中钻具对三开合金钢套管的磨损对于后期采气作业是极大的安全隐患。采用裸眼完井，需要立即进行测试、下封隔器，以降低井控风险。如果不具备立即(测试)投产的条件，可能因完井液的漏失、气侵等问题造成井喷失控。

3.4 井身结构方案优选

三种方案和原方案比较，均可节省大量合金钢套管使用，节省投资费用，缩短施工周期。方案2采用复合井眼，钻井工程实施难度大，方案3施工过程中易造成合金钢套管磨损，安全风险增大，综合考虑各种因素，确保钻井工程难度最低，推荐方案1为优选方案。

由于大湾区块采用丛式井布井方式，平台的第一口井不具备立即投产条件，采用原设计方案完井，平台第二口井采用方案1完井，即4口套管完井，6口裸眼完井。截至2010年3月，大湾区块共完钻井5口，其中4口为平台第一口井，实施套管完井，1口井实施裸眼完井。

4 结论及建议

(1)方案1保持了原井身结构不变，减少了合金钢套管的使用量，缩短了固井周期，可大幅降低钻井成本，经济性高，作为推荐方案使用。

(2)考虑到井身结构、裸眼段井壁稳定性和封隔器的性能，裸眼完井以笼统酸化为主，分段酸压的可行性还需进一步论证。

1 孙书贞.普光气田开发井井身结构建议和生产套管材质优选［J］. 钻采工艺，2007，3:14－16.

2 杨玉坤.川东北地区深井井身结构优化设计［J］.石油钻探技术，2008，5:33 －36.

3 唐志军.井身结构优化设计方法［J］.西部探矿工程，2005，6:78 －80.

4 边培明.深层海相气井井身结构优化及应用［J］.钻采工艺，2006，11:13 －15.

OPTIMIZATION DESIGN OF CASING PROGRAM FOR DAWAN BLOCK，PUGUANG GASFIELD

CHEN Ming，FENG 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

*资助项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAB37B06)

陈明，男，1979出生，2001年毕业于中国石油大学石油工程专业，硕士，工程师;现主要从事钻井工程设计及科研工作。地址:(257000)山东省东营市北一路827号钻井工艺研究院设计所。电话: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 编辑 景岷雪)