东方1－1气田完井技术及其研究展望

张 崇 黄凯文 王尔钧 方达科 许发宾 曾春珉

中海石油（中国）有限公司湛江分公司

东方1－1气田完井技术及其研究展望

张 崇 黄凯文 王尔钧 方达科 许发宾 曾春珉

中海石油（中国）有限公司湛江分公司

莺歌海盆地东方1－1气田产层——莺歌海组具有中低渗透率砂岩气层的特征，易受到水敏、水锁及微粒运移损害。通过开展钻完井液体系研制、生产管柱结构优化以及完井工艺措施研究等科研攻关和实践，形成了以进攻性隐形酸完井液储层保护技术、水平井防砂控水技术、动态监测技术、水平井筛管和尾管固井联作技术及安全控制与完井管柱优化等为核心的高产水平气井安全、高效开发的完井技术体系。开发井的产能都达到了开发方案中的配产要求，有效地保证了东方1－1气田顺利投产和向下游稳定供气。同时，针对下一阶段开发目标黄流组，也提出了高温高压完井、低孔低渗储层保护、提高单井产量等关键技术的攻关研究方向。

东方1－1气田 水平井完井 隐形酸完井液 防砂控水技术 水平井筛管和尾管固井联作技术 生产管柱优化 攻关方向

莺歌海盆地东方1－1气田具有面积大、储量丰度低、储层非均质性强、CO2分布复杂等特点。气藏以弱边、底水和弹性气驱为主，采用水平井提高产能并进行衰竭式开发，前后共经历了3个阶段的开发。

东方1－1气田的开发过程是海洋石油完井技术飞速发展的阶段。针对东方1－1气田开发完井的科研攻关成果和实践经验进行系统总结，并展望东方气田完井技术下步研究和攻关方向。

1 进攻性隐形酸完井液技术

东方1－1气田莺歌海组为中低渗透砂岩气层，黏土含量高，水敏及速敏严重，孔喉细微，亲水性强，毛细管压力高，含水饱和度高，压力敏感性明显，具有典型的中低渗透砂岩气层的特征。其主要损害因素为水敏、水锁及微粒运移，而压力敏感性又加剧了损害及克服的难度，这些损害均与“水”有关。

隐形酸完井液是针对莺歌海组储层及其流体损害特点研发的新产品，它是在传统的中性及碱性盐水完井液基础上加入黏土稳定剂和隐形酸载体物质，并根据现场作业环境确定其中的主要材料及辅料加量而形成的完井液体系。在通过黏土稳定剂抑制黏土膨胀保护储层的同时，利用隐形酸载体物质极强的水溶性，在水溶液中释放H＋，从而调整混合液的p H值使溶液呈酸性。隐形酸载体物质浓度越高则酸性越强：作用是改变高价金属离子的存在环境，防止各种有机垢和无机沉淀的产生；解除前期作业液形成的有机垢和无机沉淀，部分溶解聚合物、有机垢、无机垢；溶解泥饼，疏通近井壁护油气孔道，并且对近井壁带的大分子、固相微粒和可溶性的储层矿物均有溶蚀作用，从而达到保护和改善储层的效果。

经过大量试验，形成了完井液配方：海水＋20% KCL＋甲酸钠＋1.5%PF－HCS＋0.5%PF－SAA＋0.2%PF－HTA＋1.5%PF－CA101－3。引入隐形酸螯合剂HTA，消除工作液间的不配伍性及疏通储层孔隙喉道；引入黏土稳定剂，降低水敏性及微粒运移；引入表面活性剂，降低界面张力，降低水锁效应损害。

为了控制失水、稳定井壁和减少水平段的气层钻井损害，须快速在井壁上形成质量很高的泥饼。这层泥饼主要是由钻井液中的生物聚合物和超细碳酸钙组成而形成的聚合物薄膜，起到了阻断井筒内的固相和液相向地层渗入的作用。

完井后用破胶法清除水平井水平裸眼段的泥饼就保证了气井的顺利投产和良好的产能。破胶液配方使用：原用完井液＋5%PF－HBK。破胶液接触泥饼后，8 h可使岩心渗透率恢复值大于80%（图1），12 h后可达到95%。

图1 快速破胶法的岩心渗透率恢复值图

该完井液现场应用对气层保护好：已应用井测试诱喷顺利；对泥岩的抑制性好，井眼稳定，井壁摩阻小；破胶液消除泥饼效果好，表现在放喷时井口压力较高，接近气藏压力。

2 长水平井防砂控水技术

由于海上石油开采的特殊性以及满足高产的要求，东方1－1气田大多数井都是长裸眼段的水平井。水平井开发，尤其是长井段水平井，由于井筒摩阻和不均衡压差的影响，水平段两端采液强度高，中间采液强度低，导致水平井各段的贡献率非常不平衡。随着开采时间的推移，水平井的漏斗效应愈加明显，在水平段始端压力梯度最大处形成水脊，造成底水锥进，使水平井的优势不能够充分发挥，造成资源浪费和资金浪费。

东方1－1气田在开发时采用优化筛管、盲管长度比例以及位置关系对水平井各段予以均衡。经过研究，东方1－1气田采用伸进筛管中的油管（图2），尾段50 m为地面预钻孔段，孔密20孔／m，孔眼直径10 mm，相位角90°，每相邻两条布孔母线上的孔眼上下均匀交错布孔，沿圆周均布4排孔，每排布5孔／m然后下入井内［1］。后面450 m采用筛管—盲管按1∶1配置组合形式（图3），并在水平段尾部放高孔密的星孔筛管，以减小水平段流动摩阻，改善水平段产出剖面，也为后期作业提供了大通道。该种控水防砂完井技术能改变水平井段地层的生产压差分布，降低水平井段根部的生产压差（图4、5），不但能抑制地层出砂还显著减缓底水脊进速度。

图2 中心管结构形式图

图3 管柱组合形式与筛盲管比例的配置图

图4 组合形式的流压分布图

图5 组合形式的生产压差分布图

3 酸性高产气田完井生产管柱优化

东方1－1气田具有高产、CO2含量较高的特点。作为中海油自营开发的首个气田在开发所面临的最大问题就是安全开发问题。作为安全生产的第一屏障生产管柱结构的设计选择尤其重要。生产管柱的设计和下入须满足低压力损耗，使用寿命长，满足气藏动态监测的要求［2］。油管选用强度高、密封性好、内孔平滑和可多次重复上扣13Cr FOX油管。上部设计井下安全阀，保证气井在紧急状况下安全可靠关闭，及时切断气源。安全阀为全金属密封（气密封）。采用双封隔器结构保证安全生产的需要，增加封隔油套管环空的可靠性，降低完井作业返工率：第一密封由插入密封总成与防砂尾管悬挂封隔器组成，第二密封为油管回收封隔器。管柱底部用液压剪切坐封球座，避免在大斜度井钢丝作业坐封封隔器（图6）。

图6 东方1－1气田典型生产管柱图

为了在开发生产过程中准确获取油气井的动态资料，在可回收封隔器上部安装地面直读井下电子压力计，对井下油管压力和温度进行连续测量和记录。数据通过电缆传到地面显示，以满足气藏监测要求。地面直读式电子压力计是利用物理原理制成的某种类型的传感器，用单芯电缆下入井内，通过传感器将实测温度、压力转换成电信号，经单芯电缆传输到地面计算机系统，由地面测读系统将信号转化为数字形式，从而可以在计算机上显示，读出并及时解释、分析、处理。东方1－1气田压力计的量程选择52.5 MPa（7 500 psi），避免坐封封隔器时损坏压力计。所有井采用油管回收自平衡式井下安全阀，下至泥线以下80 m，实现井下开关井，满足海上生产安全要求。井下安全阀上下两端设流动接箍，提高防腐蚀和防侵蚀能力，保护井下安全阀；根据气藏压力和完井作业要求，选择管柱工具工作压力应超过35 MPa（5 000 psi）。

4 水平井筛管和尾管固井联作技术

水平井筛管和尾管固井联作是在东方1－1气田调整井项目中使用的新技术，实现了尾管段注水泥封固水层和水平井防砂管柱一次下入的工艺技术。

技术原理是将尾管注水泥固井技术和带管外封隔器的筛管完井技术结合在一起，主要利用筛管和管外封隔器实现主力油层筛管完井，上部通过管外封隔器、盲板短节、分级箍来实现筛管顶部的尾管注水泥固井。

施工工艺要点：将完井防砂管柱下入到设计位置，首先膨胀下部的管外封隔器，然后打开分级箍，对筛管顶部需要封固的尾管段注水泥；而后下钻钻掉管柱中的水泥塞及附件，最后下入完井生产管柱。

整套工艺技术的主要流程：憋压坐挂尾管悬挂器→憋压胀封管外封隔器→憋压打开分级箍→碰压关闭分级箍，可以看到整套的作业过程都是通过憋压来实现的。因此工具入井前必须准确的设定每个工具的压力级别，保证作业过程的顺利实施。

该项技术的实施不但可以在水平井防砂筛管下入的同时进行封隔主力目的层以上存在的多个非主要油气层或者必须进行封隔的水层，而且考虑到以后对这些现在的非主力油气层进行开发。特别是水平段的主力油层开采枯竭后，可以通过射孔开发在封闭的过渡区域内的非主力油层。

5 开发效果

由于采用了性能优良的钻完井液体系、合理的完井工艺措施以及优化的生产管柱结构，从投产的效果来看，开发井的产能都达到或超过了开发方案中的配产要求，有力地保证了东方1－1气田的顺利投产和向下游供气的要求。

气井正常投产后，各井产能较高，生产压差正常，也证明了钻完井液选择、完井工艺的合理性。目前东方1－1气田开发生产良好，包括边底水气藏在内的生产井气水比维持在0.07 m3／104m3的低位（图7），所有生产井无出砂现象发生，动态监测关键设备运行良好。无因气井生产管柱腐蚀，造成气井停产的现象发生。

图7 东方1－1气田2011年生产曲线图

6 展望

依托东方1－1气田平台开发莺歌海组下部的黄流组为东方气田下阶段开发的主要目标。黄流组为中深层，具有压力系数高、储层渗透率低，温度高的特点。高温高压会导致施工压力大，对设备和管柱的承压能力要求高，施工的风险高。下一步完井技术攻关方向如下：

1）高温高压完井技术研究。从完井方式优化、完井管柱优化、井下工具材料优选、完井工艺等方面开展研究，以实现高温高压条件下完井作业施工及管柱长期稳定生产的新突破。

2）低孔低渗储层保护技术。在总结隐形酸完井液优点的基础上，开发出适合低孔低渗油气层，保护效果好、适用范围广、负面影响小的抗高温无固相完井液及相应的添加剂。

3）延缓底水锥进的筛管分段完井技术。东方1－1气田延缓底水锥进的变密度筛管技术取得了较好效果，在此基础上应开发针对水平井生产周期短、部分井产能偏低特别是水淹后无有效治理措施的问题，研究经济有效的水平井稳油控水完井技术。

4）提高低效油气田单井产能及增产措施的研究。适合海上油气田开发特点的水力压裂是解决低渗透储层有效开发并保持长期稳定生产的重要措施，其中，低伤害压裂液体系、压裂优化设计及水平井压裂生产管柱技术的研究是该工艺应用的基础。

［1］海上采油工程手册编写组.海上采油工程手册［M］.北京：石油工业出版社，2001.

［2］海上油气田完井手册编写组.海上油气田完井手册［M］.北京：石油工业出版社，1998.

Well completion technology in the Dongfang 1－1 Gas Field，Yinggehai Basin，and its research prospect

Zhang Chong，Huang Kaiwen，Wang Erjun，Fang Dake，Xu Fabin，Zeng Chunmin
（CNOOC Zhanjiang Branch Company，Zhanjiang，Guangdong 524057，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.31－34，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Yinggehai sandstone reservoirs with medium－and low－permeability in the Dongfang 1－1 Gas Field，Yinggehai Basin，are vulnerable to damage caused by water sensitivity，water lock effect，and fine particle migration.Through continuous studies and practices of a drilling（completion）fluid system，the optimization of pipe string production structure，and the research of well completion process measures，a high－yielding horizontal gas well safety system and an effectively－developed completion technical system are developed，including chelating acid completion fluid reservoir protection technology，horizontal well water ＆sand control technology，dynamic monitoring technology，liner cementing and screen pipes in horizontal wells，as well as safety control and optimization of completion pipe string.The production capability of all wells meets the production allocation requirements specified in the development plan，which effectively guarantees both the smooth commissioning of this field and the need of downstream gas supply.As for the Huangliu Formation as the next target in the development plan，further studies should focus on how to conduct well completion under high temperature and high pressure，how to protect reservoirs with low permeability and low porosity，and how to improve the single－well production capacity.

Dongfang 1－1 Gas Field，horizontal well completion，chelating acid completion fluid，reservoir bed protection，water ＆sand control，liner cementing and screen pipes running，string optimization

张崇等.东方1－1气田完井技术及其研究展望.天然气工业，2012，32（8）：31－34.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.007

张崇，1984年生，硕士；主要从事完井工艺方面的研究工作。地址：（524057）广东省湛江市坡头区南油二区商业银行6楼钻采研究室。电话：（0759）3912803。E－mail：zhangchong3＠cnooc.com.cn

2012－03－27 编辑 凌 忠）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.007

Zhang Chong，born in 1984，is studying for an M.Sc.degree and is now engaged in well completion and development.

Add：6thFloor，Nanyou＇erqu Commercial Bank，Potou District，Zhanjiang，Guangdong 524057，P.R.China

E－mail：zhangchong3＠cnooc.com.cn