高含硫水平井分段完井技术在大湾区块的研究应用

2014-10-21董鹏昌

决策与信息·下旬刊 2014年8期

董鹏昌

[摘要]大湾区块通过技术引进与创新，完成分段完井管柱优化、分段射孔参数优化、分段施工工艺优化等研究，形成一套适合大湾区块特点的高含硫水平井分段完井技术。该技术已成功指导大湾区块6口水平井安全顺利分段完井投产，为大湾区块“少井高产、降本增效”开发目标的实现提供了强有力的技术支撑，为国内类似气田的有效开发探索了一条新途径。

[关键词]高含硫；分段完井技术；大湾区块

1.分段完井管柱优化设计

针对两种分段完井方式，进行高含硫水平井分段完井管柱优化设计。管柱设计过程中，通过管材腐蚀性能评价以及管柱受力分析，确定采用125钢级组合壁厚镍基合金油管，确保不同工况下管柱抗拉强度满足安全生产施工的要求，管柱抗拉安全系数大于1.8；通过建立气密封扣非线性有限元计算模型，分析计算各种组合载荷条件下丝扣受力特性，优选VAM TOP扣；通过系统节点分析、气井携液临界流量和冲蚀临界流量的计算以及管柱尺寸对酸压施工的影响分析，优选内径Φ76mm油管，满足气井配产及酸压施工需要。

1.1 套管射孔完井水平井分段完井管柱

大湾区块套管射孔完井水平井井身结构为：全井段下入Φ177.8mm（内径152.5mm）生产套管，其中生产层段对应的套管为高抗硫合金管材。对应此井身结构，优化设计出与之匹配的套管完井水平井分段完井管柱。

管柱分段级数确定是分段管柱设计的关键。为实现均匀布酸，提高酸压（化）储层改造效果，首先根据不同储层流入参数和流体描述建立长井段水平井完井模型，通过模拟计算储层吸酸强度对水平段进行初步分段划分，再结合单井气层和隔夹层分布、固井质量等实际情况，重新进行二次优化调整，进而确定卡分段位置及卡封级数。

1.2 裸眼完井水平井分段完井管柱

为提高碎屑反排能力，防止先期完井钻头磨损套管加剧井筒腐蚀，大湾区块裸眼水平井采用后期完井方式，即先钻完生产层后再下入上部生产套管固井，因此裸眼水平井形成上小下大的特殊井身结构：即产层段以上下入Φ177.8mm（内径152.5mm）生产套管，产层段为水平裸眼段，井径约为Φ220mm。对应此井身结构，优化设计出与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级数同样是根据模拟计算和单井具体情况确定，完井工具材质均为镍基合金。由于大湾区块裸眼水平井上小下大的特殊井身结构，井下分层工具选择难度加大。为确保分层工具性能，通过计算分析封隔器酸压期间的受力状况，结合大湾区块上小下大的特殊井身结构，对比各种封隔器的结构特点、耐压差特点，进行裸眼封隔器优选。

2.套管水平井分段射孔参数优化

为解决长井段水平井储层非均质性强，传统的等参数射孔将导致产层吸酸剖面和产气剖面极不均匀等问题，进行射孔参数优化研究。通过模拟水平井打开位置与打开程度对产能、产剖的影响，酸压裂缝对完井分段的影响、酸压施工工艺对完井分段的影响，对水平井的打开层段和程度进行优化；综合分析射孔参数对酸压效果、酸压施工压力、裂缝起裂和酸压后产能的影响规律，对酸压井进行射孔参数敏感性分析，优化了与酸压匹配的射孔参数。选用102型射孔枪1m弹，变孔密（Ⅰ类层6-8孔/米、Ⅱ类层10孔/米、Ⅲ类层16孔/米），射孔相位角以60°为主的射孔参数。

3.分段完井施工工艺

大湾区块裸眼水平井采用后期完井方式，为避免上部套管固井时对裸眼段储层的伤害，避免上部套管受裸眼段H2S、CO2等酸性气体的腐蚀，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处理难度。针对大湾区块裸眼水平井水泥塞大都处于造斜段、狗腿度较大，钻塞过程钻头控制不当将造成钻头偏离轨迹，容易损坏合金套管，甚至出现新井眼的难题，钻塞过程中创新应用了MWD随钻技术，适时检测轨迹与原井眼吻合情况，保证了钻塞轨迹，避免了钻出新井眼的风险。

由于大湾区块裸眼井上小下大的特殊井身结构，配套的分段完井工具尺寸较大；由于裸眼井段长、储层非均质性强，管柱分段级数和完井工具数量多，所以分段完井管柱下入时存在较大的卡阻隐患。为避免卡阻事故发生，研究应用了裸眼水平井分段下入+回接完井工艺技术。采用分两趟下入的完井管柱，第一趟管柱采用钻杆送入；第二趟下入上部回接管柱。采用钻杆送入，提高水平裸眼段管柱输送能力，增加解卡、解阻的处理能力；裸眼段下完后，S-3封隔器坐封，滑套不打开即可在井下形成关闭通道，减小上部完井的井控风险。

4.現场应用情况

高含硫水平井分段完井技术已成功指导了大湾区块4口裸眼水平井和2口套管水平井的完井投产，首次实现了国内高含硫水平井分段改造，分段射孔、分段酸压最大跨度达1215.5m，平均单井无阻流量为565×104m3/d，增产效果明显。

5.结论与认识

（1）高含硫水平井分段完井技术为大湾区块“少井高产”安全高效投产提供了强有力的技术支撑。

（2）大湾区块水平井联合应用套管射孔分段完井方式和裸眼分段完井方式，既满足了高含硫气井安全生产需要，又能最大程度节约成本，提高单井产能。

（3）现场应用情况证明，水平井分段完井管柱设计合理，安全可靠，能够最大程度实现长井段均匀布酸，提高储层改造效果，并能实现酸压生产联作，避免储层二次伤害，提高完井施工效率和施工安全。

（4）采用分段变孔密射孔技术，提高了长井段水平井布酸均匀度和产气剖面均匀度，满足了高含硫气藏长井段分段分次酸化改造、分段射孔协同作用的需要，为提高酸压改造效果奠定基础。

（5）裸眼水平井井筒处理工艺改善了井筒环境，分段下入+回接完井工艺降低了发生卡钻后的处理难度，井控安全技术有效规避了硫化氢泄露事故。

参考文献

[1]杨继盛.采气工艺基础[M].北京：石油工业出版社，l992.

[2]何鲜.国外深层气藏水平井定向井完井技术[M].北京：石油工业出版社，2001.7.

[3]袁进平.国内完井技术现状及研究方向建议[J].钻采工艺，2007，30（3）：3-6