速度管柱工艺在东海某气井的研究与实践

莫高武

摘 要：东海多以边底水气藏为主，而气井出水一直是制约气井产能及寿命的一个难题，产水气井开采中后期，由于产层压力下降、水量增加，往往出现积液不能及时排出而使产量降低甚至停止自喷生产的情况。该文介绍了速度管柱排液采气的工艺研究以及现场应用情况，并从工艺和工程上进行分析和总结，具有较好的技术应用价值。

关键词：速度管柱；排液采气；井下安全阀；临界携液流量；油管内悬挂器；完井

中图分类号：TE37 文献标志码：A

0 引言

速度管柱排液采气工艺在陆地油田已经应用多年，在新疆、苏里格气田等地均取得了良好的效果，但海上气田与陆地无论生产工艺和管柱结构方面都有较大差别，如何让速度管柱适应具有特殊技术要求的海上气田还需要做大量的研究工作。

东海在速度管柱技术研究和实践的道路上已经摸索了近3年，目前东海已经有两口井成功实施了速度管柱作业，积累了很多现场实际应用的经验，该文主要对海上第一口速度管柱作业井的重点工作进行了总结分析。

1 速度管柱工艺技术优选

1.1 工艺需求背景

东海某A井于2013年9月完井，投产数月后开始产出地层水，油压由投产初期的17 MPa快速下降至5 MPa，面临停喷的威胁。为了解决该井积液问题，经过工艺对比，速度管柱工艺相对于泡排、连续油管气举等工艺具有见效快、持续排液的优势，经过多项技术优选，最终优选速度管柱作为本井的排液措施。

1.2 速度管柱工艺原理

速度管柱即改用更小直径的生产管柱，增大气体生产流速，从而提高携液能力避免井底积液，速度管柱有更换小直径生产管柱和直接在原生产管柱内下入小直径连续油管2种形式。后者则不需要动管柱，具有作业周期短、见效快、不需要压井和作业成本低等优点，该文采用后者工艺方式。

1.3 速度管柱材质的选择

速度管柱的材质选择是根据地层压力、地层温度、气体组分等参数，参考中海油油套管选材模板，进行材质选择。

对于二氧化碳和硫化氢共存腐蚀条件下的管材选择，应该根据二氧化碳和硫化氢分压参考图1选择。

东海某A井气体组分中二氧化碳分压1.02 MPa、硫化氢分压0.689×10-4 MPa，根据图1油套管材质选择图版，选择13Cr-L80材质的速度管柱。

对于9Cr及以上材质，主要是通过材质表面的钝化膜阻碍腐蚀过程的进行，钝化膜形成速度快，腐蚀速率非常低，因此De.Warrd腐蚀预测模型没有给出9Cr及以上材质的长期腐蚀计算模型。

因此外径2''、壁厚4.48 mm的速度管柱经过腐蚀后满足强度要求。

2 难点分析及应对措施

2.1 悬挂方案的优选

速度管柱作业在陆地油田已经成熟应用多年，作业程序简单，但引入海上油田后，由于海上油气井都有井下安全阀，为保证井下安全阀的正常开关，速度管柱需避开井下安全阀分级下入，即井下安全阀以下至产层中深为第一级，油管挂至井下安全阀以上为第二级，增加了作业难度和风险。

针对此问题，在工艺研究阶段对速度管柱悬挂方式进行了优选，确定了安全阀以下至产层中深为第一级、井口至安全阀以上为第二级组合管柱形式，并通过工具选型，选择了满足作业条件的油管悬挂器。

2.2 速度管柱下入及切割的井控

速度管柱作業过程中，需要在井口切割油管，连接悬挂器总成，为保证切割油管时隔绝井内压力，下入第一级速度管柱时，在速度管柱端部安装有剪切底座。作业结束后，通过氮气打压剪切底座，连通地层。

由于速度管柱作业过程中，作业井处于开井生产状态，连续油管下入过程中可能存在防喷盒密封失效造成天然气泄露的风险；当连续油管下至预定深度后，关闭半封防喷器和卡瓦防喷器，在井口进行油管切割及悬挂器连接时，如果油管发生滑动，可能造成速度管柱落井的风险，作业过程应采取手段予以控制。

2.3 诱喷方式的优选

下速度管柱过程中，作业井处于开井生产阶段，关于作业过程中使用的介质将对井产生影响，若使用液体介质来坐封悬挂器和剪切底座，那么速度管柱里将充满液体，以东海某9井作业为例，产层中深3 300 m（垂深2 700 m），速度管柱下至3 300 m，进行如下计算：

已知地层压力系数：0.53，地层压力：

P1=2700×0.53=14.31 MPa

若管柱为海水，静液压力：

P2=1.03×0.00981×2700=27.28 MPa

由计算结果可知，液柱压力远大于地层压力，井会被压死，无法自喷，无后续气举手段。

如果使用氮气介质剪切底座，那么速度管柱内将充满氮气，剪切底座后，氮气泵泄压，速度管柱内压力为0，此时可以依靠地层自身能量实现自喷生产。

3 施工要点

3.1 主要设备、工具

海上平台速度管柱作业由于受到空间限制，所有设备均采用撬装式，主要包括以下设备及工具：连续油管设备及速度管柱、酸化泵、氮气设备、操作窗、油管悬挂器、剪切底座等。

3.2 海上主要施工步骤

（1）设备抵达海上平台后，首先进行设备吊装、就位。

（2）组装井口，功能试验，通水试压。

（3）下入第一级速度管柱。

（4）切割速度管柱，连接悬挂器总成，悬挂器坐封、验封并脱手。

（5）下入第二级速度管柱。

（6）切割速度管柱，连接悬挂器总成，悬挂器坐封、验封并脱手。

（7）剪切底座，导通速度管柱与地层。

（8）恢复井口。

4 效果评价

东海某9井下入速度管柱以后，平均日产气15 000 m?/d，平均日产液15 m?/d，每日增加产气约5 000 m?，产气量、产液量稳定，较作业前有了明显改善，生产曲线如图2所示。

速度管柱排水采气工艺技术在该9井的成功应用，为东海解决气井积液问题提供了理论依据和实践经验。

5 结论

速度管柱排水采气是一项成熟的工艺技术，是通过减少井液进入管柱的横截面积，增大气体流速，降低井筒临界携液流量，实现排水采气的目的，该项工艺技术在陆地油田有着丰富的应用经验，该技术引进海上油气田，需针对海洋石油的特殊技术要求对速度管柱施工工艺进行改进。

参考文献

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