四川盆地“三高”气井TAML5级分支井钻完井核心技术

分支井可大幅度地降低油气开发成本,是今后深层、超深层油气开发的主要井型之一。为探索分支井在深层碳酸盐岩气藏的适应性和高效开发的新途径,以中国石油西南油气田在四川盆地高石梯—磨溪区块龙王庙组气藏、灯影组气藏部署的2口分支井(MX023-H1井、GS001-X52井)为例,在综合分析该区块地质特点以及TAML5级完井分支井井身结构设计的基础上,系统进行5级分支井眼钻完井技术先导性试验。现场试验表明:(1)分支连接处均实现了机械+固井密封,满足了后期完井管柱选择性重入条件,达到了TAML5级完井要求;(2)现场施工过程中,壁挂式悬挂器是否成功坐挂是分支井施工成败的关键,应用陀螺测方位判断壁挂式悬挂器坐挂情况的方法准确、可靠,为后期井眼的可选择性重入提供了保障;(3)在分支井眼通井、尾管管柱下入过程中,应用设计的弯管将管柱导入开窗窗口,顺利进入分支井眼,充分证实了弯管导入工艺的准确性和可靠性;(4)实践细化形成了分支井眼开窗、通井、套管入窗、套管下入、壁挂式悬挂器坐挂等系列规范化操作流程。结论认为,分支井是今后油气田降低钻井成本、提高采收率的重要技术手段,所形成的一套适合“三高”气井的分支井钻完井技术,将进一步加快我国深层、超深层油气勘探开发的步伐,有助于能源安全的保障和“双碳”目标的实现。

通南巴地区“三高”气井地面集输工艺特点

针对通南巴地区河坝1井为高温、高压、高产气井的特点,对采气树、安全紧急截断系统、高压集输管汇安全与闸门密封技术、节流降压、水合物防止、管道冲蚀、管径选择等地面集输工艺流程进行了优化设计和选择。实际投运表明,优化后的集输工艺完全能满足河坝1井的工作要求。

“三高”气井井控配套新装置

井控装置是防止井喷,节流压井、处理事故的核心设备和最后一道屏障,其可靠性、操控性、稳定性决定了井控工作的成败。井控装置要求其具有强剪切力、稳定的密封性能和高抗冲蚀能力,但“三高”(高含硫、高压力、高产量)气井钻井所用钻杆尺寸、钢级、壁厚等已超出防喷器标准要求,导致井控装置存在防喷器剪切能力不足,全封—剪切一体闸板剪切后无法形成有效密封,节流管汇抗冲蚀能力弱等新问题。为此,在车间和现场实验、数值模拟的基础上对井控配套装置进行了系统改进。研究结果表明:①通过加装增力液缸,在套压70 MPa下,能剪断Ø149.2 mm×12.7 mm S110钻杆;②全封—剪切一体化闸板上下密封改为前端密封,并采用斜面技术,既能对落鱼修整又能确保密封可靠性,剪切后能封住105 MPa压力;③基于现场模拟冲蚀实验数据,管汇J_(1)号阀、J_(4)号阀优选圆柱形阀,对后端短节进行形状和抗冲蚀角度优化,提升了抗冲蚀能力,操控性更强。结论认为:①该配套,装置已在CS1井等30余口“三高”气井成功使用,进一步展示了良好的应用前景;②目前井控设备方面的标准较钻井技术、井控工艺的发展存在一定程度的滞后,为适应油气勘探开发向深层进军的需要,应加快标准的更新和研究。

“三高”气井试井最小测压深度确定方法

"三高"气井现场测试作业过程中压力计无法接近产层中部,关井后井筒温度变化引起测点压力变化,对试井解释带来了较大的干扰。将地层渗流模型与井筒动力模型有机耦合,建立了井筒-气藏耦合的动力学模型。利用该模型研究不稳定试井压力计下入深度对试井解释结果的影响,绘制"三高"气井试井测试压力计最小下入深度图版,提出井口试井测试适应条件。研究表明,压力恢复试井最小测压深度(能反映地层真实渗流特征)主要受气井生产压差控制,其次受关井前生产产量控制;当生产压差大于10 MPa时,井口压力恢复试井即可满足试井解释条件;当生产压差小于10 MPa时,不同气井存在不同的最小测压深度,压力计只有下入最小测压深度以下,才能准确认识地层渗流特征。该方法为"三高"气井不稳定试井测试方案设计提供了参考依据。

“三高”气井测试井下复杂情况分析与对策探讨

针对川东北高温高压高含硫"三高"气井测试过程中井下工具失效事件多、井下落物事件频发等问题,通过总结分析各类复杂事故发生的原因,形成工具优化组合、管柱结构优化设计、全测试过程压力控制等技术,尽量减小测试过程中的危害因素,对推进"三高"气井勘探开发进程具有有重要意义。

“三高”气井井控装备可靠性研究

针对“三高”气井易漏易喷的特性,对井控装备的配套规范、存在的主要问题进行了分析研究。提出并实施了一系列改进措施,包括节流管汇及各类阀门的改进、防喷器气密封研究、140MPa高抗硫防喷器的研制、井控装备资料档案化管理、加强井控装备日常维护、提高井场试压检测的可靠性等,将“三高”气井的施工安全提高到了一个新的高度。

渤海“三高”气井环空早期圈闭压力预测

针对渤海“三高”(高温、高压、高酸气含量)气井生产早期环空圈闭压力过大严重威胁井筒安全、现有计算模型不能满足“三高”气井圈闭压力计算需要进而影响井筒完整性管理的问题,为准确预测“三高”气井的圈闭压力,基于漂移模型、动量守恒、能量守恒、井筒传热学、平面应变力学方程、气体状态方程以及管柱力学相关理论,建立了“三高”气井井筒温度、压力耦合预测模型以及气液两相圈闭压力迭代模型,实现了“三高”气井高温、高压、产水和非烃气体等实际工况下的气液两相圈闭压力计算,并解决了现有计算模型适用性差以及迭代不收敛的问题。研究结果表明:所建温度、压力耦合预测模型误差约为5%;相较于已有模型,所建模型计算结果更接近现场实际情况,误差在7.5%以下,高产工况下准确度更高;分析得到了“三高”气井不同因素对圈闭压力的影响规律,进行定量化敏感性分析,并以此为依据从工程角度提出了环空圈闭压力的控制措施。其中,环空预留5%~7%气柱能有效降低圈闭压力。

基于压力恢复测试的气井油套环空泄漏程度评价

"三高"(高温、高压、高产)气井在开发过程中越来越多地出现环空带压问题,环空带压预示着井筒发生泄漏,井筒完整性受到削弱,威胁气井安全生产。气井井筒完整性失效最根本的原因就是管柱发生泄漏。在借鉴已有研究成果的基础上,利用平衡原理,计算环空泄漏点深度;基于环空压力现场诊断测试曲线,建立了一种环空泄漏程度评估方法。该方法通过拟合现场实测数据,可预测环空压力的发展趋势,评价环空井筒泄漏的速度和泄漏点的等效直径。该方法对环空异常带压的诊断评估、环空压力的控制具有重要意义。