气密封检测技术在储气库井应用研究

国内油气田天然气井随着天然气开采出现大量环空带压现象,造成严重安全隐患,据资料统计环空带压现象90%左右由螺纹泄漏引起[1]。特殊扣油套管受到螺纹类型、加工误差、材质选择、运输磕碰、不规范操作、密封脂的选择等方面的影响,都可能导致螺纹出现气体泄漏[2]。在金坛盐穴储气库已投产注采井运行过程中,已经有4口井出现环空带压,给储气库的安全运行带来一定的安全隐患。利用气密封检测技术对金坛储气库注采完井管柱螺纹进行密封检测,有效剔除泄漏管柱入井,避免因螺纹泄漏引发环空带压。目前该技术在金坛储气库4口井注采完井作业中成功应用,为储气库的长期注采运行提供了安全保障。     

“裂缝型”气藏储气库钻井工程方案设计——以铜锣峡储气库为例

四川盆地拟建的铜锣峡储气库的储层为碳酸盐岩,含H2S且储层裂缝发育,为典型的“裂缝型”储气库,在国内尚属首次建设,给钻井和固井质量提出了更高要求,防漏失是储气库建设过程中的重中之重。通过精细描述地层钻井必封点、优化储层专打井身结构、采用可酸溶防漏堵漏技术和抗硫气密封扣套管及韧性水泥浆固井工艺等技术措施,形成了极富特色的铜锣峡储气库钻井工程方案。主要体现在:①二开套管封隔下侏罗统自流井组以避开上部地层漏失,避免喷漏同存,实现下部地层安全钻进,而三开套管封隔高压水层有利于实现下部储层段的储层专打;②碳酸盐岩储层裂缝发育,存在极大的储层污染风险,通过采用可酸溶纤维防漏堵漏技术提高地层承压能力,有效减少钻井过程中的储层漏失;③抗硫气密封扣套管及韧性水泥浆固井工艺,能够增加水泥浆弹性,去除水泥环与套管间的微环隙,使其长期具有防窜能力,提高水泥石韧性,满足储气库注采井长期注采要求。     

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钻注采井是建设枯竭油气藏储气库的重要环节。在建设大张坨储气库时，大港钻采工艺研究院对枯竭油气藏地下储气库注采井的钻井工程进行了详细研究，形成了该类储气库注采井的钻井技术，并对大张坨、板876、板中北高点地下储气库进行了钻井工程设计。从完井测试及注采生产情况来看，应用效果较好，基本能够满足储气库建设的要求。文章以大张坨储气库为例，从井口布置及井眼轨道优化、井身结构设计、套管柱设计、套管柱设计、固井设计、钻井液体系和储层保护设计、重点施工措施以及钻探效果等方面阐述了利用枯竭油气藏建地下储气库的钻井技术。     

相国寺储气库固井井筒密封完整性技术

确保安全运行是相国寺储气库建设的首要原则,而井筒长期注采的密封性是保证储气库长寿命、安全运行的关键。文中从固井工艺技术、套管串密封完整性技术、水泥浆体系优化等方面入手,通过室内试验研究、软件模拟及现场试验,形成了地层动态承压试验、提高顶替效率、预应力固井、气密封性检测、管外封隔器以及韧性水泥浆等系列技术,能够保证注采井井筒的长期密封完整性,使固井质量满足相国寺储气库注采井固井的需求。相储8井准244.5 mm尾管固井施工综合运用了该套技术,CBL测井显示水泥胶结合格率达到93.1%,且固井后未发生环空带压现象。     

长庆储气库长水平段注采井钻完井实践

长庆储气库水平注采井,水平段最长达到1 819 m,地层压力系数约为0.72,且低孔低渗,给储气库钻完井带来了较大的技术难度。本文通过对长庆地区钻完井技术的井身结构、固井质量、地层承压能力和套管密封等分析和设计,完成了试验1H和2H井的钻探。实践表明,长庆储气库长水平段注采井应优选四开大尺寸井身结构,采用可酸溶的屏蔽暂堵钻井液可满足长水平段钻井需要,储层漏失压力可满足常规分级固井工艺要求,采用先进的成像测井技术IBC检测固井质量,结果表明固井质量满足设计要求。通过油套管管柱的气密性检测技术,提高了井筒的完整性。     

华北地区含硫化氢地下储气库运行风险及技术对策

为进一步推动国内含硫化氢地下储气库优化运行,以华北地区某地下储气库为例,通过对其运行中含硫化氢、井漏气、注采井底水水淹等运行风险综合分析,提出有针对性的运行技术对策,即硫化氢处理技术、井筒优化技术及水淹井激活技术。硫化氢处理技术采用干法脱硫思路,地面采用"活性炭+脱硫剂"分层装填脱硫塔方式实现脱硫,地下选用气密封型防硫化氢螺纹油管抗硫生产,并在井口采取含硫井井口失控远程点火技术:井筒优化方面,综合老井封堵、新井井身结构优化、完井管柱优化等井筒技术,并划分环空带压四种类型压力恢复曲线判断其漏点位置进行液体堵漏剂堵漏;水淹井激活技术则基于注采井出水特征及水体活跃性分析,采取"零背压放喷排液"激活水淹井技术。通过技术对策实施,该储气库已历经8个注采周期,实现了安全运行零事故,为含硫化氢型储气库运行50年乃至更久奠定了坚实的技术基础。     

大张坨气藏改建地下储气库配套技术研究

针对地下储气库不同于常规油气田开发的特点，集中研究了储气库建设过程中钻井工艺、试油完井、防腐工艺、储层保护、过油管电缆射孔等5个方面的配套技术。文章对地下储气库注采井布井方式、井眼轨迹、固井方式、油套管的选择与配套工具进行了界定．同时对储气库井特有的防腐方法、储层保护技术、过油管射孔技术及取得的效果进行了总结。其成果在后续储气库的建设中发挥了积极作用。     

含硫化氢储气库注采井环空带压分析与对策

储气库注采井"大吞大吐"式高速双向注采运行模式和储气库应急调峰保供的客观属性,使得近年来储气库注采井环空带压井比例较高,对储气库高效运行和注采井井筒完整性带来了巨大风险挑战.通过对华北地区X含硫化氢储气库H2-4井环空带压分析,在深入剖析环空流体组分来源和原井筒固井质量分析基础上,运用分布式光纤监测漏点识别技术和声速法...     

我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。      

地下储气库注采井不同井段水泥环密封性能实验

针对我国西南地区首座地下储气库——相国寺储气库投产后注采井出现较大比例的B环空异常带压问题,采用室内实验的方法,根据注采井100 m、900 m、2 000 m垂深处温度和压力差异,设计了不同的水泥石养护温度和加载围压,并采用小尺寸的水泥环完整性测试装置基于应力等效原理测试了从井底到井口水泥环在试压和注采时的密封能力。实验结果表明:①井筒不同深度段水泥候凝温度和围压差异较大,同一种水泥浆体系在实际固井后沿井筒深度具有不同的机械性能,导致不同井段水泥环密封性能存在着巨大的差异;②交变载荷会导致水泥环的压实和累积损伤,加剧水泥环的密封失效;③注采井2 000 m处水泥环在试压和注采工况条件下,密封性完好,没有发生泄漏,1 000 m处水泥环在试压工况下能保持完好,在循环交变载荷下存在着水泥环密封失效的现象,井口附近100 m处水泥环在试压工况和注采工况时均出现了泄漏;④实验结果揭示,在试压和注采工况下,井筒中上部水泥环密封失效是造成B环空异常带压的根本原因。结论认为,该研究成果可以为提高地下储气库注采井固井水泥环密封的可靠性提供实验数据支撑。     

低压油气藏改建地下储气库储层保护

大张坨地下储气库是我国第一座天然气地下储气库，其实践经验对我国储气库建设具有重要意义，储层保护是利用油气藏建设天然气地下储气库的关键技术之一。在概述储层保护的基础上，介绍了储层保护的指导思想，从储层特性分析技术、保护储层的钻井配套技术、固井配套技术、测试求产配套技术4个方面，详细说明了大张坨地下储气库12口注采井建设全过程储层保护的19个技术要点。从钻井效果、固井效果、完钻电测、油气测试和注采能力5个方面对储层保护效果进行了系统评价，探索出一套低压油气藏建设地下储气库的储层保护综合配套技术体系。     

利用枯竭油气藏建设地下储气库工程的配套技术

枯竭油气藏是世界上最适合建设地下储气库的一种类型,在我国也是建设地下储气库的首选类型。为此,对利用枯竭油气藏建设地下储气库的特殊性进行了分析,发现有如下特点：原有老井多、服役时间长、井况复杂;储气层压力低,保护储层防止污染的技术难度大;储气库运行始终处于交变载荷的变化过程中,对工程质量要求更高。针对性地提出了建库工程的配套技术：原有老井处理技术（可利用老井的筛选技术、合理利用老井部署监测观察井技术、可靠封堵报废老井的配套关键技术）和建库新钻注采井在钻井-固井-完井施工全过程中实施保护储层一体化联作方式的关键技术。该配套技术对我国今后建设枯竭油气藏型地下储气库工程具有实用及参考价值。     

套损井开窗侧钻水平井挖潜剩余油技术

套损井开窗侧钻水平井技术是大庆油田针对套损井综合治理和长垣老区油田剩余油挖潜的需要开展的一项试验研究。该技术立足套损井区目的层精细描述的研究成果,采取相应的修井措施对高含水或低产液的套损井进行修井,确保开窗点以上套管完好,下部及射孔井段水泥有效封固。选定套损井段上部的完好套管开窗侧钻水平井钻开目的层。工艺包括套损井的选井选层和修井要求、开窗位置的确定、钻具及施工参数、水平井井眼轨迹控制及完井方式等。该技术作为一种修井、开窗侧钻、水平井钻井等多学科交叉的综合工艺,现场试验取得了较好的挖潜效果。为这类套损井的修复利用和老区开发后期的剩余油挖潜探索了一种新方法。     

定向井小套管二次完井及配套技术

老油田经过多年开采,部分油藏整体进入特高含水开发阶段,剩余油高度分散,稳产难度大,同时,油井纵向上油层均经历多次补孔、封层重射等措施作业,导致井筒状况复杂,不能满足单井措施要求,严重影响了油藏井网重构效果。为完善井筒条件,满足CO₂协同吞吐、调堵+吞吐等逐层上返开发的措施需要,开展了定向井小套管二次完井矿场试验。针对施工过程中管串下入难度大、固井质量难以保证等技术难点,形成了高效打通道、液压滚珠整形、小套管固井等系列定向井小套管二次完井技术,达到了复杂井长井段封堵、耐CO₂腐蚀、井筒承压高等效果,实现了井筒重塑,为油田井网完善、提高可采储量提供了技术支持。     

液压式套管扶正器在侧钻水平井中的应用

常规侧钻水平井造斜段及水平段完井管柱居中困难,导致固井水泥环厚度不均,质量较差,易发生出水、出砂等问题,进而致使侧钻水平井生产寿命较短,严重影响了单井产量。现场多使用扶正器来提高套管居中度,但是常规扶正器存在扶正效果差、破坏井壁等问题,为此研制了液压式套管扶正器。该工具原始外径小、下入安全,膨胀后外径大、扶正能力强,能够极大地提高侧钻水平井完井管柱的居中程度,改善固井质量,延长侧钻水平井的生产寿命,提高产量和效益。该类扶正器现场应用简便,不影响正常的施工程序,在辽河和冀东油田进行了多口井的现场应用,效果显著。     

水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术

采用筛管顶部注水泥完井的水平井占到胜利油田水平井总量的60%以上。该技术的主要缺点在于钻塞过程中易造成套管磨损,钻塞后内壁留有毛刺,影响后期作业效果。为解决钻塞对完井管串 的伤害,设计出集管外封隔器、分级箍、盲板功能于一身的免钻塞完井工具,开展了室内性能试验和施工工艺试验。在筛管顶部注水泥作业结束后采用下打捞矛打捞内套的方式有效避免了钻塞带来的不 利影响,减少了完井作业时间及成本。该技术在胜利油田累计施工40余口井,保障了后期酸洗及填砂作业效果,推动了水平井筛管完井技术的进一步发展。     

长庆苏里格气田欠平衡及小井眼固井技术

苏里格气田属于低压、低渗、低产、低丰度的“四低”气田,面积约20000km2,气藏资源丰富,开发难度大。根据高效低成本开发苏里格气田的要求,进行了欠平衡及小井眼钻井,为低成本开发苏里格气田做前期技术准备。针对地层特性、储层特点、井身结构、固井难点及固完井要求,依据平衡压力固井及防气侵气窜原理,采用正注返挤固井工艺技术,使用双凝防气窜水泥浆进行封固。使用该技术在苏里格气田固井7口(4口欠平衡井、3口小眼井),固井质量优质率达100%,基本解决了苏里格气田的固井难题,确保了固井质量,降低了固井成本。     

延迟固井技术研究及应用

延迟固井技术主要用在小间隙、窄环空井眼和一些特殊井的固井工艺中。经过室内研究和现场应用证实,该项技术已获得成功,基本解决了诸如套损井二次固井修复、小间隙尾管固井等技术难题。文中重点论述了延迟固井技术在工艺、工具、水泥浆等方面的研究情况,并介绍了室内试验、研究成果和现场应用情况。     

提高四川盆地页岩气开发效益的工程方案

四川盆地川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩是该区页岩气开发的目的层,甜点主力气层为龙马溪组龙_1~1小层,其上的龙一_1~3—龙一_2非主力气层因水平井压裂裂缝缝高延伸受限未能得到充分的改造,采用新井开发又不经济,导致大量页岩气资源(约占总储量的2/3)无法动用。为此,提出了"生产套管合理封固+套管切割+高效段铣+常规侧钻钻完井与压裂"的方案,并分析了关键技术的可行性和方案的经济性。研究结果表明:①确定合理封固段长度,配套井口安全阀、井下环空封隔装置等,确保满足后续压裂和生产要求,新井生产套管水泥返至技术套管内合适位置即可;②机械式套管切割技术成熟,较之于常规技术,高效段铣的段铣效率、工具寿命均提高2倍以上;③高效低成本井筒处理和常规侧钻钻完井与压裂技术,可支撑方案目标的实现;④较之于钻新井,该方案可节省建井成本30%左右,非主力气层预计单井测试日产气5.2×10~4m~3,10年累计产气0.49×10~8m~3,经济性良好。结论认为,该方案为页岩气非主力气层经济有效开发提供了一条新思路,有助于实现我国页岩气快速上产和长期稳产。