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。      

地下盐穴储气库注气排卤及注采完井技术

盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘,采用人工方式在盐层或盐丘中水溶形成洞穴储存空间来存储天然气,是储气库的主要类型之一。盐穴储气库建成后第一次注气排卤及注采完井是储气库建造和应用以及安全运行的关键。为了满足我国首座盐穴储气库--金坛盐穴储气库建设的需要,根据该储气库建库的特点,进行了注气排卤及注采完井工艺技术研究,通过注气排卤及注采完井方案的优选,制定了现场施工工艺,形成了我国盐穴储气库注气排卤及注采完井配套工艺技术,并成功运用于该储气库已有溶腔改造的5口井中,填补了我国盐穴储气库的注气排卤及注采完井工艺技术的空白。     

天然气地下储气库注采完井工艺

简述了地下储气库的类型。对枯竭型地下储气库、完井管柱结构、注采完井管柱结构及施工工艺进行了介绍；对盐穴型地下储气库有溶腔和无溶腔注采完井作业施工工艺进行了系统分析，为国内地下储气库的建设提供了指导和借鉴。     

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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。     

相国寺地下储气库钻井难点及技术对策

相国寺储气库是我国西南地区第一个开建的储气库, 是典型的枯竭型碳酸盐岩油气藏。储气库具有运行周期长, 注采井要求强注强采, 周期循环等特殊要求, 因此对注采井井筒完整性要求非常高。相国寺储气库除对注采井井筒完整性要求高外, 其构造本身目前有多个产层压力系数低于１  ０ ; 出露地层老, 极易井漏; 属典型的高陡构造, 自然井斜规律性强; 井漏与垮塌并存; 构造内煤矿、 石膏矿多, 属风景区和自然保护区, 对安全钻井带来极大难度。文章针对相国寺储气库钻井难点, 提出了优化井身结构设计、 优选气体钻井方式、 合理部署丛式井组和优化井眼轨迹、 采用管外封隔器和柔性水泥浆体系、 采用防砂筛管完井等技术对策。该储气库的建成, 将为西南地区储气库建设起到非常重要的示范作用, 并提供很好的技术支撑。     

相国寺储气库注采井完整性技术探索与实践

相国寺储气库是比较典型的枯竭性气藏储气库,构造狭长、出露地层老、地层倾角大、储气层压力极低,新钻注采井必须穿越两个已开发的枯竭层以及两个易垮塌层段,构造主体部位地表0500 m之间有多个煤矿开采巷道。在这种复杂地质条件下建设储气库,新钻注采井完整性技术尤其重要。因此,如何经济安全完成新钻注采井的钻完井工作,且保证每口新钻注采井的完整性,难度极大。文章对揭开易塌盖层防卡钻、长段低压漏失段固井技术、建设过程管理以及后续注采完整性监测与评估等一系列实践进行浅析,充分阐述了枯竭气藏储气库注采井完整性关键技术。     

枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术研究

井筒封闭性对储气库的建设至关重要。枯竭砂岩气藏型储气库断层发育,在其建设过程中,存在井漏频发、盐膏层段固井质量难以保证等工程技术难题,对井筒完整封闭性构成潜在风险。为此,以文23储气库为例,研究了枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术。利用文23储气库注采气井的钻井录井资料,并结合前期勘探开发资料,从盖层封闭性、断层封闭性2个角度评价了井筒封闭性,建立了该储气库沙三段盐膏层断缺条件下的盖层识别与评价方法,形成了基于钻井液出口流量曲线变化形态的井漏原因判别模式和断层封闭性评价方法;为了提高井筒封闭的完整性,建立了该储气库沙三段盐膏层发育和断缺2种条件下钻穿盖层底界5.00～10.00 m卡准中完井深的方法。应用实例表明,以上述方法为核心形成的枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术,从地质和工程2方面解决了储气库井筒封闭性录井评价难题,有助于提高录井对储气库建设的技术支持力度与技术服务质量。      

文96地下储气库注采井完井技术

文96地下储气库属于典型的枯竭气藏储气库,储层压力较低且层间压力差异大,射孔层位厚、层段多、跨度大,储层保护和安全投产难度很大。针对文96地下储气库储层特点以及储气库注采井强注强采要求,通过合理设计注采井完井管柱结构,优化射孔工艺参数,采用油管传输多级起爆负压射孔技术,同时配合低伤害完井液体系等措施,解决了储气库气藏储层保护以及井控安全矛盾突出的问题。现场应用表明,该技术能有效保护储层,缩短作业周期,注采井达到产能设计要求。     

国内地下储气库钻完井技术现状分析

国内已投入运行的储气库暴露出了环空带压问题,严重地影响了储气库安全平稳运行。为此,详细介绍了国外储气库建设在注采井寿命、钻井方式及井型、井身结构、钻进工艺、固井、完井、老井封堵和注采等方面采用的最新理念和技术。针对国内在建和拟建地下储气库的基本情况,着重分析了环空带压、井身结构、钻井施工、固井、老井处理、关键工具和装备以及规范和标准等方面存在的主要问题。结果认为：①国内储气库建设各方逐渐接受了储气层采用大尺寸井眼且储层专打的井身结构理念;②钻井应以提高固井质量为核心,把套管丝扣气密封检测、弹性水泥浆、IBC测井等先进技术应用于技术套管和生产套管固井;③要高度重视地下储气库注采井和老井的井筒完整性管理。最后指出应建立适合国内地质特点的储气库钻完井工程设计和施工技术规范;需专项研究低压储气库钻井防漏堵漏和储层保护等技术并研制油套管氦气气密封检测等装备与工具。     

不同类型复杂地下储气库建库难点与攻关方向

地下储气库（以下简称储气库）在保障天然气安全供应方面发挥了不可替代的重要作用。为推进中国储气库业务高质量发展，有效应对天然气安全保供压力，总结了国外储气库建设与运行关键技术现状，梳理了国内储气库建设历程和形成的特色理论技术，分析了我国储气库领域面临的突出挑战，提出了未来储气库发展与攻关方向。研究结果表明：(1)国外储气库建库与运行技术成熟、装备配套、标准完善，建成了气藏型、油藏型、盐穴型、水层型等多类型储气库；(2)中国在库容设计、井筒质量控制、大排量注采设计、地面处理工艺与装备、风险识别监测以及盐穴造腔等方面形成了特色技术；(3)中国储气库在“扩容、达产”及提高库容利用效率、高含水油藏与低渗透气藏和复杂连通老腔等新类型储气库建库技术等系列领域面临挑战；(4)亟需破解5大科学问题，即超压背景下储气地质体密封性弱化动力学机制、高含水油藏建库储气空间扩展与注排控制理论、盐穴储气库强制对流溶蚀—扩散流固耦合机理、大尺寸井井壁失稳力学—化学耦合机理、长周期注采储气库完整性失效机理与灾害演化机理；(5)亟需解决6大技术问题，即提高库容动用率、新类型储气库建库、提高单井产能和老井处置、地面处理关键...     

枯竭型油气藏储气库井筒完整性研究综述

文中结合国内枯竭型油气藏储气库建库储层的特点,全面分析了枯竭型油气藏储气库在钻完井、注采等阶段作业中影响储气库井井筒质量的主要危险因素;系统提出了储气库井筒完整性风险的应对措施,以提高储气库建库期井筒质量,确保后期储气库安全有效的运行。     

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大张坨储气库是国内第一座大型地下储气库 ,于 2 0 0 0年 12月进入投产阶段 ,它的建成为北京的供气状况和大气环境治理做出了贡献。B876储气库则是大张坨储气库的扩建工程 ,位于B876区块板Ⅱ1枯竭式超低压凝析油气藏上 ,气藏埋深 2 2 2 0～ 2 2 4 0m ,原始地层压力 2 2 .5MPa,目前地层压力为 10 .5 9MPa ,地层压力系数 0 .4 76 ;在该废弃气藏上新钻了 5口储气库注采井 ,其中 3口井射孔完井后自喷 ,日产气量高达 12 .5× 10 4m3 。文章详细介绍了所钻注采井在钻井、固井、射孔完井等工序过程中采取的油气层保护技术和经验 ,对今后衰竭气藏的挖潜、枯竭式气藏储气库的建设具有参考价值。     

盐穴储气库完井设计考虑因素及技术发展

盐穴储气库是我国重要的储气库类型,在我国南方地区具有广阔的建设空间,目前江苏省金坛市运行了国内第一座盐穴型储气库。上千万立方米天然气被高压储存在人工溶成的盐穴内,作为注(采)天然气唯一通道的注采井,其气密封性能是保证储气库安全运行的重要因素之一。为确保天然气的安全储存,根据国内盐穴储气库建设实际,吸收国外盐穴储气库的成熟设计理念,重点论述了在盐穴储气库完井阶段如何保证注采井的气密封性能,得出了盐穴注采井完井设计时需要考虑的重要因素,同时展望了盐穴储气库完井新技术,对今后国内盐穴储气库的完井设计具有指导作用。     

盐穴地下储气库气密封检测技术

建设盐穴地下储气库是一项高风险的复杂工程,对盐穴的气密封性有着很高的要求,其密封性检测技术就成为评价建库工程成败的关键。为此,分析了中国建设盐穴地下储气库的特殊性（盐穴储气库的盐层具有矿层层数多、单层厚度小、夹层多、含盐品位低、共生组分多和相变大等特点）,指出了建设盐穴地下储气库工程发生天然气泄漏的主要影响因素（井筒工程因素、地质因素和地面设备因素）,重点论述了建设盐穴储气库钻完井井筒密封性检测技术、水溶造腔过程中腔体的检测技术、首次注气排卤前盐穴完整性气密封检测技术和盐穴地下储气库运行后的评估检测技术。以上技术具有气密封性检测精度高、工期短、能耗低、工序简化及节省投资等特点,对我国正在建设和今后准备建设的盐穴储气库工程具有参考和借鉴作用。     

盐穴型地下储气库注采井造腔工艺

目前国内乃至世界其他国家在储气库建设中都是在枯竭油气层的基础上建设的,而江苏金坛盐穴型地下储气库是我国乃至亚洲第一个利用可溶盐层地下造腔工艺完成的盐穴型储气库。简述了盐穴型地下储气库造腔工艺、施工工序及造腔施工的五个阶段,为我国在未来几年建设四大区域性联网协调的储气库群探索出一条成功的盐穴型地下储气库注采井造腔经验。     

文23储气库封堵井完整性保障技术

文23储气库属于枯竭砂岩气藏型储气库,建设前需要对无法再利用的老井进行封堵。为确保老井的封堵质量,保障储气库的完整性,引入挪威石油工业协会井筒完整性技术标准的井筒完整性设计理念,识别了文23储气库老井封堵前后的窜漏风险状况,设计了井屏障系统,研发了适用于高温气层的耐高温缓膨气密封封堵体系,制定了确保封堵老井井筒完整性的工艺,形成了以井屏障设计、施工和监控为基础的井筒完整性保障技术。文23储气库老井采用该技术进行封堵,现场施工成功率100％,老井封堵后的井筒完整性良好,经受住多轮次注采交变应力的长期作用。研究和现场应用结果表明,根据井筒完整性设计理念进行井筒完整性设计和施工,可以确保老井封堵后井筒长期的完整性,也可为类似储气库设计提供借鉴。      

浅析我国气藏型储气库钻采工程技术的发展方向

我国自2000年第一座气藏型储气库——大张坨储气库投入运行以来,经过近15年发展,形成了配套钻采工程特色技术,在钻完井、固井、注采、储层保护、监测、老井封堵等工艺技术取得了一系列成果,较好地满足了我国气藏型储气库建造的需要。为了适应今后发展形势,丰富和发展气藏型储气库建造技术,找准今后技术发展方向,针对我国建设实际情况,结合国外储气库建造技术发展趋势,对我国气藏型储气库钻采工艺技术提出几点建议:实施工艺设计的统一化和标准化设计;加强完井技术研究;注重监测井部署;科学选择注采管柱材质;强化注采井油套环空带压控制技术研究;深入开展老井封堵处理技术研究等。     

文23地下储气库关键工程技术

文23储气库是我国中东部地区最大储气库,工程建设过程中遇到固井难度大、井漏严重、井筒封闭性评价困难、注采管柱要求高和老井井况复杂等技术挑战,为此开展了盐膏层固井、超低压储层防漏及保护、盖层段井筒封闭性评价、注采完井管柱设计和老井封堵与评价等技术攻关,形成了文23储气库关键工程技术,解决了文23储气库建设中的技术难题。文23储气库关键技术在现场应用后,固井质量显著提高,钻井液漏失量降低52.3%,井筒封闭性评价提高了施工决策效率,保障了储气库工程建设的顺利施工。文23储气库示范工程的建设,为类似储气库建设提供了技术保障和示范。      

高陡构造区枯竭型油气藏改建地下储气库配套地震解释技术序列

由枯竭型油气藏改建的地下储气库(以下简称储气库)具有储气量大、投资相对较低等优点,是储气库建库的首选目标。高陡构造区由于构造复杂、储层厚度薄,准确落实地下构造真实形态和目标地层深度难度大,地质目标难以一次性中靶。为了形成一套有针对性的高陡构造区枯竭型油气藏改建储气库的地震解释技术序列,对整个建库期间使用到的地震解释技术进了梳理和分析。研究结果表明:(1)基于多井控制的地震地质综合解释技术可以对构造进行准确的三维空间雕刻,能够有效地解决高陡构造真实形态和目标地层深度预测的难题,进而对气藏的封闭性做出评价;(2)所形成的地震导向技术,为注采井的实施提供了强有力的物探技术支撑,有效地指导了注采井工艺的设计、实施,为提高髙陡复杂构造区钻探成功率提供了可靠的资料,提高了钻井速度与效益;(3)随钻过程中实时跟踪调整,可以有效提高注采井一次性入靶率和目的层段的进尺。结论认为,所形成的配套地震解释技术序列为四川盆地东部XGS地下储气库建设提供了强有力的技术支撑,有效地指导了注采井工艺的设计实施以及动态调整井轨迹方案,提高了钻井一次性中靶率,大幅度提高了石炭系地层及储层的钻遇率,对今后枯竭型油气藏改建储气库工程具有参考借鉴意义。     

地下盐穴型储气库建库技术方案工程投资对比

盐穴型储气库是地下储气库的重要组成形式,与枯竭油气藏改建储气库相比,盐穴型储气库具有建设周期较长、单井吞吐量大、注采转换灵活等特点.经过多年的研究与实践,目前国内外形成了三种成熟的盐穴型储气库建库技术:大井眼建库技术、常规井眼建库技术和双井单腔建库技术,三种建库技术具有各自的特点.盐穴型储气库工程投资主要包括前期评价费...