普光高含硫气田开发动态监测技术

为了解决普光超深高含硫气田动态监测技术系列和相关标准规范缺乏的难题,基于对国内外高含硫气田的调研,通过设备研制、室内实验、理论研究和现场试验形成了超深高含硫气井产气剖面测井、井下取样及流体相态特征分析、水侵动态预测及产水层位识别、气井产能测试及评价、开发监测安全控制等5项动态监测关键技术,并制订了相关规范标准,进而在该气田进行了应用验证。结果表明:(1)所研制的高抗硫产气剖面测井仪器耐温175℃、耐压105 MPa,产气剖面测井43井次,成功率达100%;(2)所研制的高抗硫井下保压取样器耐温150℃、耐压70 MPa,井下保压取样7井次,成功率达100%;(3)地层压力下降至29.5 MPa时地层中有单质硫析出,气井产气量高于20×10~4m~3/d时井筒中不会产生硫沉积;(4)应用产水层位识别技术和水侵动态预测模型可准确识别产水层位和预测气井出水时间,通过优化、调整气井工作制度以控制水侵速度,延长气井的无水采气期;(5)应用"井下永置式压力计+绳缆输送+井口变流量"测试技术和压力计算模型、试井解释模型实现了气井产能测试全覆盖,气井产能评价结果准确;(6)所设计的绳缆式超高压气密封多级防泄漏控制系统动态气密封压力达50 MPa,研发的防喷装置余气处置工艺实现了143井次测试作业"零泄漏、零污染"。结论认为,上述动态监测技术系列为普光气田科学制订增产增储措施、确保长期稳产发挥了重要作用。     

深水工程地质勘察船及配套装备的研制

在国家科技重大专项"深水工程勘察船及配套技术"课题的支持下,成功设计并研制了具有独立知识产权的深水工程勘察船及配套的海底保温保压取样装置、深水工程钻机及深水随钻取样器等。所研制的深水工程勘察船可进行工程地质钻探、工程物探、工程支持服务、科学考察,为实现深水工程地质勘察作业提供了重要平台;海底保温保压取样装置超长柱状保压取样长度达23.5m;深水工程钻机在3 000m水深可钻探海底以下600m地层;深水随钻取样器可实现不提钻杆即能更换取样模块,以适应不同的地质情况。     

高抗硫保压井下取样器的研制及在P202-1井中的应用

针对国内目前井下取样器不抗硫化氢、所取样品不保压等问题,研制出国产化新型高抗硫保压井下取样器,该种取样器选材选用钛合金和全氟醚胶圈,解决了抗硫化氢腐蚀问题;采用氮气室背压保压技术,确保在取样、转样、运输过程中的样品压力始终大于取样点压力,实现了全程保压,保证所取样品相态不发生变化。在普光气田P202-1井成功取得2支可代表地层真实流体特性的井下PVT气体样品。     

普光高含硫气田采气管柱的优选

普光气田由于高含硫化氢和二氧化碳,对采气工艺提出了更高要求。从气田投产方式、材质的选择、井口装置、管柱结构以及防腐措施等方面对该气田的采气工艺技术进行了全面的研究,提出了高含硫气田的投产作业方式,即：酸压（酸化压裂）生产一体化方式,酸化生产一体化方式和射孔后直接投产方式。通过室内实验评价,气井生产管柱优选了G3或同等级的高镍基合金钢材料,井下工具选择718高镍基合金钢材料;气井井口装置优选抗硫材质,并配置井下安全阀和井口安全阀;气井采用生产封隔器永久完井管柱。该技术思路对国内酸性气田的开发具有重要借鉴意义。     

川东北高含硫气井完井修井工艺技术探讨

就川东北地区高含硫气井完井修井的现状、基本思路及完井方法,完井修井工艺管柱、套管、油管、井下工具、采气井口装置、完井液、射孔、地面测试流程、酸液与产层的配伍性、酸化增产措施适应性、试修设计等工艺技术的现状和存在的问题进行分析,并提出具体建议.     

φ114.3mm油管气井井下流量控制装置

长庆气田φ114.3 mm油管管径大、井下工具承压大,常规井下节流器结构无法满足其投放及打捞要求。为此,研发了φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置,装置由卡瓦式流量控制器和卡簧式调产心子组成。卡瓦式流量控制器利用井筒内高压压缩工具密封腔内常压气缸推动密封件实现密封,达到了大直径井下工具钢丝投放的目的,且中心通道大,可通过速度管柱实现气井产量低于临界携液流量时的排水采气作业;卡簧式调产心子面积小,承受压力小,在不打捞大直径装置整体的条件下,可通过小直径心子的投捞实现气井的快速调产。2013年,φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置共在现场应用4口井,均投放顺利、坐封正常。     

高含硫气井罐装电潜泵系统排水采气工艺

为了将常规气井常用的电潜泵排水采气工艺应用于高含硫气井,同时满足高含硫气井保护套管的要求,基于高含硫气井的完井方式及电潜泵排水采气工艺自身的技术特点,针对套管保护、气体干扰及深井电潜泵机组振动等问题,在完井管柱设计、工具配套等方面开展了攻关研究,并在L2井进行了排水采气工艺设计。结果表明:(1)所研发的一套以罐装电潜泵系统为主体、结合锚定式插管封隔器形成的高含硫气井完井管柱系统能够实现电潜泵的正常运行,并且满足保护套管的要求;(2)采用多相流泵及放气管线可以应对气体干扰的问题,使用自动换向阀可以降低电潜泵复杂流道对气井自喷的影响,配套带锚定机构的插管封隔器能够降低管柱振动;(3)所设计的罐装电潜泵系统可应用于?244.5 mm和?177.8 mm套管,其中?244.5 mm套管对应的电潜泵最大排量为900 m3/d、最高扬程为4 500 m;?177.8 mm套管对应的电潜泵最大排量为300 m3/d、最高扬程为3 000 m。结论认为,该项研究成果为高含硫气井实施电潜泵排水采气工艺提供了技术支撑。     

适用于水平气井的新型自缓充柱塞气举排液装置的设计及应用——以鄂尔多斯盆地长庆气区为例

柱塞气举工艺技术已成为鄂尔多斯盆地长庆气区排水采气的主要技术,但现有柱塞装置存在大斜度井段卡定器难以卡定等问题,致使该技术只能应用于直井,而无法应用于大斜度井筒轨迹的水平井。目前,长庆气区共有水平气井1 200余口,积液问题逐渐显现。为了实现水平气井应用柱塞气举工艺进行排液采气的目标,通过柱塞和井下工具结构一体化、动力学理论模型分析,并结合水平气井井身结构特点,自主设计了一种适用于水平气井的新型自缓冲柱塞装置。该装置不仅可进入水平井底部大斜度井段或水平井段,而且还简化了现有柱塞装置的井下工具。水平井柱塞装置由柱塞本体、抗冲击总成组成,柱塞本体确保举液效率,抗冲击总成实现自缓冲柱塞落地冲击力的功能。结合工况条件测试,认为该装置能够满足柱塞安全运行的要求,保证柱塞落地冲击力不破坏管柱和柱塞本体。该新型水平气井柱塞气举排液装置已在长庆气区成功投放运行,抗冲击性能满足现场应用要求,且大幅降低了井筒液柱高度,增加了产气量,应用效果显著,可解决水平气井排液采气的难题。     

适用于水平气井的新型自缓冲柱塞气举排液装置的设计及应用——以鄂尔多斯盆地长庆气区为例

柱塞气举工艺技术已成为鄂尔多斯盆地长庆气区排水采气的主要技术,但现有柱塞装置存在大斜度井段卡定器难以卡定等问题,致使该技术只能应用于直井,而无法应用于大斜度井筒轨迹的水平井。目前,长庆气区共有水平气井1 200余口,积液问题逐渐显现。为了实现水平气井应用柱塞气举工艺进行排液采气的目标,通过柱塞和井下工具结构一体化、动力学理论模型分析,并结合水平气井井身结构特点,自主设计了一种适用于水平气井的新型自缓冲柱塞装置。该装置不仅可进入水平井底部大斜度井段或水平井段,而且还简化了现有柱塞装置的井下工具。水平井柱塞装置由柱塞本体、抗冲击总成组成,柱塞本体确保举液效率,抗冲击总成实现自缓冲柱塞落地冲击力的功能。结合工况条件测试,认为该装置能够满足柱塞安全运行的要求,保证柱塞落地冲击力不破坏管柱和柱塞本体。该新型水平气井柱塞气举排液装置已在长庆气区成功投放运行,抗冲击性能满足现场应用要求,且大幅降低了井筒液柱高度,增加了产气量,应用效果显著,可解决水平气井排液采气的难题。     

高压取样技术的研究与应用

传统的钟控、电控取样器下井前要预设时间，操作繁琐，油水界面难以掌握，取样成功率低，在高凝油、稠油井取样器重量轻，无法用钢丝投送取样。针对上述问题研制了不用时间控制，通过上提下放钢丝绳控制取样器在井下重复开启和关闭的摩擦式取样器；随管柱入井，遇阻小，在封隔器坐封和解封的过程中控制内部SQ3取样器开启和关闭的滑套式取样装置；设计了相关取样工艺。投入使用，取样85支，成功率由先前的46.6%提升到92.2%，解决了高凝油、稠油、高含水油气井的取样难题。     

普光气田地面集输系统硫沉积原因分析及对策

普光气田天然气富含H2S和CO2,自投产以来,地面集输管线和设备装置硫沉积现象较为普遍,造成分酸分离器压差过大、节流阀堵塞、排液不畅等问题,直接影响到气井正常生产。通过对硫堵情况较严重的P3011-1井现场勘察和原因分析,依托集气站原有流程利用硫溶剂加注配套工艺进行现场硫溶剂加注作业,最终使分酸分离器前后压差恢复至正常范围,下游集输管线及设施硫沉积现象基本消除,外输天然气气质得到改善,效果明显。硫溶剂加注配套工艺的成功应用,为解决普光气田及同类高含硫气田地面集输系统硫沉积问题提供参考。     

天然气水合物保温保压取心工具研制及现场试验

天然气水合物一般赋存在深海海底浅层地层中，受扰动易分解，采用常规取心工具难以取得样品，为此进行了天然气水合物保温保压取心工具的研制与现场试验。采用三维设计软件设计了绳索式天然气水合物保温保压取心工具整体结构，介绍了伸缩插入式、活塞射入式、冲击器冲击式和马达旋转式4种类型取心工具的具体结构和工作原理；为使研制的取心工具具有保持温度和压力、压力补偿、快速打捞和减小取心扰动等功能，研究了保温保压取心关键技术。通过室内模拟分析保压密封阀、保温筒、压力补偿装置、岩心管、绳索打捞回收装置等关键部件，证明保压密封阀可保压30.0 MPa，保温筒采取填充隔热复合材料二氧化硅气凝胶的方式，受环境温度的影响减小，其他部件的性能也都符合设计要求。南海LW3区块天然气水合物赋存区2口井13回次的取样试验结果表明，研制的绳索式天然气水合物保温保压取心工具能够成功取心，为国内天然气水合物的自主勘探取心提供了技术支撑。      

川西北地区超高压含硫气井安全地面集输工艺

四川盆地西北部地区超高压气藏富含硫化氢和二氧化碳,对地面集输工艺的安全性要求极高,其中双探1井为川西北地区典型的超高压含硫气井,是目前国内投入试采井口压力最高(104 MPa)的气井,其安全试采的关键是节流降压和防止天然气水合物形成。为此,以该井为先导,创新建立了超高压含硫气井的地面集输工艺流程:(1)考虑冲蚀腐蚀的影响,按照等压设计思路,设计了高压多级节流橇;(2)提出了地面一级加热+天然气水合物抑制剂+移动蒸汽加热的天然气水合物防治技术;(3)形成了地面安全控制技术,建立了安全等级最高的超高压井口安全系统,保障了气井的安全生产;(4)针对气田产水和高含硫化氢的特点,提出了气液分离+脱硫+缓蚀剂+清管的防腐措施。该配套技术工艺对超高压含硫气井地面集输工艺的研究和试验具有典型性和示范性,对其他同类气田具有一定的借鉴意义。     

天然气水合物岩心带压转移装置研制与现场试验

天然气水合物对温度压力条件的变化很敏感，温度或压力的扰动会导致烃类气体逸出，固体水合物趋于崩解。因此，在钻探获取天然气水合物岩心后，为将岩心在带压情况下转移和保存，必须配备一套与保温保压取心工具配套的岩心转移装置。在研发保温保压筒与转移仓之间压力平衡和岩心转移技术后，设计了一套采用液压缸拉动与压差推动岩心管相结合的岩心带压转移装置。室内和现场试验证明，带压转移装置控制灵活、耐压能力强、密封性好，能够实现天然气水合物岩心从水合物赋存区向实验室的带压转移，可为国内天然气水合物的自主勘探取样提供技术支撑。      

完井负压测试装置的研究与应用

完井负压装置是针对自喷能力的井设计的一种能够在地面控制压差的装置,具有结构简单、适应性强的特点,能根据需要选取诱喷压差,具备井下测试阀部分功能,适用于气层完井试采作业,一趟管柱完成负压射孔、诱喷和放喷求产等多项作业,不用测试阀、不借助气举等自造负压,大大节省了作业成本,缩短了作业时间,提高了作业安全性。     

高含硫气井中的硫沉积规律

针对高含硫气井井筒硫析出、硫沉积预测难题,建立了高含硫气井井筒多相流动和传热数学模型,给出了多场耦合井筒硫析出、硫沉积判别准则和计算方法。计算结果表明,高含硫气井从井底至井口硫溶解度逐渐减小,呈非线性变化规律;井筒中伴随有硫析出,析出位置及析出量主要受温度梯度、压力梯度和硫化氢质量浓度等影响;井筒中的硫沉积主要受气体携带能力和局部流场扰动的影响。温度、压力下降越大,硫析出越早;在同一流压下,产气量越高,硫析出越早,析出量越大。该研究模拟了气井生产动态,给出了高含硫气井中的硫析出、硫沉积、压力及温度分布规律,计算结果可用于指导现场进行开发方案调整、生产参数优化,为制定硫沉积预防方案提供依据。     

高含硫气田集输系统元素硫沉积防治措施

在高含硫气田的开发过程中,随着天然气压力、温度的降低,在地层、井筒及地面集输系统中都可能发生硫沉积,引起管道和下游设备堵塞及严重的腐蚀,危害巨大。为了保证集输系统的正常运行,降低硫沉积危害,在大量文献调研的基础上,分析了集输系统中硫沉积的机理及其主要影响因素,阐述了硫沉积的主要沉积位置,给出了防治集输系统硫沉积可采用的工艺措施,认为工业实际中防治硫沉积的最好方法是注入硫溶剂。通过对比物理溶剂和化学溶剂的溶硫量、特性以及实际使用情况,认为中等程度的硫沉积推荐采用以锭子油为载体的烷基萘,硫沉积严重时,推荐使用SULFA-HITECH或者DADS硫溶剂。     

三高井井喷失控着火井口重置关键技术与装备

“三高井”井喷失控着火后,井口火势大、热辐射高、流体冲击力强,对抢险技术、装备要求极高。井口重置作为“三高”失控井抢险救援中最关键、难度最大的环节,面临新井口下放困难、连接法兰不容易对中、人员难以近井口作业等瓶颈问题,传统的扣装法、磨装法已无法完成此任务。针对此种情况,中国石油川庆钻探工程公司经过攻关,形成了操作灵活、适用范围广、易实现对中、且对中时间短的钢丝加压法,可克服高压气流对新井口向上的冲击力的重力加压法,集卡紧装置、密封装置为一体、可以实现远程一键控制的一体化重置法。采用攻关后的“三高井”井喷失控着火井口重置关键技术及装备,已在土库曼斯坦、川渝地区、新疆地区等多口井井喷失控着火处置中发挥了极其重要作用,成功完成井口重置。目前,该技术已达到国际先进水平。     

硫磺回收装置过程气系统压降的影响因素及控制措施

目的降低硫磺回收装置过程气系统压降,保持装置长周期运行。 方法结合10×10⁴ t/a克劳斯+尾气处理工艺的硫磺回收装置工艺特点及标定工况,通过对装置典型设备及管道压降的研究计算和数据比对,找出装置过程气系统压降的影响因素。同时,根据生产实际对过程气系统压降的影响因素进行全面分析,提出降低系统压降的方法和措施。 结果通过查图及计算等方法得到装置主要设备及管道压降的具体数值:①反应炉烧嘴压降为1.5 kPa;②每台换热设备压降约为1.0 kPa,过程气系统换热设备总压降为6.0 kPa;③反应器床层压降计算值仅74 Pa,具备很好的低压降性能;④急冷塔填料湿塔压降为760 Pa,吸收塔填料压降为2.3 kPa;⑤单个丝网除沫器压降为164 Pa,系统中丝网除沫器总压降为1.1 kPa;⑥过程气管道系统压降约3.0 kPa,每增加1 m管道,系统压降会增加15 Pa。过程气系统压降受到过程气总量、反应炉烧嘴、换热设备、反应器、塔设备、丝网除沫器及系统管道的影响。 结论通过提升硫磺回收装置原料性质、精准控制制硫炉配风、保护反应器催化剂性能、稳定塔设备操作工况等,可保持较低的硫磺回收装置过程气系统压降,为装置长周期运行创造条件。 