呼图壁储气库注采气井射孔工艺技术的研究与应用

呼图壁储气库是2010年由中石油股份公司启动的国内六大储气库建设项目之一,于2011年下半年开始投入开发。为确保储气库气井满足长期犬排量注采并安全有效运行30年的设计要求,按照前期项目可行性研究及工程方案设计,储气库注采直井均设计采用气密封防腐油管、永久封隔器及井下安全阀,并采用射孔方式进行完井。由于呼图壁气田目前已处于开发后期,地层压力系数低（0．46）,射孔及完井过程工艺复杂、周期长,储层保护难度大,根据储气库气井完井结构特点,结合射孔作业的不同点火工艺技术分析,设计出适用于呼图壁枯竭型气藏储气库注采直井射孔完井的工艺技术,现场应用成功实施。     

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。      

压降试井技术在辽河油田SL储气库中的应用

在储气库运行过程中,由于周期性注采气造成库区内压力频繁变化,导致储层注采能力及物性出现不确定性的变化,为此,持续开展了停注后压降试井工作,监测注采井压力与注采气量,总结库区内地层压力、储层物性参数(井筒储集系数、表皮因数、渗透率等)、储层边界随时间与累积注入量的变化规律,明确了注采井注气波及范围及地层连通情况,为地下储气库安全运行及科学管控提供了可靠依据。从建库初期至目前,压降试井技术现场应用50余井次,保证了注气压力、地层压力满足储气库安全运行设计要求,也为辽河油田其他储气库群监测工作提供了可借鉴的经验。     

枯竭型油气藏储气库射孔完井技术

枯竭型油气藏储气库一般采用套管射孔完井方式,注、采气需要"缓进大出",要求储层与井筒良好沟通.针对枯竭型油气藏储气库射孔完井工艺复杂、要求高、地层保护难度大等特点,阐述了射孔方式及工艺优选、射孔参数优化、射孔压实带改造技术、多级负压起爆技术等内容.该项射孔完井技术在中石化文96储气库13口井成功应用,取得了良好的效果.     

文96储气库注采井井口安全控制系统

保证地下储气库长期安全运行的关键之一是注采井的可靠运行,井口安全控制系统是气井安全生产的重要保障。储气库注采井运行过程中须承受强注、强采的工况,因而对井口安全控制系统提出了更高的要求。针对地下储气库运行特点,基于井口安全控制整体理念,从远程控制终端、井场ESD系统及井口液压控制系统等方面开展了详细研究,设计形成一套具备远程紧急关井、低压自动关井、火灾关井等多项功能的注采井井口安全控制系统。现场实践证明,文96储气库注采井井口安全控制系统具有性能稳定可靠、操作方便等特点,保障了文96地下储气库14口注采井安全平稳运行。研究结果可为油田高压气井在用井口安全控制系统优化改造、后续地下储气库注采井井口安全控制系统设计及设备选型提供参考。     

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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。     

砂岩储气库注采井完井工艺技术

砂岩储气库注采井必须满足安全和强注强采的要求，注采井射孔工艺推荐高孔密、深穿透以及油管传输一次负压射孔。注采井管柱采用永久封隔器或可取封隔器防止井流物对上部套管和井下安全系统的腐蚀，并采用气密封丝扣。注采井管材选择应考虑储存气体含腐蚀介质的情况，管柱尺寸应考虑最大采气量下的气体冲蚀和满足携带液体的能力，井口应耐高压和腐蚀，并装配井下安全阀。以我国已建成的第一座储气库——大张坨储气库为例，总结了砂岩储气库的完井工艺，可为后续储气库的完井设计提供借鉴。     

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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。     

呼图壁储气库水平井完井技术的研究与应用

按照呼图壁储气库地质与气藏工程研究结果及注采气工程优化设计,决定对HUHWK2注采水平井采用射孔方式进行完井,以实现气井大排量注采与长期安全运行要求。由于呼图壁气田目前已处于开发后期,地层压力系数较低(0.46),对500长的水平段实施射孔及完井作业工艺复杂、周期长、储层保护难度大。根据储气库气井完井管柱结构特点,在对不同完井液的性能研究的基础上,对水平井完井工艺进行充分论证、优化,最后确定该井采用两趟管柱射孔、提枪、完井、投产施工工艺进行完井作业。2012年10月,该井成功应用于现场。     

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。     

考虑安全稳定运行的大型枯竭气藏储气库注采优化

大型枯竭气藏储气库通常含有多个注采区块,区块间地层压差过高会破坏储层的稳定性。为实现注采过程中地层压力均衡变化,以各周期区块间地层压力方差值最小化为目标函数建立优化模型。该模型将数学优化技术与储气库安全稳定性问题进行了结合,并以各区块开井数和单井注采气量为决策变量,以储气库注采气总量、最大单井注采气量、最大区块地层压力等为约束条件。将所建立的优化模型应用于文23大型枯竭气藏储气库,成功求解了该储气库在年工作气量为30×10⁸m³/a条件下的优化注采方案。研究结果表明,所获得的优化注采方案在满足储气库注采气量要求的前提下,不仅能够降低各区块间地层压差,实现储气库整体地层压力的均衡变化,还能有效避免极端高压区块的出现,进一步保障了储气库的安全稳定运行。该研究成果对储气库注采运行方案的设计具有一定的指导意义。     

低压低渗枯竭型砂岩储气库钻井工程方案设计

由于枯竭型储气库的产层压力低、运行周期长、注采气量大的特点,给钻井和固井质量提出了更高的要求。针对文23的地质特征和储气库设计要求,考虑储层保护、固井质量及盐层井段,提出三开次井身结构设计,生产套管设计金属气密封、P110钢级177.8 mm套管;技术套管段设计双密度水泥浆体系一次固井,生产套管段设计采用非渗透防窜增韧水泥浆体系,采用尾管悬挂+套管回接方式固井;三开设计使用低密度微泡钻井液体系,配合凝胶暂堵技术减少漏失及储层污染。形成的文23储气库钻井工程方案,为国内低压低渗枯竭型储气库钻井设计提供了技术借鉴。     

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。      

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。     

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为充分发挥“西气东输”管线和规划中的中国石化塔巴庙—济南长输管道系统的输气能力，确保季节调峰和供气的安全性，需建设配套的地下储气库。河南、山东所处中原地区与西部气源相距远，天然气管道输送距离很长，而中原油区恰好位于河南、山东两省交界处，具有丰富的天然气资源，同时具备多个建设地下储气库的枯竭性气藏。因此，宜在中原油区建设天然气地下储气库。对比国内外地下储气库建设情况，结合中原油区气藏地质特征和开发现状，提出了气藏改建为地下储气库的标准，然后对中原油区现有气藏进行筛选，从气藏的构造、断层及盖层的封闭性、储集层的物性、单井注采气能力与储气库容量等方面，综合分析气藏建库的可行性。在上述工作的基础上，优选出文96等4个气藏进行综合地质评价，评价结果认为在中原油区建设地下储气库完全可行，同时认为文96气藏可作为首选的储气库库址，卫11气藏可作为继文96气藏后的建设储气库的后续工程，文23气田、文13西气藏作为长远建设储气库工程的规划。     

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新疆柯克亚凝析气田经历勘探初期３口喷井的破坏和其后十年的衰竭式开采,地层压力大幅下降,地下反凝析现象严重,大量滞留在地层中的凝析油无法采出,开发效果差。１９９４年９月实施的西五一（３）气层组循环注气先导试验,有效地遏制了凝析气中重质组分在地下的反凝析,并通过注气过程中适时进行采气量,注采比和井网三方面的调整,使得凝析油采出程度较衰遏式开采方式的２１％提高到３７．９％,开发效果显著。     

大张坨储气库储层注采渗流特征研究

大张坨地下储气库是陕京输气管道的配套工程，保障天然气的调峰需要和供气安全，是由一个正在进行循环注气开发的凝析气藏改建而成的。为了保证地下储气库的长期使用寿命，需要研究在反复强注强采过程中气层的孔渗变化情况，为此开展了不同覆压条件下的孔隙度和渗透率反复测试实验和气水往复驱替实验。不同覆压孔渗测试实验结果证实,在储气库运行压力变化范围内孔隙度和渗透率变化幅度不大，而且这种变化基本上是可逆的。气水往复驱替实验结果证实，在气水两相反复驱替过程中气相有效渗透率呈下降的趋势，而且随着驱替次数的增加，两相共流区缩小，残余水下的气相渗透率和残余气下的水相渗透率都呈下降趋势。因此，只要将注采井选择在气藏构造的高部位，就能控制气水两相反复驱替造成的储层渗透率降低，这样不仅能够实现少井高产的目的，而且能够保证该储气库正常使用。这得到储气库运行实践的佐证。