徐深气田含二氧化碳深层气井防腐技术

松辽盆地徐深气田所产天然气普遍含有CO₂,气井具有井深、温度高、不同井区CO₂含量变化较大等特点,导致气井CO₂腐蚀情况较为复杂,气井腐蚀非常严重。为此,分析了徐深气田CO₂腐蚀环境特点和因素,评价了各种防腐技术在深层气井中的适用性,开展了4种管材、4种缓蚀剂的优选评价,完成了完井管柱设计以及工艺优化,确实了合理产能的范围,为不同类型含CO₂深层气井防腐方案的制订提供了技术支撑。对类似含CO₂腐蚀气井开发提供了借鉴。     

徐深气田气井合理产量模式建立

徐深气田开采层位为火山岩储层,受构造和火山活动的双重控制,非均质性强,连通性差,而且有边底水,现有的经验难以满足开发需要.目前徐深气田已投入开发,如何确保火山岩储层气藏高效开发,首先要解决气井合理产量确定问题.针对徐深气田火山岩储层的特点,对不同类型的气井开展试井工作,利用试井成果确定气井的产能方程.在实际工作中采用了一点法、系统试井、修正等时试井3种方法确定了各类气井的产能方程,气井的产能方程反映了气井的渗流特点.徐深气田火山岩储层气井在生产上表现为产气量差别大、井井产水、压力下降快慢不同,因此,在单井合理产量模式确定上,主要是以气井产能方程为基础,考虑气井的边底水特征、井筒积液、稳产期等因素,对不同类型的气井分别建立了合理产量模式.     

徐深气田火山岩气藏气井试采模式建立

徐深气田火山岩气藏处于勘探开发早期阶段,主力产气层位为营城组火山岩储层,受火山喷发多期性的控制,火山岩气藏岩性岩相变化较快、储层致密且非均质性严重,单井产能差异大,气藏类型复杂多样,通过气井详实可靠的试气、试采资料,进一步认识气藏至关重要.根据气田试气、试采实践,阐述了目前徐深气田火山岩气藏气井试采模式,对单井进行了科学系统的试采安排,各试采阶段目的明确,衔接合理,利用该方法进行单井试采,获得的资料能够有效地对单井进行动态评价,为火山岩气藏高效开发提供第一手资料.     

采用动静结合方法划分徐深气田气井出水类型

松辽盆地徐深气田火山岩气藏大规模投入开发以来,气井逐渐开始出水且具有不同的动态表现特征,因而建立一套适合该气田气井出水类型的划分方法和标准至关重要。首先,选取气井出水来源和出水通道两种静态因素,以及日产水量、日水气比、无水采气期3个动态因素,将气井出水类型定性划分为纵向水窜、水锥出水和高含水饱和度气层出水,再通过水流通道进一步划分为裂缝型纵向水窜和孔隙型纵向水锥出水;其次,应用日产水量与日水气比交会法、累积产水量与累积产气量交会法、累积水气比与累积生产天数交会法定量地划分为裂缝型纵向强水窜、裂缝型纵向弱水窜、孔隙型纵向水锥和高含水饱和度气层出水4种类型。应用结果表明,采用该方法和标准既可以定性又可以定量地划分徐深气田气井出水类型,弥补了其他方法单纯定性划分的不足,增强了定量划分的可操作性,对其他相同类型气田的出水类型划分具有参考价值。     

大庆油田徐深气田耐CO2腐蚀套管优选

目前徐深气田钻井中普遍使用的HP13Cr-110套管各项性能虽满足要求,但成本较高。为打破套管材质单一的局面,降低套管成本,在室内对13Cr-95、HP13Cr-110和11Cr-110等3种套管的抗拉性能、硬度性能、韧性和耐CO2腐蚀性能进行了试验,并根据拟合试验所得腐蚀速率随时间的变化曲线,回归得到了各材质套管的腐蚀速率和腐蚀指数计算公式。室内试验表明,11Cr-110与HP13Cr-110套管一样具有良好的机械性能,并具有良好的耐CO2腐蚀性能,且11Cr-110套管价格低于HP13Cr-110套管。在徐深气田3口井选择11Cr-110套管进行了现场试验,结果表明,11Cr-110套管防腐效果良好,平均腐蚀速率仅为0.019 6 mm/a,满足徐深气田现场需求,且平均每口井约可节省费用55万元,能起到降本增效的作用。      

徐深气田集输过程中的抗酸材质及抗蚀方法

从徐深气田的气质条件来看,天然气中的CO2及气田水中的Cl―是造成工艺管道及设备腐蚀的主要原因.当 pCO 2为0.021~0.21 MPa时,采用增加管道壁厚并注入缓蚀剂的防腐措施;当 pCO 2﹥0.21 MPa时,采用碳钢内衬奥氏体不锈钢的双金属复合管作为管道内防腐保护措施;当Cl―质量分数达到0.001%时,应首先考虑Cl―引起的腐蚀,同时兼顾CO2腐蚀,采用碳钢内衬双相不锈钢或直接采用双相不锈钢材质.     

徐深气田固井技术

徐深气田是目前保证大庆油气产量稳中求升的主要接替区块之一,针对现在国内外深层气固井技术发展现状,结合大庆油田徐深气田地质特征,展开了徐深气田固井技术研究,通过一系列室内研究、现场应用取得了突破性的进展,并形成了一套稳定的固井体系和配套措施.     

徐深气田深层气体钻井设计及对策

大庆油田徐深气田深层温度高，岩石可钻性极值高，常规钻井机械钻速低。从2005年开始进行了空气钻井科研攻关和现场试验研究，主要目的是利用气体钻井技术来探索提高泉头组以下地层的机械钻速。针对气体钻井过程中地层出水、出气、井斜、井壁剥落掉块和井壁坍塌等问题，提出在实施钻井前，进行邻井资料调研，确定技术套管封固井段，避免钻遇水层，在实钻过程中利用湿度监测来提高地层出水的综合判断能力；对于气体钻井井斜问题，可以通过优化钻具组合和钻井参数，降低钻压，控制机械钻速，加强实钻监测井斜来预防和控制。     

气井修井工艺实践

某气井投产5年后井下管柱因CO_2等综合性酸性腐蚀穿孔、断脱,全井形成长片、断根,甚至部分井段双落鱼并行卡死。2005年通过下开窗捞筒、反扣钻杆、倒扣捞矛等修井打捞工具对其进行分段打捞处理。文章总结了该井历时近8个月的修井过程及技术要点,为今后同类气井修井作业及气井完井提供了参考依据。     

徐深气田集气管线钢CO_2腐蚀行为

模拟徐深气田升深2集气站不同工艺管段的腐蚀环境,对16Mn、20#钢耐蚀性进行研究。结果表明:沿着集气管线流程,腐蚀速率降低;CO2的存在明显增加了介质的腐蚀性;在该种条件下,20#钢相比16Mn钢具有明显的耐蚀性能,且20#钢表现为均匀腐蚀形貌,而16Mn钢则发生了严重的点蚀现象。     

高温深井微裂缝封堵评价方法及其应用——以松辽盆地徐深气田为例

松辽盆地徐家围子断陷深层白垩系营城组火山岩地层微裂缝发育,钻进过程中经常发生井壁剥落、坍塌和恶性漏失等 井下复杂,而采用常规钻井液封堵评价方法在模拟裂缝形态和效果评价方面与现场实际存在着较大的差距。为此,提出了有针对性 的高温深井微裂缝封堵评价方法：使用与岩石成分接近的硅铝酸盐材料制作了一种新型微裂缝岩心模型,微裂缝开度介于1 ～ 50 μm,重复性好,缝面粗糙度、孔隙发育情况及缝面形态与天然裂缝更加接近,弥补了传统方法的不足;自主设计了微裂缝封堵评价 装置,工作温度达200 ℃,工作压力介于3.5 ～ 5.0 MPa,可模拟井下工作液的流动状态,具有钻井液用量少、操作简便及成本低等 优点。XSP-3 井现场试验结果表明,采用上述评价方法优选的钻井液配方有效地解决了微裂缝发育的火山岩地层难以安全钻进的难题, 改善了钻井液的粒度分布,提高了钻井液封堵防塌能力,保证了该区深层裂缝性地层的安全钻进。     

大庆油田深层气井CO2腐蚀规律及防腐对策

气井防腐是天然气开采过程中的一个重要方面.CO2对管柱钢材的腐蚀主要是由于天然气中的CO2溶解于水中生成碳酸后引起的电化学腐蚀.通过对N80和P110试样的失重法实验分析表明:在60 ℃～110 ℃温度区间内,局部腐蚀突出;CO2分压增加,腐蚀速率呈增大趋势,腐蚀形态以均匀腐蚀为主;流速增加,使腐蚀速率增大;pH值增大可降低腐蚀速度;凝析水的总矿化度与腐蚀速率呈负相相关关系,即矿化度越高,腐蚀速率越低,而部分负离子的存在会增大腐蚀速率;抗腐蚀合金钢(含Cr钢体)依靠自身的耐腐蚀性能抵抗CO2腐蚀,可以降低CO2的腐蚀速率;腐蚀产物膜对钢体有保护作用,也能降低腐蚀速率.在研究庆深气田井下管柱CO2腐蚀规律的基础上,提出了使用耐蚀合金或涂镀层钢管材优化井身结构、加注缓蚀剂、增加pH值以及使用普通碳钢加强腐蚀检测等综合防腐对策.     

徐深气田气体钻井破岩机理的初步研究

根据气体钻井实钻情况及其与常规钻井方式的差异,借鉴前人研究成果,提出了一种新的破岩机理——内能释放破碎机理,即气体钻井依靠岩石脱离巨大压持作用而将岩石内积聚的巨大内能进行释放的破碎理论。岩石破碎过程为:原始岩石内能积聚;径向岩石受力变化产生的内能膨胀;径向岩石膨胀及微裂纹产生;钻头敲击裂纹扩展及延伸阶段;钻头齿吃入岩石并旋转使裂纹延伸;剪切岩石使其产生脆性炸裂。因此,使岩石破碎由常规钻井的塑性破碎转变为脆性炸裂。在徐深气田进行了现场实钻,初步验证了该机理的准确性。依据该机理可以进行气体钻井的优化设计以及实钻中钻头和钻井参数的优选。     

徐深气田火山岩气藏开发早期试井评价

近年来松辽盆地北部深层徐家围子断陷天然气勘探取得了重大突破,2005年徐深气田提交天然气探明地质储量1 018.68×10⁸m³。为搞好徐深气田火山岩气藏的开发工作,应用气井产能测试及压力恢复试井等资料的解释分析,对徐深气田火山岩气藏进行早期评价。建立气井产能方程,初步确定火山岩气藏气井产量和无阻流量差异较大,气藏模型类型复杂多样,储层平面分布范围有限,多数压裂井附近存在不流动边界,因此,单井合理配产和控制边底水采出是高效开发徐深气田的重要手段。     

一种新的深井套管磨损计算方法

根据深井、超深井钻柱的涡动特性提出了一种新的套管磨损计算方法。补充了磨损效率模型只能对狗腿处套管进行磨损预测的缺陷；并对套管和钻杆磨损进行了解析计算，可利用钻杆的实际磨损状况对计算参数进行调整。模型在塔里木油田多口油井的应用表明，钻柱涡动带来的套管磨损不容忽视，模型的计算结果与实际状况较符合，能为现场施工提供较好的预测数据。     

天然气井的绒囊流体活塞修井技术

低压气井修井中的压井作业需要平衡地层压力,以防止天然气溢出引发井控安全问题。为此,引入绒囊流体作为压井液,室内评价研究结果表明:绒囊流体密度在0.5~1.5 g/cm~3,低剪切速率下的黏度达到7 850 000 mPa·s,性能可控,在井筒内胶结形成无固相、结构强度较高类似活塞的封堵段塞。修井时,通过注入不同密度和液量的绒囊流体建立不同的液柱压力,流体以低剪切速率下高结构强度控制天然气从活塞内部突破,阻止天然气从井筒内上升至地面,隔开井筒中天然气与地面的通道;作业中因地层压力变化或者起下管柱,流体可以像活塞一样整体上下浮动。作业后,同常规作业一样气举清理井筒内流体即可恢复生产。中国西北地区某天然气田地层压力系数下降到0.60~0.82,在该区进行了绒囊流体全井充满和绒囊流体活塞修井作业各3口井,作业时间分别为7 d、3 d,取得了较好的技术效果。该项技术为低压天然气井修井提供了一条新的途径。