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。     

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。     

相国寺储气库钻井技术助力注采井

备受关注的相国寺储气库注采井目前已完钻6口,正钻井4口。所钻各井均运用了前不久通过专家评审验收的重点科研项目“相国寺储气库钻井工艺技术应用研究”的成果,不仅解决了钻井过程中的防漏治漏、快速钻井、固井等技术问题,确保了注采井安全、优质、快速钻进,而且对其他储气库的建设也有重要参考价值和借鉴意义。     

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。      

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。     

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。      

连续油管动态监测技术在相国寺储气库中的应用

储气库注采井注采能力是储气库工程设计中的关键参数,决定了储气库的最大应急调节能力,对已完钻的注采井开展准确的注采能力评价就显得尤为重要。针对相国寺储气库注采井大井斜角、长水平段、复杂注采管柱结构和强注强采等特点,开展动态监测技术适应性分析,优化连续油管动态监测工具及施工方案,并进行了2口注采井在高注气量条件下的连续油管动态测试现场施工作业,获取了动态监测数据。对现场施工工艺、配套工具及监测数据评价分析表明,连续油管动态监测技术可满足储气库注采井动态监测施工要求,录取的的数据真实可靠,能为注采井最大调峰能力的确定和注采井的调整提供充分的依据,对类似储气库注采井动态监测工作具有借鉴意义。     

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。      

气体钻井技术在相国寺构造的应用成效

针对相国寺构造钻井液钻井井漏严重、复杂损失时间长等难题,开展了相国寺构造气体钻井实施方案研究,对实施气体钻井时可能存在的井漏失返、地层出硫化氢等技术难题进行了分析,制定了相应的应对措施,形成了适合相国寺构造地质特征的气体钻井工艺技术,并开展了6口井13井次的气体钻井现场应用,取得了较好
的治理提速效果,大幅减少钻井液漏失量和漏失复杂损失时间,为相国寺储气库的建设提供了技术支撑。     

相国寺地下储气库低压裂缝性地层钻井防漏堵漏技术

相国寺储气库是川渝地区第1座地下储气库,由枯竭型碳酸盐岩气藏改建。因构造运动和剥蚀作用,地表已出露下三叠统嘉陵江组和下二叠统茅口组石灰岩,加之二叠系和石炭系气藏已枯竭,压力系数极低,纵向上压力系统极为复杂,钻井过程中十分突出的问题就是如何控制井漏。为此,针对相国寺储气库试验井纵向上地层裂缝发育、低压的井漏难点,结合国内外防漏堵漏工艺技术,提出了如下的技术措施:①采用优化井身结构分隔不同的低压层段,以保证不同的防漏治漏措施的效果;②应用气体钻井技术快速钻过上部低压裂缝发育段;③在长兴组—茅口组钻井液井段采用HHH堵漏、雷特纤维承压堵漏来确保油层套管固井施工作业对地层承压能力的要求。实践表明,采用这些防漏堵漏技术措施不仅解决了相国寺地下储气库试验井的钻井井漏问题,而且大幅度提高了机械钻速和缩短了钻井周期,将为后续储气井防漏堵漏提供了有效的技术支撑。     

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城市天然气季节性消费量的变化决定了天然气地下储气库的注采动态运行过程,由于储库地质构造的非均质性以及储层存储和传输流体能力的不同,若库内井的注采量不合理,可能导致局部压力升高过快,使天然气溢失甚至发生危险;或者压力过大,使岩石央架上覆压力增高过猛,底水锥进,降低储层原有的渗流特性,本文通过论文＊＊中所建立的底水驱枯竭气藏天然气地下储气库的注采动态数学模型,在冬,夏季储库的运行分别以压缩机站最小的功率消耗和使城市能获得储库最大的调峰采气量为目标函数,根据其各自约束条件,采用复型调优法,建立了储库冬夏季的最佳运行模型式,为实际地下储气库季节性高优化运行提供理论依据。     

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大张坨储气库地处我国天津市大港区南5公里的独流碱河的滞洪区内，构造位置处于大港油田板桥油气田构造带的西部，是一个正在进行循环注气开发的凝析气藏－－大港油田板桥油气田B52气藏－－的基础上改建而成的地下储气库，目的层为沙河街组沙一下段板二油组的砂岩储层。该气藏1994年投入循环注气开发，2000年改建为我国第一个天然气地下储气库，并于2000年12月投入冬季调峰生产，已完成了二个冬季调峰采气、一个注气周期的生产，目前正进行注气生产。通过对大张坨储气库运行资料的分析，系统总结了有水气藏改建储气库的生产运行特点和动态规律，对我国其他储气库的建设和运行管理有指导作用。     

地下储气库注气系统节点分析方法研究

根据地下储气库的具体特点 ,研究建立了地下储气库注气系统的节点分析方法。经喇嘛甸油田地下储气库实际资料验证表明 ,该方法计算结果比较准确 ,符合储气库生产情况 ,可以用于储气库系统优化、指标预测、配注方案编制和运行参数优选等工作中。     

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天然气地下储气库的建造,是从根本上解决城市季节性调峰,平抑供气峰值波动的最合理,有效途径;之一,但由于实际储库地质构造的非均质性以及储层破除放传输流体能力的不同,。在调峰时必须对库内各注采井进行合理的配产,文章通过分析水驱气藏型地下储气库的注采动态特征,建立了库内注采井夏注冬采的数学模型,采用全隐式牛顿迭代法,以储库地层压力和含水饱和度为约束条件,数值模拟出各注采井的注采运行动态,并对其主要影响因素进行了分析,为实际地下储气库的优化运行提供了理论依据。     

任11裂缝性底水油藏注气提高采收率研究

对任11裂缝性底水油藏注气提高采收率的可行性进行了研究,评价了注气地质特征和水驱开采特征。同时,借鉴雁翎油田注氮气驱油试验成果,进行了注气驱油机理和流体界面运动规律的研究,提出了注气采油方案,并分析了地下储气库与提高采收率的协调关系。结果表明,任11裂缝性底水油藏的盖层具有良好的密封性,可以形成次生气顶和富集油带,具备注气提高采收率和建立地下储气库的地质条件。同时表明裂缝性潜山油藏注气与建设地下储气库相结合可以提高原油采收率。     

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。     

“西气东输”二线调峰应急问题探讨

西气东输二线（以下简称西二线）作为中国第一条跨国长输天然气管道，面临储气调峰的问题。作为保障安全供气的储气库系统，与西二线输量相匹配的储气库系统年周转气规模应达到其输气量的10%～20％，即年工作气规模应该在30×10⁸ m³以上。西二线管道线路长，安全保障要求高，因此调峰手段和方式也应该多样化。针对西二线的主要调峰和储气手段应为地下储气库和LNG，应急保障手段应可以考虑利用中国西部气田进行应急供气。储气库选址应尽量靠近管道下游，应以气藏、含水层和盐穴为主，尤其在南方中小型沉积盆地中的储气库选址重点考虑含水层储气库。LNG应尽量选择在管道末端的下游，可以与地下储气库相结合，确保西二线的安全平稳运行。     

永安油田永21块地下储气库气井产能的确定

为保证山东大中城市安全平稳供气,胜利油气区拟利用永21块废弃气藏建设地下储气库。由于该气藏已经水淹,注气过程中很难将含水饱和度降低到原始状态,因此气库运行过程中,必然存在气水两相渗流,并且随着运行周期的变化,含水饱和度不断变化,气井的产能也不断变化。利用已投产井的试气资料,建立了永21块无水条件下的气井产能方程,借鉴室内气驱水物模实验,建立了永21块气相相对渗透率与注采倍数的关系方程,通过修正产能方程中的相对渗透率值,建立了永21块不同运行周期的产能方程,解决了储气库带水气井产能的计算难题。     

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。     

不压井作业技术在金坛盐穴储气库中的应用

西气东输金坛盐穴地下储气库已有采卤溶腔单井（腔）注气排卤作业结束后，在投入正常注采气运行前，为确保?177.8 mm 注采气管柱通畅和注采气能力满足需求，以及井下安全阀在紧急情况下开关控制自如，需将仅用于排卤作业的?114.3 mm 管柱全部起出。鉴于金坛盐穴地下储气库的井（腔）的独特腔体、井身与管柱结构和较高的井口压力，决定采用不压井作业设备将?114.3 mm 排卤管柱一次性起出。该设备具备举升和运输能力的撬装，靠修井机、不压井作业辅助机和桥塞或堵塞器的相互配合来实现带压环境下起下管柱作业。采用不压井作业技术在金坛盐穴地下储气库进行了5 口井（腔）的施工，成功率100%，为金坛盐穴地下储气库后续不压井起同类大直径管柱作业储备了技术，具有一定的指导意义。