胜利浅海油田试油\完井技术

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摘 要:对胜利埕岛浅海油田试油、完井工艺技术进行了较系统和全面的介绍,并简单分析了各类技术的适用范围和自身应用的优缺点,对胜利浅海油田其它的配套工艺技术也做了一个简单的统计和介绍。

关键词:浅海 试油 完井

中图分类号:P62文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-043-04

1概况

胜利海上埕岛油田自1988年发现(CB12井)至今,已累计发现可采储量3.8亿吨,动用2.3亿吨,油藏涵盖了从明化镇组到太古界等7套含油层系。从1992年开始,按先肥后瘦、先易后难的原则,经过16年的滚动开发,埕岛油田已建成了近300万吨规模。埕岛油田目前共完成海上试油井310口670层,投入开发的油水井共有346口,其中油井286口, 气井6口,注水井54口,累计生产原油3111.904t,综合含水41.8%,采出程度9.56%,自然递减率10.8%,油井综合利用率87.7%。经过这近20多年摸索、研究、引进和消化,形成了比较成熟的适合胜利浅海油田一整套试油、完井工艺和技术,并不断完善了海上生产的HSE管理体系和应急抢险预案和程序,同时也形成了适合海上生产的管理体系。

2胜利浅海油田勘探试油技术

浅海油气田勘探试油要求快速、高效、安全和资料全准,而胜利浅海客观实际情况是安全环保要求高、气候海况变化频繁、工区水深受潮汐影响大,经过优选陆上较先进的试油工艺,结合胜利浅海探区的自身特点,不断探索和实践,逐步形成了适合胜利浅海油田试油需要一套以地层测试评价配多种排液求产技术为主的工艺技术系列。该工艺在取全取准资料的基础上,使试油速度大大提高,平均单层试油时间由原来的15 d 下降为5 d ,加快了勘探进度,提高了经济效益。

2.1 技术构成

浅海钻井平台原钻机试油测试技术系列由中途测试评价、射孔――地层测试评价――多种排液求产连作技术、三相分离器量油测气工艺、电缆桥塞封闭油层上返试油工艺、自上而下分层试油方法等工艺构成。

2.1.1 中途测试评价

为了快速获取地层参数资料,节省勘探成本,在钻遇到有显示的地层或目的层时,在测试层未下套管时,下测试工具进行测试获取地层产能、液性、压力等资料。它分为裸眼内尾管支撑测试和套管悬挂测试,其结构特点见2.1.2射孔――地层测试评价--多种排液求产连作技术

为满足长时间连续产能测试和保护油气层的要求,在以往测试联作技术的基础上,对试油测试管串进行了改进,进一步发展为射孔、测试与排液求产技术的联作,射孔、测试、排液三项工序所需管串工具一次下井联作完成,即射孔一测试一排液求产三联作技术。该技术射孔和测试工艺在不同类型的井基本上无变化,主要是在排液工艺上有多种选择,到目前为止,胜利浅海连作排液技术主要有:自喷排液、螺杆泵排液、水力泵排液技术。 实际上,带排液泵三联作技术均能实现自喷排液,有些井经过泵排排出一定压井液后能实现自喷,停泵就可以转为自喷排液。螺杆泵三连作适应于地层供液能力强但压力不高的试油井,水力泵三联作一般适应于地层供液能力差、压力高的试油井,连作结构详见图3和图4。

2.1.3 三相分离器量油测气工艺

浅海试油的地面流程以安装在钻井平台(或试油驳船-胜利618) 上的水套炉、三相分离器和配备蒸汽加热系统的标准计量罐为主。油气流自井口油嘴流入。

水套炉加热后,经三相分离器,进入标准计量罐(见图5) 。三相分离器将油气水三相分离,并分别计量,天然气经燃烧臂烧掉,油和水分别进入计量罐,最后再以计量罐的计量加以校正。这样可以减少计量误差,提高试油资料的准确性和可信度,保证了试油质量。

2.1.4 电缆桥塞封闭油层

利用电缆桥塞封闭油层上返试油是胜利浅海探井普遍采用的一种上返试油方式。它与打水泥塞上返相比具有以下优点: (1) 施工简单,封层占用时间短。打一个电缆桥塞约需2 h ,至少可节约时间2 d ,并节省了起下钻的劳务。(2) 卡点准确, 能解决夹层薄、低压漏失层,高压油气层的封闭上返问题。(3) 安全可靠,不污染油气层。

2.1.5自上而下分层试油

在试油目的需要及试油层位合适的情况下,采用这一方法。该方法打破自下而上逐层上返试油的常规,自上而下射开一层测试一层。套管环空用优质压井液压井,用封隔器将测试层与已射开油层隔开。节省了打桥塞和钻桥塞两道工序,节约了时间和劳务,为以后的试采或投产提供了方便。

3完井工艺技术

完井是石油工程的重要内容,是关系到石油开发的重要工艺环节,完井工艺选择合适与否,直接影响到油井产量和油井安全。海上完井工艺技术主要包括井下投产工艺和地面井口装置,目前胜利海上完井分为油井的自喷、非自喷井完井及注水井完井。

3.1自喷井完井

埕岛油田自勘探开发以来已有几十口自喷井投产,特别是CB30区块进入产能建设时期,一些高压高产自喷井相继投产,这类井地层压力大、产能高,采用何种完善合理的工艺技术进行试油及投产施工,确保施工安全,减轻地层污染,一直是我们研究的课题。

目前海上埕岛油田自喷油层主要为古生界灰岩油气层,少数为东营组和馆陶组砂岩油层,自喷井的完井方式一般根据地层的产能及漏失情况来确定,完井管柱结构根据油层套管结构、油气组分性质及分层采油的需要确定。根据海上采油环境的特殊性,完井管柱必须能够确保意外情况发生时不导致井喷及原油污染。同时,作业施工过程为防止井喷事故的发生,对井控设备和完井工艺提出了很高的要求。自海上油田开发以来,自喷井投产主要采用以下两种工艺,并积累了较成功的经验。

3.1.1常规自喷完井工艺

对地层漏失不严重,地层压力相对较低、气产量较低,压井后地层稳定不易发生井喷的井,通常下常规自喷完井管柱(见图6)。该管柱通常包括油管安全阀、环空封隔器(根据分层开采的需要,可下二级或三级封隔器)、滑套、化学注入阀、打压球座、筛管、流动短节等井下工具。主要施工工序包括:1)试油结束后充分循环压井 ;2)起出井内管柱;3)拆卸钻井封井器;4)安装套管头、完井采油树;5)装完井封井器;6)下自喷完井管柱至设计深度;7)油管内替入柴油;8)关闭井下安全阀;9)接悬挂器;10)坐封(上提下放坐封或打压坐封)、坐悬挂器、装采油树;11)打开井下安全阀;12)放喷,试生产。

3.1.2古潜山油藏高产油气井的自喷完井工艺

埕岛油田多数自喷井为古生界潜山油气藏,部分井油层裂缝或溶洞发育,钻井过程中泥浆漏失非常严重,油气上返速度快,经常发生井涌,并且油气中含有一定量的CO2气体,对完井管柱造成一定腐蚀,给投产施工带来很大困难和风险。对此类井原钻机试油完投产或钻塞投产时,井控安全成为首要问题,尤其是拆钻井封井器装完井采油树及封井器工序施工时间较长(8-12小时),这段时间井口无任何井控设施,一旦发生井涌,后果将不堪设想。

几年来,我们探索应用了一套适合该类井的投产完井模式:即先在油层顶部打插管式桥塞(或永久式生产封隔器)将油层封闭,之后拆卸钻井封井器,装完井采油树及封井器,最后下完井管柱带下插管(或与井下生产封隔器配套的内管)将桥塞打开,实现自喷生产,针对CO2气体腐蚀采用超级13Cr不锈钢油管完井,该完井工艺主要包括以下程序:(1)用无固相压井液替出原井泥浆,循环干净;(2)打管柱输送式插管桥塞或永久生产封隔器,并试压合格;(3)拆卸钻井封井器,装完井采油树、封井器;(4)下入自喷完井管柱,探冲鱼顶;(5)调配管柱,接悬挂器,安全阀试压;(6)正替柴油,关闭安全阀;(7)插入插管打开桥塞,加压合适吨位,坐悬挂器,拆封井器装采油树;(8)打开井下安全阀,放喷试生产。

该完井工艺应注意以下几点:(1)打桥塞前压井液一定要过滤干净,防止有沉淀物堵丢手工具,造成打桥塞失败;(2)完井管柱的丈量数据必须十分精确;(3)对于贝克公司生产的永久封隔器,插管进入密封段后要打开安全阀,使密封腔内泄压,以使插入插管后加压吨位要合适;(4)确保井下安全阀性能良好,试压合格。

3.2 非自喷机械采油完井工艺

胜利埕岛油田主力油层主要为馆陶组地层,该套含油层系埋藏浅,油层压力低,即使部分井在投产初期有自喷能力,但地层能量衰减快,所以机械采油工艺是胜利埕岛油田应用较广和比较成熟的完井工艺,它主要包括有:螺杆泵完井、定向井潜油电泵完井、水力射流泵完井、定向井电潜螺杆泵完井,这四种采油完井工艺前两种应用最广,其目前应用井次统计如表1,这四种方法针对不同的井况和油藏的的物理和化学性质,选择性应用。

3.2.1螺杆泵采油完井

螺杆泵属容积性泵,适应于中、小排量的采油井,尤其适应于稠油、出砂油藏;它具有平稳提液、井下泵运动部件少、井口装置结构简单、占地面积小、作业完井简单、价格低、管理维护监控方便等特点。埕岛油田开发井模式是由一口直井和多口大斜度定向井组成丛式井组,螺杆泵机械采油完井工艺主要应用丛式井组中的直井中和初期供液能力较强的定向斜井上(泵深不超过造斜点)。

螺杆泵主要由井口驱动装置(井口电机、变速箱及皮带轮等)、传动装置(抽油杆柱)和井下装置(定子和转子),目前埕岛油田螺杆泵机械采油完井管柱为:毛细管传压筒+气锚+机械式油管锚+打压球座+螺杆泵定子+油管防旋扶正器+3-1/2in油管+螺杆泵封+3-1/2in油管+悬挂器,管柱结构见图8所示。

3.2.2 定向井潜油电泵采油完井

埕岛油田主力油层为馆上段,该油藏天然能量不足,注水又没有及时跟上,靠单一的螺杆泵采油显然不能满足该油田开发的需要。根据埕岛浅海油田基本上为从式井组,每个井组除有一口直井外,其余均为大斜率和大曲率定向井,其最大井斜均在50左右，有的能达0晌薷瞬捎捅霉狙兄频摹岸ㄏ蚓绫没椤笔亲盼视τ诙ㄏ蚓兄频模哂斜锰逋饫叽缦赋ぁ⒊ざ却蟆⑼饩缎。ㄗ畲蠡橥队白畲笸饩段?16mm),排量大小可调,耐温高低可选的特点。潜油电泵井下机组由电机、保护器、油器分离器、多级离心泵四部分组成,潜油电机通过电缆头、引接电缆(俗称小扁电缆)与动力

电缆(俗称大扁电缆)连接,电缆附在电泵机组和油管外面,附在油管外面动力电缆电缆一般采用“造斜点以上,每根油管接箍打1个双连保护器,油管中间打1个橡胶保护器;造斜点以下,每根油管接箍打1个双连保护器,油管中间打1个橡胶保护器,油管中间平均打2个单连保护器”的保护模式,图9为

海上电泵完井典型的管柱结构。

3.2.3水力射流泵完井

射流泵系统主要由射流泵、滑套、封隔器、定位接头、筛管、工作筒等部分组成。动力液从喷嘴入口以高速喷出,在喷嘴出口周围形成低压区,在地层压力作用下,地层液被吸入泵内与动力液一起进入喉管混合后,进入扩散管,速度减少,压力升高,把混合液举升到地面。水力射流泵具有以下优点:1)泵结构紧凑、简单,井下无运动部件,结实耐用,配套灵活,维修方便;2)能够抽汲含砂或高油气比原油、腐蚀性流体、稠油;3)适用的井深和产量范围广,最深可达5000米以上,排量可在10~5000m3/d调整;4)性能可靠,运转周期长;5)检泵和调参作业方便。其缺点是泵效低,要求设备的处理能力大,沉没度要求高,图10为海上射流泵完井典型结构示意图。到目前为止,埕岛油田只在埕岛西合作区块实施了10口井水力射流泵完井,单井日产液量在120m3以上,应用前景广阔。

3.2.4定向井电潜螺杆泵完井

电泵以其大排量高扬程得到了一定的应用,但对高粘度、高含砂和高含气的井则无法正常使用;而地面驱动螺杆泵虽可在上述场合使用,但因受杆柱强度的限制无法下深,对于斜井更是一筹莫展。正是基于此,开发出了综合螺杆泵和电泵特点的新型采油设备――定向井电潜螺杆泵采油系统。它有如下优点:1)可用于水平井或大斜度井,全角变化率最大可达1030m;2)不发生气锁,还具有破乳作用;3)泵送稠油或含砂原油时泵效高;4)泵送含气40%以下的原油不需要使用气体分离器,不会产生气锁;5)无抽油杆,消除了因杆磨损或脱扣带来的损失,可用更小尺寸油管。电潜螺杆泵由螺杆泵、挠性轴、保护器、减速器和潜油电机等井下部分和控制柜和井口等地面部分以及电缆和电缆卡子等电力传送部分组成。该完井方法目前在埕岛油田CB243A井组明化镇组稠油井应用4口井,图11为海上电潜螺杆泵完井典型结构示意图。

4其它配套工艺

4.1油层保护技术

4.1.1各种入井液油层保护技术

在钻井、固井、射孔、防砂、试油、投产等所有接触油层的施工作业都采取了相应的保护油层措施,如作业过程采用海水基入井液,经二级过滤,控制固相粒径≤5 m。为保证射孔后的地层产能,射孔液添加了粘土稳定剂;防砂施工液添加了KD-93原油清洗剂。对具有一定自喷能力的新投产井,采用了密度1.03g/cm3～1.10 g/cm3的无固相泥浆作压井液;对地层压力下降较大的老井维护作业,还实行了屏蔽暂堵措施。

4.1.2井下双向流动阀防漏技术

该工艺是对地层压力下降较大的老井维护作业的防漏配套技术之一,施工时只需直接将双向流动阀投入井中,插入到防砂管柱鱼腔中,就可有效防止井筒液体漏失至地层。油井产液向上通过单流阀进入井筒,从井筒向下打压6-7Mpa,液柱压力顶开双向流动阀的滑套开关,实现对地层的处理施工。

井下双向流动阀有两种作用:①防砂施工后投入双向流动阀,防止下完井管柱过程中入井液漏失到地层,确保油层不受侵害;②老井作业探原井确认防砂管柱内无砂后投入双向流动阀,可防止下完井管柱时入井液漏失到地层,因此入井液中无需加粘土稳定剂,节约了作业成本。

4.1.3海水氮气低密度压(洗)井液的油气层保护技术

2003年经过与石油大学合作研制的低密度泡沫压井液技术的应用很好地解决了作业中油气层的保护难题,到现在,海上作业过程中除了修采1号平台未应用外,其它平台作业的各井均使用上了该项油层保护技术。

海水氮气低密度压(洗)井液是在海水基液体中充入氮气,并混入适量化学稳定剂经充分搅拌而形成的泡沫状流体,应用于井下作业过程中低压油气层的压井、洗井和其它诸如砾石充填防砂等作业施工。

海水氮气低密度压(洗)井液是气液两相流,具有密度低于水,并且可以方便调节的优点;这种压井液还具有粘度高,携杀砂能力强,能有效悬浮砂粒的功能;它还具有很低的失水量,能显著减少油层污染的功能。由于氮气是一种惰性气体,在平台上使用具有很高的安全性。

4.2油层解堵技术

经过这些年的实践和研究,埕岛油田馆陶组油气层伤害分为内因和外因 ,其内因包括: 1)过敏伤害(水敏、速敏、酸敏),2)颗粒堵塞伤害,3)油层胶结疏松出砂伤害; 油层伤害的外因包括:1)开发过程中工作液入侵造成油层伤害,2)注水过程中机械杂质对地层伤害,3)防砂对产能影响。针对以上油层伤害几种因素,分别采用了土酸解堵、低伤害酸解堵、热柴油地层解堵、环保酶解堵、生物酶解堵、水伤害处理剂解堵等几种解堵技术,其中应用最多是热柴油地层解堵,这些解堵技术与油层保护工作对埕岛油田实现稳产高产也起着不可低估的作用,2003年至2004年6月油层解堵方法统计见下表。

2003年至2004年7月油层解堵方法统计见表

5结束语

以上是胜利埕岛浅海油田现有的试油、投产完井工艺技术,随着埕岛油田勘探开发程度的进一步加深,现有的勘探开发工艺有些方面已难以满足勘探开发需要,今后的研究方向要适应该油田不断发展变化的需要。⑴试油方面要加强对海上超深井特别是含H2S井和极浅海地区井的试油工艺及配套设备的研究,以降低海上试油风险,缩短施工周期,提高勘探经济效益;⑵投产完井工艺方面要着力研究注水开发高含水期的防砂工艺和采油工艺,解决大泵提液和防砂难度逐步增大的矛盾。

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