气田开发井井身结构建议和生产套管材质优选思路构建

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摘 要：在进行气田开发工程过程中，井身结构在整个气井开发中占据重要地位，其结构设计直接关系着气井钻井安全和气井作业效率，因而气田开发人员应该加强对气井井身结构的优化，对生产套管材质进行优化选择，以有效提高气井作业效率，降低气田开发井的施工成本。

关键词：气田开发 井身结构 生产套管 优化选择

在气田开发井作业过程中，由于气田储层地质较为复杂，在实际钻井作业中常会出现井喷、井漏、卡钻等问题，导致钻井作业的速度下降，钻井作业的周期延长，间接增加了气田开发井的作业成本，降低了气田开发井的经济效益，因而开发井的设计人员有必要对开发井井身结构进行优化设计，对套管材质进行优化选择，以有效提高钻井作业效率，推动天然气田开发发展。

一、开发井的井身结构建议

在对气田开发井的井身结构进行设计过程中，结构设计人员应该从气田当地的地质条件和储层埋藏深度等角度出发，对井身结构进行优化设计，在地质分析上，若气田周围地层古老，地层倾角较大，对气田产生的自然造斜力也较强，在实施钻井作业过程中，地层易发生破碎，造成井塌或井漏问题，同时气田周围若下部地层岩石较为坚硬还会影响钻井作业速度，延长开发井的作业时间，因而在对开发井井身结构进行设计前应该先对气田地层情况进行彻底考察，依据考察报告来进行结构设计工作。

从以往开发井井身结构设计来看，其在结构设计上的缺点主要有：一是开发井表层的套管深度不够，若开发井上下部底层较为复杂，套管插入的深度不够，向上不能稳定上部易坍塌地层，向下不能及时处理井下状况，为钻井作业增加了不安全因素；二是技术套管插入深度不够，技术套管主要是为了封住高压气层，以保护钻井作业的进行，若技术套管插入过浅，未完全将高压气层封住就会使高压气层中的气体进入压力正常地层当中，影响下部钻井作业安全；三是在技术套管和二开井眼的设计上直径设计过小，使得三开钻头在作业过程中受到限制，对固井质量造成影响。从井身结构以往设计的缺点可以看出，设计人员在井身结构优化上也可以从表层套管深度、技术套管以及直径设计三个方面入手进行优化，对一开、二开和三开的钻头、套管进行优化选择，对钻头程序和套管程序进行优化，以有效稳固气田上下部地层，减少井漏、井塌的发生，保证钻井作业安全，为井眼和产层套管之间留出更大的空间，提高固井质量，促进钻井作业效率的有效提升。

二、生产套管材质的优化选择

套管是气井中常见部件，其主要作用是支撑气井井壁，为钻井作业进行提供安全保障，以及维持完井后气井运行，由于每一口气井的钻井深度和周围地质情况不同，因而在套管层数和结构设计上有所不同，且套管均为一次性消耗材料，其材质优劣关系到气井钻井作业的进行和后期运行，因而在材质选择上，设计人员应该加强对套管材质的重视，对套管材质进行优化，其中按照使用情况的不同可以将气井中的套管分为导管、技术套管、表层套管以及油层套管几种类型，其中油层套管也称为生产套管，其在气田中的主要作用是将地表下储藏层内的天然气或石油导出，为钻井作业提供保护，并将钻探泥浆进行分层，由此可见生产套管在开发井钻井作业中具有重要保护作用，其材质优劣关系着钻井作业的顺利进行，因而在对井身结构进行优化过程中，设计人员也应该对生产套管的材质进行优化选择，以保证开发井钻井作业的安全顺利进行，提高钻井作业效率。

在井下套管所受到的腐蚀主要来自三个方面，一方面是气井中二氧化碳和水发生作用对套管造成的腐蚀，这种腐蚀会使套管表面出现斑点和蚀坑，降低套管强度。另一方面是气井中所含的硫化二氢分解出的氢离子会在套管表面合成氢气，使套管上的裂缝扩大，造成套管的破损。最后一方面是不同管材在相互结合时发生化学作用，导致腐蚀的出现。因而针对这三方面腐蚀，在生产套管的材质优化上，设计人员应该选择抗二氧化碳腐蚀和硫化二氢腐蚀的套管管材，同时为了保护生产以上的气井套管不受到二氧化碳腐蚀影响，在产层顶部可以加装封隔器，这样能够阻隔二氧化碳对产层上部套管的腐蚀，而为了减少硫化二氢对产层上部的腐蚀，封隔器上部套管应选用抗硫化二氢腐蚀的套管，在封隔器以下则应选用同时抗二氧化碳和硫化二氢腐蚀的耐蚀合金套管，这样能够有效延长套管的使用寿命，降低套管投入成本，提高钻井作业安全性。在具体生产套管材质选择上，国产抗二氧化碳和硫化二氢腐蚀的套管仅在酸性气井中较为适用，因而在套管管材选择上主要是从国外厂家进行选择，在优化选择过程中设计人员可以将国外几家大型套管生产公司的套管管材进行比较，以选择出最适合开发井生产套管抗腐蚀要求的管材，例如对于封隔器以下抗二氧化碳和硫化二氢腐蚀管材的选择上，设计人员可将日本住友公司、特纳公司以及美国特种金属公司生产的管材进行比较，从中选择最适合的管材，像是对于住友公司就可以选择SM2535型气密封口套管作为封隔器下的生产套管，其价格较低且能够有效抗二氧化碳和硫化二氢腐蚀，就十分符合气井生产套管材质优化要求。

结语：

开发井的井身结构之间关系着开发井钻井作业效益和作业安全，在保证钻井作业开发要求和作业安全的前提下，设计人员应该从经济成本角度对井身结构进行优化，并对相应的生产套管材质进行优化选择，以加快开发井钻井作业速度，控制钻井作业成本，推动开发井作业的可持续发展。

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