1、各位领导、专家：各位领导、专家：大家好！普光气田高含硫气井完普光气田高含硫气井完井工艺技术探讨井工艺技术探讨v普光气田概况普光气田概况v普光气田完井技术难点及要求普光气田完井技术难点及要求v普光气田普光气田完井工艺探讨完井工艺探讨v结论与认识结论与认识中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院汇报内容汇报内容中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 普光气田是国家普光气田是国家重点工程重点工程“川气东川气东送送”的主供气田。的主供气田。该气田位于四川省该气田位于四川省宣汉县境内，气田宣
2、汉县境内，气田区域属中低山区，区域属中低山区，采用丛式井组开发。采用丛式井组开发。P8P8PIPIP9P9PJPJ集气末站集气末站P3011P3011P305P305P304P304P202P202P303P303P302P302P204P204P103P103P201P201P101P101P102P102P203P203P106P106P107P107P105P105P104P104P301P301P2011P2011中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院2006年年2月探明储量月探明储量2310.51108m32005年年1月月探明储量探明储量200.19108
3、m32007年年2月探明储量月探明储量272.25108m3中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院u 气藏流体中腐蚀性气体含量高气藏流体中腐蚀性气体含量高 ，H2S含量含量11.8919.97%，CO2含量含量4.1811.53%，为高含硫气藏，为高含硫气藏u 气藏属常压低温系统，原始地层压力气藏属常压低温系统，原始地层压力5561MPa，气藏压力系数气藏压力系数1.01.18；地层温度；地层温度120134 ,地温地温梯度梯度1.982.21/100m u 储层具有厚度大、储层物性均较好，以中高孔渗储层具有厚度大、储层物性均较好，以中高孔渗储层为主储层为主 u 单井
4、测试产能高单井测试产能高 中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 普光气田从普光气田从2001年开始勘探年开始勘探, 计划计划2008年建成年建成20亿产能，亿产能，2009年建成年建成105亿产能，目前准备进行完井投产亿产能，目前准备进行完井投产,而国内在高含硫气田开发尚未有成功而国内在高含硫气田开发尚未有成功经验。经验。中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院u H2S有剧毒，气田开发安全环保要求高，对完井安全控制技术有剧毒，气田开发安全环保要求高，对完井安全控制技术提出了更高
5、要求提出了更高要求u H2S、CO2对钢材具有强烈的腐蚀性，对油套管管材、井下工对钢材具有强烈的腐蚀性，对油套管管材、井下工具的防腐性能以及联接丝扣的密封性能要求更高具的防腐性能以及联接丝扣的密封性能要求更高u高产、深井、硫沉积水合物防治和酸压改造等问题，大大增加高产、深井、硫沉积水合物防治和酸压改造等问题，大大增加了完井管柱结构设计和井下工具选择的难度了完井管柱结构设计和井下工具选择的难度u采用丛式井组布井，井型多、斜度大，增加了井身结构设计难采用丛式井组布井，井型多、斜度大，增加了井身结构设计难度度中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院l 完井工艺措施的安全性能高
6、，可操作性强完井工艺措施的安全性能高，可操作性强l 作业工序尽量简化，完井管柱结构要求尽量简单作业工序尽量简化，完井管柱结构要求尽量简单l 少井、高产的经济原则，充分发挥单井产能少井、高产的经济原则，充分发挥单井产能l 完井过程应尽量避免储层二次污染完井过程应尽量避免储层二次污染l 完井管柱应满足长期安全生产的需要完井管柱应满足长期安全生产的需要中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院普光气田完井方式选择应考虑的问题普光气田完井方式选择应考虑的问题l 丛式井和斜井的特点丛式井和斜井的特点l 高含高含H2S、
7、CO2腐蚀介质腐蚀介质l 长井段碳酸盐岩储层井壁的稳定性长井段碳酸盐岩储层井壁的稳定性l 非均质储层酸压改造的需要非均质储层酸压改造的需要l 气井安全生产寿命气井安全生产寿命l 后续作业的需要后续作业的需要中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院国内外高含硫气田常用完井方式国内外高含硫气田常用完井方式高含硫气田高含硫气田法法 国国美美 国国美美 国国加拿大加拿大加拿大加拿大中中 国国拉拉 克克黑黑 河河麦迪逊麦迪逊卡布南卡布南山麓山麓罗家寨罗家寨完井方式完井方式射孔射孔射孔射孔裸眼裸眼射孔射孔射孔射孔射孔射孔/衬管衬管裸眼完井裸眼完井优点：优点： 最简单的井底结构最简单
8、的井底结构 费用低费用低 井的完善程度高井的完善程度高缺点：缺点： 存在井壁坍塌危险存在井壁坍塌危险 生产控制能力差生产控制能力差 生产测井困难生产测井困难 修井及储层改造困难修井及储层改造困难 废弃部分生产井段困难废弃部分生产井段困难 适用地质条件：适用地质条件： 裂缝性碳酸盐岩和硬质砂岩裂缝性碳酸盐岩和硬质砂岩 不要求层间分隔的储层不要求层间分隔的储层 短曲率半径水平井短曲率半径水平井衬管完井衬管完井优点：优点： 保护井眼与油层间的通道保护井眼与油层间的通道 能防止井壁坍塌能防止井壁坍塌 成本相对低成本相对低 缺点：缺点： 不可控制生产不可控制生产 增产难度大增产难度大 对产能影响较大对产
9、能影响较大适用地质条件：适用地质条件： 裂缝性碳酸盐岩和硬质砂岩裂缝性碳酸盐岩和硬质砂岩 不要求层间分隔的储层不要求层间分隔的储层 有发生井壁失稳可能的储层有发生井壁失稳可能的储层射孔完井射孔完井优点：优点： 工艺技术成熟安全性能最高工艺技术成熟安全性能最高 完井工序和井身结构较简单完井工序和井身结构较简单 可有效防止井壁坍塌可有效防止井壁坍塌 有利于实施分层和酸压措施有利于实施分层和酸压措施缺点：缺点： 但完井成本高但完井成本高 长井段射孔困难长井段射孔困难 易造成二次污染易造成二次污染适用地质条件：适用地质条件： 要求高度层间分隔的储层要求高度层间分隔的储层 要求实施压裂改造的储层要求实施
10、压裂改造的储层 裂缝性砂岩储层裂缝性砂岩储层中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院u 普光气田的普光气田的直井和定向井直井和定向井应优先选用射孔完井方应优先选用射孔完井方式式u 对于对于具备具备直接投产条件的直接投产条件的水平井水平井，应优先选用割，应优先选用割缝衬管缝衬管/贯眼衬管完井方式贯眼衬管完井方式u 对于对于不具备不具备直接投产条件的直接投产条件的水平井水平井，为避免压井，为避免压井液长期浸泡地层及气体上侵的风险，应考虑采用射孔液长期浸泡地层及气体上侵的风险，应考虑采用射孔完井完井中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 与完井方式相
11、对应，直井、定向井和不具备投产条件的与完井方式相对应，直井、定向井和不具备投产条件的水平井优先选用三开井身结构水平井优先选用三开井身结构 三开井身结构优点：三开井身结构优点： 工艺成熟，完井风险低工艺成熟，完井风险低 井身结构层次少，可获得较大的生产套管尺寸，便于后期采气作业井身结构层次少，可获得较大的生产套管尺寸，便于后期采气作业 节省钻井时间，降低了钻井成本节省钻井时间，降低了钻井成本 缺点：缺点：u 水泥浆会对储层造成污染水泥浆会对储层造成污染中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 一一 开开 346.1m m 二二 开开 273.1m m 三三 开开 177.
12、8m m 一一 开开 346.1m m 二二 开开 273.1m m 三三 开开 177.8m m C CR RA A 套套 管管 抗抗 H H2 2S S 套套 管管 INCOLOY825INCOLOY825套管套管一开一开346.1mm346.1mm二开二开273.1mm273.1mm三开三开177.8mm177.8mm抗抗H H2 2S S套管套管 表层套管封表层套管封隔上部易塌、易隔上部易塌、易漏地层漏地层 技术套管下技术套管下深深30004000m，封隔目的层以上封隔目的层以上不稳定和高压气不稳定和高压气层层 生产套管采生产套管采用用177.8mm，回接固井回接固井中原油田分公司采油
13、工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 可直接投产的水平井选用三开结构四开衬管完井可直接投产的水平井选用三开结构四开衬管完井 三开结构四开衬管完井的优点：三开结构四开衬管完井的优点： 可有效避免水泥浆对储层的污染，充分发挥储层潜能可有效避免水泥浆对储层的污染，充分发挥储层潜能 井身结构层次少，可获得较大的井眼尺寸，便于后期采气作业井身结构层次少，可获得较大的井眼尺寸，便于后期采气作业 钻盲板时间较短，减轻了对尾管造成的损伤钻盲板时间较短，减轻了对尾管造成的损伤 难点：难点：u 水平井段在投产前长时间内处于暴露状态，存在压井液长期浸泡地水平井段在投产前长时间内处于暴露状态，存在压井液长期
14、浸泡地层及气体上浸的风险层及气体上浸的风险中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院p 表层套管封隔上部易表层套管封隔上部易塌、易漏地层塌、易漏地层p 技套封过目的层上部技套封过目的层上部高压气层，坐入致密的砂高压气层，坐入致密的砂岩井段岩井段p 三开钻至三开钻至A靶点以上靶点以上p 水平段采用水平段采用165.1mm钻头钻开，下钻头钻开，下入入139.7mm衬管。衬管。 盲板INC0LOY825INC0LOY825套管套管筛管串筛管串139.7mm139.7mm二开二开273.1mm273.1mm一开一开346.1mm346.1mm三开三开177.8mm177.8mmB
15、 B点点A A点点井斜井斜/ /最大狗腿度最大狗腿度4999.87/45 4999.87/45 /15 /15 抗抗H H2 2S S套管套管最大井斜最大井斜8080左右左右中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院生产封隔器永久完井管柱生产封隔器永久完井管柱是目前国内外高含硫气井通是目前国内外高含硫气井通用的完井管柱用的完井管柱管柱的优点：管柱的优点：避免高酸性气体接触封隔器以上套管和油管外壁，避免高酸性气体接触封隔器以上套管和油管外壁，保护油套管免保护油套管免遭遭H2S、CO2的腐蚀的腐蚀避免套管承受高压避免套管承受高压可在封隔器以上采用耐腐蚀级别较低的套管，降低气井
16、成本可在封隔器以上采用耐腐蚀级别较低的套管，降低气井成本管柱的缺点：管柱的缺点：对工具和油管密封性能要求高对工具和油管密封性能要求高中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院普光气田主体气井采用生产封隔器永久完普光气田主体气井采用生产封隔器永久完井管柱。为减少储层二次污染，管柱结构要满井管柱。为减少储层二次污染，管柱结构要满足酸压生产联作的需要足酸压生产联作的需要 l 完井管串结构完井管串结构该管柱主要由井下安全阀、流动短节、封该管柱主要由井下安全阀、流动短节、封隔器、磨铣延长管、坐放短节、球座接头等组隔器、磨铣延长管、坐放短节、球座接头等组成。成。 对于需要测试的气井，
17、在管柱上安装井下对于需要测试的气井，在管柱上安装井下压力温度测试系统，进行温度、压力的实时监压力温度测试系统，进行温度、压力的实时监测。测。 采用加注缓蚀剂防腐的气井，可考虑安装采用加注缓蚀剂防腐的气井，可考虑安装井下加药设备。井下加药设备。 流动短节流动短节流动短节流动短节井下安全阀井下安全阀 伸缩管伸缩管封隔器封隔器滑套滑套座放短节座放短节球座接头球座接头100m100m中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院H2S、CO2对管材腐对管材腐蚀的影响因素主要有：蚀的影响因素主要有：温度、压力、气体流速、温度、压力、气体流速、水溶液中氯离子浓度和水溶液中氯离子浓度和总矿
18、化度。总矿化度。 井号井号普光普光普光普光12.3115.418.579.07地层压力地层压力MPa55.561.226.619.154.435.49O2分压分压.2MPa 电化学严重腐蚀电化学严重腐蚀硫化氢应力腐蚀严重硫化氢应力腐蚀严重中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院CO2(MPa)H2S (MPa)温度温度温度温度温度温度温度温度碳钢或碳钢或低合金钢低合金钢13cr特特13cr不锈钢不锈钢177(300F)204(300F)232(300F)149(300F)Ni合金合金6MoNi合金合金3MoNi合金合金12MoNi合金合金9Mo150150180250温
19、度温度0.020.010.003-0.010.003-0.010.003-0.010.02SM2535 SM2550 SM2050 SM-C276管材选用流程图管材选用流程图中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院l 油管材质选择：油管材质选择：普光气田主体生产管柱选择普光气田主体生产管柱选择G3G3或同等等级的高镍基合金钢材料，或同等等级的高镍基合金钢材料，相配套的井下工具也需要采用抗腐蚀材料，井下工具可采用相配套的井下工具也需要采用抗腐蚀材料，井下工具可采用718718材质材质或或925925高镍基合金钢材料。高镍基合金钢材料。 l 套管材质选择：套管材质选择：由于
20、采用封隔器保护上部生产套管，因此生产套管在储层顶界以上由于采用封隔器保护上部生产套管，因此生产套管在储层顶界以上200m处至井底采用抗处至井底采用抗H2S、抗、抗CO2腐蚀的腐蚀的INCOLOY 825气密封扣型套管，气密封扣型套管，其余井段采用抗其余井段采用抗H2S气密封扣型套管。气密封扣型套管。考虑水平井段套管不存在拉应力、高温下考虑水平井段套管不存在拉应力、高温下H2S腐蚀不占主导因素，水腐蚀不占主导因素，水平井水平段下入抗平井水平段下入抗CO2腐蚀的衬管（如腐蚀的衬管（如13Cr合金衬管），合金衬管），A靶点以上靶点以上300400m座封位置采用抗座封位置采用抗H2S、抗、抗CO2腐蚀
21、的腐蚀的INCOLOY 825气密封扣型气密封扣型套管，其余井段采用抗套管，其余井段采用抗H2S气密封扣型套管。气密封扣型套管。中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 根据气井最高井口压力及腐蚀流体的含量，在保根据气井最高井口压力及腐蚀流体的含量，在保证安全的前提下选择完井井口装置证安全的前提下选择完井井口装置l 普光气田高含普光气田高含H2S气体，采气井口装置应满足抗气体，采气井口装置应满足抗12-18H2S、CO2腐蚀要求腐蚀要求l 考虑酸压生产一体化投产方式，采气井口装置耐考虑酸压生产一体化投产方式，采气井口装置耐压性能应满足酸压改造要求压性能应满足酸压改造要求
22、l 普光气田高压、高产、高含普光气田高压、高产、高含H2S气体，井口装置气体，井口装置应满足安全井控需要应满足安全井控需要中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院 34.5MPa否否否否是是是是是是是是否否否否是是是是 70MPa 105MPa否否否否 34.5MPa 34.5MPa 34.5MPa 34.5MPa否否否否起起点点高含硫？高含硫？额定额定工作压力工作压力PSL4PSL4NACE ？是是非常接近非常接近?PSL4PSL3PSL3高含硫？高含硫？是是额定额定工作压力工作压力接近该接近该工作压力工作压力PSL4PSL4PSL3非常接近非常接近?PSL3PSL3
23、额定额定工作压力工作压力 34.5MPa PSL3PSL3PSL2 34.5MPaPSL2PSL2额定额定工作压力工作压力PSL3PSL3PSL2PSL1是是PSL1PSL1PSL2PSL2额定额定工作压力工作压力非常接近非常接近?非常接近非常接近? 34.5MPa否否否否是是是是是是是是否否否否是是是是 34.5MPa103.5MPa否否否否 34.5MPa 34.5MPa 34.5MPa 34.5MPa否否否否起起点点高含硫？高含硫？额定额定工作压力工作压力PSL4PSL4NACE ？是是非常接近非常接近?PSL4PSL3PSL3高含硫？高含硫？是是额定额定工作压力工作压力接近该接近该工作
24、压力工作压力PSL4PSL4PSL3非常接近非常接近?PSL3PSL3额定额定工作压力工作压力 34.5MPa PSL3PSL3PSL2 34.5MPaPSL2PSL2额定额定工作压力工作压力PSL3PSL3PSL2PSL1是是PSL1PSL1PSL2PSL2额定额定工作压力工作压力非常接近非常接近?非常接近非常接近?3G3G3G井井口口装装置置选选择择流流程程图图中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院开开发发井井采采气气树树结结构构示示意意图图表层套管头技术套管头油管四通采气树笼套式节流阀井口规格井口规格双翼双阀结构双翼双阀结构主通径和油管四通两翼通主通径和油管四通
25、两翼通径径3 31 1/ /1616，油管挂预留油管挂预留1 1个个1 1/ /4 4通道通道本体材质本体材质41304130，与流体接，与流体接触面覆焊触面覆焊825825井口制造标准井口制造标准工作压力：工作压力：105105MPaMPa规范级别：规范级别：PSL-3GPSL-3G性能级别：性能级别：PR2 PR2 材料级别：材料级别：HHHH温度级别：温度级别：P-U (-29-121)P-U (-29-121)设计、制造标准：设计、制造标准：API-6A 19th.API-6A 19th. 配套地面安全阀和井下配套地面安全阀和井下安全阀实现安全井控安全阀实现安全井控中原油田分公司采油工
26、程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院u 从完井、储层酸压改造、气井寿命和安全生产等从完井、储层酸压改造、气井寿命和安全生产等方面综合考虑，普光气田直井、定向井和不具备直接方面综合考虑，普光气田直井、定向井和不具备直接投产的水平井首选套管射孔完井方式。具备直接投产投产的水平井首选套管射孔完井方式。具备直接投产的水平井首选衬管完井方式。的水平井首选衬管完井方式。u 普光气田主体气井采用生产封隔器永久完井管柱，普光气田主体气井采用生产封隔器永久完井管柱，管柱结构在满足工艺要求的前提下应尽量简化。油管管柱结构在满足工艺要求的前提下
27、应尽量简化。油管丝扣使用密封性好的特殊扣型，以保证密封性能。丝扣使用密封性好的特殊扣型，以保证密封性能。中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院u 普光气田主体气井应优选高抗硫采气井口装置，普光气田主体气井应优选高抗硫采气井口装置，并配置井下安全阀和（或）井口安全阀，以及相配套并配置井下安全阀和（或）井口安全阀，以及相配套的安全控制系统，以便在紧急情况下实现安全关井。的安全控制系统，以便在紧急情况下实现安全关井。u 普光气田采用高镍基合金钢可达到油管防腐的目普光气田采用高镍基合金钢可达到油管防腐的目的，采用永久式封隔器和环空注入缓蚀剂方式，达到的，采用永久式封隔器和环空注入缓蚀剂方式，达到保护产层上部套管和油管外壁的目的。保护产层上部套管和油管外壁的目的。中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院汇报结束汇报结束谢谢！谢谢！中原油田分公司采油工程技术研究院中原油田分公司采油工程技术研究院井口装置选择井口装置选择中原油田分公司主要组成：主要组成：控制控制柜、安全阀（井柜、安全阀（井下和地面）、高下和地面）、高低压传感器、易低压传感器、易熔塞、井口压力熔塞、井口压力温度传感器温度传感器 具备远程控制具备远程控制功能功能压力温度传感器压力温度传感器
