枯竭型氣藏改建地下儲氣庫課件

1、枯竭型氣藏改建地下儲氣庫注采工藝及完井設(shè)計(jì)優(yōu)化西南油氣田分公司采氣工程研究院2012.03匯 報(bào) 提 綱第一部分：設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)思路第二部分：注采工藝計(jì)算第三部分：完井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)第四部分：實(shí)例分析第一部分：設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)思路一、儲氣庫建設(shè)階段初步設(shè)計(jì)施工建設(shè)階段需求分析立項(xiàng)階段可研階段擴(kuò)容建設(shè)階段運(yùn)行維護(hù)階段氣庫廢棄階段 可研階段：篩選成熟合理的工藝技術(shù)，論證建庫的可行性； 初步設(shè)計(jì)：根據(jù)可研完善制定細(xì)致的實(shí)施方案，為現(xiàn)場實(shí)施進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。二、設(shè)計(jì)原則滿足建庫要求及氣藏工程方案要求，與地質(zhì)條件和地面條件相配套。采用先進(jìn)、成熟、實(shí)用的工藝技術(shù)，對主體工藝技術(shù)進(jìn)行配套優(yōu)化， 簡化設(shè)計(jì)和施工過程，

2、努力降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。滿足“稀井高產(chǎn)”的要求。滿足儲氣庫運(yùn)行安全，保證長期安全生產(chǎn)的要求。防止環(huán)境污染，滿足環(huán)保要求。方案設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)要求。三、技術(shù)思路四、規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）石油勘字2006215號文 天然氣開發(fā)管理綱要. 中國石油天然氣股份有限公司，2006；（2）石油勘字2007178號文 采氣工程管理規(guī)定.中國石油天然氣股份有限公司，2007；（3）SY/T6463-2000 采氣工程方案設(shè)計(jì)編寫規(guī)范.中國石油和化學(xué)工業(yè)局發(fā)布，2000；（4）SY/T6259-1996 氣井開采技術(shù)規(guī)程.中國石油天然氣總公司發(fā)布，1996； （5）GB/T 2251

3、3-2008 石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備井口裝置和采油樹.中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布，2008； （6）SY/T 6268-2008 套管及油管選用推薦.國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布，2008；（7）SY/T 5467-2007 套管柱試壓規(guī)范. 國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布，2008；（8）SY/T 5106-1998 油氣田用封隔器通用技術(shù)條件.中國石油和化學(xué)工業(yè)局發(fā)布，1999；（9）SY/T6362-1998 石油天然氣井下作業(yè)健康、安全與環(huán)境管理體系指南.中國石油和化學(xué)工業(yè)局發(fā)布，2000； （10）SY/T 6756-2009.油氣藏改建地下儲氣庫注采井修井作業(yè)規(guī)范. 國家能源局發(fā)布、

4、2009 ； （11）SY/T 6645-2006枯竭砂巖油氣藏地下儲氣庫注采井射孔完井工程設(shè)計(jì)編寫規(guī). 國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布，2006；（12）油氣藏型儲氣庫鉆完井技術(shù)要求（試行）（油勘2010106號）； （13）中國石油氣藏型儲氣庫建設(shè)技術(shù)指導(dǎo)意見.第二部分：注采工藝計(jì)算 注采工藝計(jì)算是對儲氣庫注采井生產(chǎn)油管尺寸優(yōu)化和注采動(dòng)態(tài)預(yù)測，不同于常規(guī)氣井，儲氣庫既要進(jìn)行采氣工藝的計(jì)算，又要進(jìn)行注氣工藝計(jì)算。所需的基礎(chǔ)參數(shù)：產(chǎn)層埋深、地層壓力（儲氣庫運(yùn)行壓力范圍）、地層溫度、儲層產(chǎn)能方程、天然氣性質(zhì)組分（密度、酸性氣體含量等）單井注采氣量范圍、井口輸壓、井口最大注氣壓力、井口注氣溫度一、最大注

5、采氣量計(jì)算 建立氣井模型，繪制氣井流入動(dòng)態(tài)曲線（IPR）和流出動(dòng)態(tài)（VFP）曲線，并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析，在給定地層壓力PR，兩條曲線交點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）即位氣井最大合理流量。 把地層壓力或油管尺寸最為敏感性參數(shù)，就可以計(jì)算不同地層壓力下，不同油管尺寸在在井口定壓條件下，氣井所可以達(dá)到的最大采氣量（注氣量）。采氣能力預(yù)測圖注氣能力預(yù)測圖儲層滲透率敏感性分析表皮因子敏感性分析高滲儲層（K=1000mD）氣井受油管限制（管徑對流量的敏感性強(qiáng)）低滲儲層（K=10mD）氣井受儲層限制（管徑對流量的敏感性弱） 儲層物性好：生產(chǎn)能力受管徑限制（大管徑可減少壓力損失）； 儲層物性差：生產(chǎn)能力受儲層限制。 增大流動(dòng)區(qū)域（增加

6、井網(wǎng)密度）；增大井與儲層接觸面積（大斜度井、水平井、合理的增產(chǎn)措施等）；根據(jù)儲層特征，調(diào)節(jié)管徑，即調(diào)整管徑和儲層的產(chǎn)能匹配。 儲氣庫實(shí)例：采氣能力預(yù)測圖（地層壓力28MPa、井口采氣壓力7MPa）注氣能力預(yù)測圖（地層壓力11.7MPa、井口注氣壓力30MPa）二、井筒壓力損失計(jì)算井的幾何形狀（井眼軌跡）油管特征（內(nèi)徑、粗糙度）流體（單相或多相、密度、粘度）外部參數(shù)（地溫梯度、熱傳導(dǎo)性）油管內(nèi)壓力損失計(jì)算取決于多種參數(shù)：重力（流體的密度）摩阻（流體和井壁摩擦）加速度（壓力減小、氣體膨脹所致）油管內(nèi)流壓梯度包含三個(gè)方面： 一定產(chǎn)量條件下的井筒壓力損失： P=Pwf-Pwh計(jì)算氣井在采氣時(shí)不同產(chǎn)量條

7、件下不同油管管徑內(nèi)的壓降損失。內(nèi)徑76mm油管內(nèi)徑100.53mm油管內(nèi)徑112mm油管內(nèi)徑159.42mm油管 計(jì)算注氣時(shí)，不同管徑油管，井口注氣壓力隨注氣量的變化結(jié)果（井口壓縮機(jī)壓力級別的選擇）。三、油管抗氣體沖蝕能力計(jì)算由于注采井的強(qiáng)采強(qiáng)注特點(diǎn)，抗氣體沖蝕能力分析是確定注采井油管尺寸的關(guān)鍵因素。根據(jù)API RP l4E標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算臨界沖蝕流速方程為： Ve=C/m0.5其中：m混合物密度； C常數(shù)。（100150） 根據(jù)計(jì)算公式，計(jì)算不同管徑在不同井口流壓條件下的臨界沖蝕流量，結(jié)合采氣曲線，繪制氣井油管抗沖蝕能力分析圖，確定氣井在一定地層壓力條件下的最大合理產(chǎn)量。氣井配產(chǎn)不能高于最大合理產(chǎn)

8、量。采氣曲線臨界沖蝕曲線 儲氣庫實(shí)例（全過程的分析）：內(nèi)徑159.42mm油管抗沖蝕能力分析圖內(nèi)徑112mm油管抗沖蝕能力分析圖內(nèi)徑100.53mm油管抗沖蝕能力分析圖內(nèi)徑76mm油管抗沖蝕能力分析圖四、臨界攜液流量 計(jì)算氣井臨界攜液流量兩種物理模型：液滴模型和液膜模型。液滴模型：描述的是高速氣流中夾帶的液滴狀態(tài)液膜模型：描述的是液膜沿管壁上升的狀態(tài) 礦場統(tǒng)計(jì)資料顯示：液滴模型更符合現(xiàn)場實(shí)際情況。氣流攜帶液滴所需的臨界流速計(jì)算公式為： 計(jì)算不同管徑在不同井底流壓條件下的臨界攜液流量，要求配產(chǎn)不能低于臨界攜液流量，保證氣井正常帶液。五、油管尺寸優(yōu)化 通過以上的計(jì)算分析結(jié)果，對生產(chǎn)油管尺寸進(jìn)行優(yōu)化

9、選擇。1）單井最大注采氣量；2）井筒壓力損失3）防氣體沖蝕能力；4）攜液采氣能力；注采氣量要求經(jīng)濟(jì)合理、可行井下配套工具完善井筒壓力損失平穩(wěn)氣井自噴攜液不產(chǎn)生沖蝕科學(xué)合理的油管尺寸六、注采動(dòng)態(tài)預(yù)測 對于選擇的油管，應(yīng)進(jìn)行全周期的注氣和采氣動(dòng)態(tài)預(yù)測，全面了解注采井井口、井筒壓力、溫度變化情況。采氣階段不同采氣量的井筒壓力分布曲線 不同采氣量的井筒溫度分布曲線 注氣階段不同地層壓力下注氣量100萬方時(shí)井筒內(nèi)壓力曲線 不同地層壓力下注氣量100萬方時(shí)井筒溫度曲線 第三部分：完井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)地下儲氣庫完井的關(guān)鍵原則：適合儲氣庫設(shè)計(jì)運(yùn)行條件的完井設(shè)計(jì)（注采氣量、壓力、溫度）；雙重完整性原則（安全要求）；

10、承受交變載荷下的完井（壓力和溫度周期變化）在出現(xiàn)損壞、腐蝕等情況下，通過部分更換恢復(fù)完井的可能性；失效、重新完井、緊急狀況下封堵天然氣井的可能性；滿足儲氣庫相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測；與相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)相符。提 綱一、完井方式二、生產(chǎn)油管選擇三、完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介一、完井方式 目前氣井主要的完井方式有射孔完井、裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井等。 根據(jù)儲氣庫特殊的生產(chǎn)、安全（強(qiáng)注強(qiáng)采、交變應(yīng)力，安全運(yùn)行30年等）要求，相比普通氣井在完井方式選擇上更需重視的方面：氣層和井底之間應(yīng)具有最大的滲流面積，使氣流的滲流阻力和儲層所受的傷害最小，保證注采

11、井的單井高產(chǎn)；能有效地防止井壁垮塌，控制氣層出砂，能保證儲氣庫長期穩(wěn)定運(yùn)行。 在進(jìn)行儲氣庫注采井完井優(yōu)化前，首先要進(jìn)行一系列的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評價(jià)分析工作：氣藏開發(fā)階段氣井出砂情況分析生產(chǎn)井完井時(shí)是否有防砂措施？生產(chǎn)過程中是否有出砂或垮塌現(xiàn)象？修井時(shí)井底是否有沉砂記錄？巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)評價(jià)巖石抗壓強(qiáng)度楊氏模量泊松比內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角井壁穩(wěn)定性分析 根據(jù)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和氣藏的地應(yīng)力數(shù)據(jù)，進(jìn)行井壁上最大剪切應(yīng)力和巖石抗剪強(qiáng)度關(guān)系的計(jì)算分析。 注采井臨界生產(chǎn)壓差隨地層壓力衰減的變化關(guān)系 3.8MPa15.4MPa11.728不同生產(chǎn)壓差井壁上最大剪應(yīng)力與巖石抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖地層出砂預(yù)測 常用的出砂預(yù)測方法出砂指數(shù)法

12、、斯倫貝謝比以及聲波時(shí)差法。通過理論計(jì)算的出砂指數(shù)B、斯倫貝謝比和聲波時(shí)差與礦場經(jīng)驗(yàn)臨界值對比，判定儲層是否出砂。 通過井壁穩(wěn)定性計(jì)算和地層出砂預(yù)測分析結(jié)果，合理選擇注采井的完井方式。套管射孔完井適用于直井和斜井，一井多個(gè)儲集層；碳酸鹽裂縫性儲層，儲層不出砂，要求采用深穿透。大孔徑射孔工藝，增大氣井與儲層的接觸面積。工藝相對簡單。裸眼完井無井壁支撐，考慮強(qiáng)注強(qiáng)采交變應(yīng)力對儲層巖石的影響，謹(jǐn)慎使用。篩管完井適用于大斜度井和水平井，有效增加氣井泄流面積，即可支撐井壁，又可有效的防砂，工藝相對簡單。礫石充填完井適用于直井和斜井，工藝復(fù)雜。完井方式適用范圍（可探討、僅供參考）提 綱一、完井方式二、生產(chǎn)

13、油管選擇三、完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介油管材質(zhì)選擇注采氣井油套管材質(zhì)是根據(jù)儲氣庫原有流體組分和將來注氣組分共同來決定的。儲氣庫運(yùn)行時(shí)間長，強(qiáng)注強(qiáng)采，通常只考慮材質(zhì)防腐。1、圖版法日本住友材質(zhì)選擇圖版QSH0015-2006標(biāo)準(zhǔn)油管選擇圖根據(jù)流體中含酸性氣體含量和溫度，利用油管廠家或標(biāo)準(zhǔn)提供的版圖進(jìn)行選擇。2、室內(nèi)腐蝕性評價(jià)模擬井下實(shí)際情況，開展多種材質(zhì)的腐蝕性評價(jià)實(shí)驗(yàn)，可獲得比較準(zhǔn)確的材質(zhì)腐蝕速率，為井下油套管材質(zhì)選擇提供依據(jù)。寶鋼3Cr材質(zhì)腐蝕性評價(jià)結(jié)果試驗(yàn)條件：60，1.5m/s，CO2分壓1.5MPa，10d；試驗(yàn)介質(zhì)：（Cl：2000

14、0 mg/L、 SO42：2000 mg/L、 HCO3：1000mg/L、 CO32：50mg/L、其余為Na2+K+）。3、軟件模擬 利用腐蝕分析評價(jià)軟件（美國OLI軟件），模擬現(xiàn)場情況，進(jìn)行材質(zhì)腐蝕性分析。樣品材質(zhì)腐蝕性穩(wěn)態(tài)圖（定性判定）腐蝕速率隨溫度、PH值變化圖油管扣型 油套管接頭可以分為兩類：一類是API接頭，即按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和檢驗(yàn)的接頭；另一類是非API接頭，也稱為特殊螺紋接頭（氣密封扣），具有連接強(qiáng)度高、密封性能好等優(yōu)點(diǎn)，例如 FOX、VAM TOP、NEM VAM、3SB及BGT等。 儲氣庫對完井管柱密封性要求高，需要較高的抗交變符合能力，通常采用金屬對金屬的氣密封扣油管

15、，并要求入井前進(jìn)行氣密封檢測。BGT扣密封示意圖-320VAM TOP扣螺紋及密封示意圖油管強(qiáng)度校核1、靜態(tài)下的抗拉、抗內(nèi)壓、抗擠校核2、管柱不同工況下的力學(xué)分析根據(jù)石油天然氣安全規(guī)程(AQ2012-2007)，推薦油管柱設(shè)計(jì)安全系數(shù)，抗擠為1.0-1.25，抗內(nèi)壓為1.03-1.25，抗拉為1.8 以上，含硫天然氣井應(yīng)取高限。根據(jù)儲氣庫特殊的工作環(huán)境，安全系數(shù)取高限，即抗擠安全系數(shù)應(yīng)大于1.25，抗內(nèi)壓安全系數(shù)大于1.25，抗拉安全系數(shù)大于1.8，管柱力學(xué)分析時(shí)要求三軸安全系數(shù)應(yīng)大于1.8。300萬方/天生產(chǎn)時(shí)管柱安全系數(shù)圖封隔器坐封時(shí)油管軸向載荷圖提 綱一、完井方式二、生產(chǎn)油管選擇三、完井

16、管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介注采管柱具有的功能： 滿足氣庫注采井強(qiáng)注強(qiáng)采要求； 管柱結(jié)構(gòu)簡單、安全； 實(shí)現(xiàn)井下安全控制； 消除注采期間溫度、壓力交變對套管產(chǎn)生的影響； 壓力、溫度變化時(shí)能自動(dòng)消除管柱伸縮應(yīng)力； 環(huán)空注保護(hù)液，保護(hù)套管內(nèi)壁和油管外壁； 滿足儲氣庫注運(yùn)行期間的溫度、壓力監(jiān)測要求。（4）在我國首個(gè)地下儲氣庫（大張坨）注采井，為了安全實(shí)現(xiàn)井下控制，采用了右圖的生產(chǎn)管柱，此后所建儲氣庫基本上是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。從井口到井底為油管、流動(dòng)接箍、安全閥、流動(dòng)接箍、XD循環(huán)滑套、鍵槽式伸縮接頭、錨定密封總成、永久封隔器、X坐落接頭、帶孔管、XN坐落

17、接頭、平衡隔離工具、射孔槍丟手、射孔槍總成。儲氣庫常用完井管柱圖（大張坨、蘇橋蘇4、板中南）安全閥流動(dòng)短節(jié)流動(dòng)短節(jié)安全接頭封隔器坐落接頭引鞋控制管線循環(huán)滑套相國寺儲氣庫注采井完井管柱圖麻丘儲氣庫注采井完井管柱圖 定向井 水平井提 綱一、完井方式二、生產(chǎn)油管選擇三、完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介井下安全閥安全閥的主要作用是當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生緊急情況如火災(zāi)、地震、戰(zhàn)爭以及人為破壞，可以自動(dòng)或人為關(guān)閉井下安全閥，實(shí)現(xiàn)井下控制，保證儲氣庫的安全。主要由上接頭、液缸外套、液缸、彈簧、閥板以及下接頭組成。通過地面液壓控制其開關(guān)，安全閥閥板在液壓作用下打開，失去液壓作

18、用時(shí)關(guān)閉。為防止流體流動(dòng)對安全閥的沖擊，需要在安全閥上下各安裝一個(gè)流動(dòng)接箍。安全閥安裝在井口以下80m的位置。地面控制的自平衡式井下安全閥示意圖該滑套連接在油管中，可處于三個(gè)位置：打開、平衡、關(guān)閉，通過鋼絲作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)?？蛇M(jìn)行洗井、壓井、替環(huán)空保護(hù)液。循環(huán)滑套循環(huán)滑套開關(guān)工具可以自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償在注采過程中由于溫度、壓力變化引起的油管伸縮，消除加在油管掛、封隔器上的應(yīng)力，改善管柱的受力狀態(tài)。伸縮短節(jié) 有效封隔注采管和生產(chǎn)套管環(huán)空，避免氣體腐蝕套管和阻止氣體壓力變化對套管產(chǎn)生的交變應(yīng)力，保護(hù)套管，延長油井壽命；當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生緊急情況，井口遭到破壞或失控，與安全閥一道可以有效控制井下氣體大量泄漏，確保井下

19、安全。 封隔器按作用功能可分為永久式封隔器和可取式封隔器。永久式封隔器一旦坐封，封隔可靠，不易解封，只有通過套銑才能解封取出；而可取式封隔器坐封后，可以通過旋轉(zhuǎn)或上下提放進(jìn)行解封，可方便管柱更換，但該類封隔器受外力作用后容易解封，不適合壓力高的氣井及大斜度井和水平井。井下封隔器SB-3永久式封隔器 插管封隔器及插管 可取式封隔器坐封球座坐封隔器時(shí)，投球坐封；內(nèi)徑坐封后內(nèi)徑保持全通徑。坐放短節(jié)可通過鋼絲作業(yè)將堵塞器坐落在座放短節(jié)，實(shí)現(xiàn)管柱上下隔絕，完成油管密封試壓及不壓井更換井口作業(yè)；用鋼絲作業(yè)將儲存式溫度壓力計(jì)懸掛于座放短節(jié)上，可實(shí)現(xiàn)對注儲氣庫壓力、溫度的階段性監(jiān)測。 坐放短節(jié) 堵塞器提 綱一

20、、完井方式二、生產(chǎn)油管選擇三、完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介 儲氣庫運(yùn)行是注氣和采氣兩個(gè)過程交替進(jìn)行的，要求井口必須承受高壓、高溫，并具有一定的耐腐蝕性，同時(shí)應(yīng)具有較好的氣密封性能。井口裝置基本要求井口裝置能適應(yīng)儲氣庫使用工況，如溫度、壓力、配產(chǎn)、腐蝕性氣體及后期動(dòng)態(tài)監(jiān)測要求；主密封均采用金屬對金屬密封；油管頭四通與生產(chǎn)套管的密封為全金屬密封；井下安全閥控制管線可實(shí)現(xiàn)整體穿越；要求采氣樹出廠前必須進(jìn)行水下整體氣密封試驗(yàn)，確保采氣樹的質(zhì)量；閘閥為全通徑，雙向浮動(dòng)密封閘門；主通徑與生產(chǎn)管柱配套。 “ 十”字形采氣井口裝置 “ Y”字形采氣井口裝置 整

21、體式采氣井口裝置 采氣井口裝置的主要類型: 按照API 6A劃分的壓力等級:API 壓力額定值（PSI）API 壓力額定值（MPa）2,00013.83,00020.75,00034.510,00069.015,000103.520,000138.0 按照API 6A劃分的材料等級:API材料等級本體、閥罩、端部和出口連接壓力控制件、閥桿、芯軸式懸掛AA-一般工況碳鋼或低合金鋼碳鋼或低合金鋼BB-一般工況碳鋼或低合金鋼不銹鋼CC-一般工況不銹鋼不銹鋼DD-酸性工況碳鋼或低合金鋼碳鋼或低合金鋼EE-酸性工況碳鋼或低合金鋼不銹鋼FF-酸性工況不銹鋼不銹鋼HH-酸性工況耐腐蝕合金耐腐蝕合金井口腐蝕環(huán)

22、境分級表（API 6A 、ISO 15156-2 ）:序號材質(zhì)滯留流體氯根離子（mg/l）CO2分壓（psi）H2S分壓（psi）1AA 10000 7 0.052BB 100007 30 0.053CC 30 0.054DD 10000 0.055EE 0.056FF 30 0.057HH 30 0.05按照API 6A劃分的溫度等級:序號溫度類別適用溫度范圍，1K-50822L-46823P-29824R4495S-18666T-18827U-181218V2-1219X-1817610Y-1834311Z-18380 根據(jù)環(huán)境的最低溫度、流經(jīng)采氣井口裝置的流體最高溫度選擇井口裝置溫度等級

23、。 根據(jù)API 6A有關(guān)井口裝置的另一個(gè)重要規(guī)格類別是產(chǎn)品規(guī)格等級（PSL），此參數(shù)是對產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。級別越高，要求測試的項(xiàng)目就越多。 設(shè)備的質(zhì)量控制要求（節(jié)選）要求PSL-1PSL-2PSL-3PSL-3GPSL-4通徑測試是是是是是流體靜力學(xué)測試是是是，延長是，延長是，延長氣體測試-是是組裝的追蹤能力-是是是連續(xù)性-是是是是美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)推薦的最低PSL選擇圖。 “ 十”字形采氣井口裝置 “ Y”字形采氣井口裝置井口安全控制系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)情況下，可以自動(dòng)關(guān)井；在井口壓力異常時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)井；在采氣樹遭到人為毀壞和外界破壞時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)井；在發(fā)生以上意外，自動(dòng)關(guān)井沒有實(shí)現(xiàn)時(shí)，或者其

24、它原因需要關(guān)井時(shí)，可以在近程或遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)人工關(guān)井；要能夠?qū)崿F(xiàn)有序關(guān)井，保護(hù)井下安全閥。主要功能：井下安全閥； 地面安全閥； 采集壓力信號的高低壓傳感器； 熔斷塞； 緊急關(guān)井用的緊急關(guān)斷閥； 單井控制盤和井組的總控制盤。主要設(shè)備：安全控制系統(tǒng)主要由井下和地面設(shè)備組成，井下由安全閥和封隔器配套形成井下防線，地面由地面安全閥和傳感器以及控制盤組成地面防線。連接方式：安全系統(tǒng)的安裝有兩種方式：單井控制和多井聯(lián)合控制方式。（1）單井控制就是每一口井的安全設(shè)備自成系統(tǒng)，不與其它井發(fā)生聯(lián)系。單井控制系統(tǒng)能監(jiān)控井下和井口壓力傳感器的工作狀態(tài)，在壓力超出規(guī)定高壓或低壓范圍、現(xiàn)場起火或有害氣體泄漏等情況時(shí)，自動(dòng)地對

25、要求緊急關(guān)閉的報(bào)警信號做出快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急關(guān)井。單井控制的優(yōu)點(diǎn)是簡單、有效。它可以無須安裝控制盤，各個(gè)設(shè)備直接控制井下安全閥和地面安全閥的關(guān)閉。（2）多井聯(lián)合控制就是通過一個(gè)控制盤控制一個(gè)井組。多井聯(lián)合控制適用于井口較集中的陸上叢式井井場和海上平臺。儲氣庫多數(shù)采用是單井和多井聯(lián)合控制相結(jié)合的形式，這種形式的優(yōu)點(diǎn)是可以在緊急情況下統(tǒng)一關(guān)井，如個(gè)別單井發(fā)生問題不影響其他井的正常生產(chǎn)。提 綱一、完井方式二、生產(chǎn)油管選擇三、完井管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、井下配套工具五、井口裝置及安全控制系統(tǒng)六、完井配套技術(shù)簡介（一）油管氣密封檢測技術(shù)利用氦氣分子直徑很小、在氣密封扣中易滲透的特點(diǎn)，精確地檢測出油管的密封性

26、。從管柱內(nèi)下入有雙封隔器的測試工具，向測試工具內(nèi)注入氦氮混合氣，工具座封，加壓至規(guī)定值，穩(wěn)壓一定時(shí)間后泄壓，通過高靈敏度的氦氣探測器在絲扣外探測氦氣有無泄漏，來判斷絲扣的密封性。檢測管徑范圍：in20in。（19mm 508mm） 探測器氦氣檢測的靈敏度為5ppm。檢測原理及工藝氣密封檢測工藝及配套工具示意圖 檢測壓力的確定按照油管抗內(nèi)壓最大載荷的75。 在一定的檢測壓力小，當(dāng)漏率大于某一規(guī)定值時(shí)，就判定絲扣密封性不合格。為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，在發(fā)現(xiàn)氦氣檢測儀檢測結(jié)果為不合格時(shí)，應(yīng)該對同一絲扣進(jìn)行再次檢測，方可判定此絲扣密封不合格。 對絲扣密封性能不合格管柱不能入井，必須要加以整改，再次檢測

27、合格后方可入井。檢測壓力及質(zhì)量的確定動(dòng)力部分，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓水泵、液壓泵、空氣泵及附件；絞車部分，包括絞車和控制臺；檢測工具，包括油管封隔器，氣體注入管線及工具連接管線等；儲能器，主要包括儲能器本體、控制閥、氦氣瓶、氮?dú)馄?；氦氣檢漏儀。主要設(shè)備常見不合格的原因上扣扭矩不到位；絲扣清洗不合格，絲扣密封面有雜物；螺紋加工不合格，存在毛刺或損毀。（二）不壓井起下油管技術(shù) 不壓井起下油管柱配套工藝技術(shù)是一種在帶壓環(huán)境中借助于機(jī)械裝置將油管內(nèi)和油、套環(huán)空密封，將氣井中的有壓氣體與大氣之間隔離，在這種狀態(tài)下安全地起下更換油管的作業(yè)方法。它能避免壓井液對產(chǎn)層的污染，使開采潛能和產(chǎn)量得以最大保護(hù)。不壓井

28、作業(yè)井口示意圖通過大直徑工具（封隔器）施工示意圖最高工作壓力（Mpa）作業(yè)能力運(yùn)行速度沖程通徑最大下推力最大上提力最大上行速度最大下行速度352143t68t26.4m/min41.1m/min3.6m179.38mm液壓動(dòng)力系統(tǒng)（車輛提供）防噴器系統(tǒng)壓力釋放/平衡系統(tǒng)卡瓦系統(tǒng)舉升系統(tǒng) 不壓井作業(yè)裝備結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)序號堵塞器類型產(chǎn)地性能參數(shù)用途1固定式式堵器威德福35MPa管柱有工作筒的情況下起下油管2鋼絲橋塞威德福35MPa管柱無工作筒的情況下起下油管3爆炸式堵塞器歐文70MPa用于88.9mm油管起油管作業(yè)4油管丟手盲堵35MPa下油管時(shí)使用 不壓井起下管柱作業(yè)過程中，井筒內(nèi)壓力控制是

29、其作業(yè)的關(guān)鍵，尤其是油管內(nèi)的壓力控制，也是不壓井起下管柱作業(yè)成敗的關(guān)鍵因素，配套工具有固定式堵塞器、鋼絲橋塞、電纜橋塞和油管盲堵。 井下配套工具S-9不壓井作業(yè)裝置（三）井筒安全性評價(jià)技術(shù) 根據(jù)挪威NORSOK標(biāo)準(zhǔn) D-010鉆井和井下作業(yè)中井的完整性、API RP90 海上油氣井環(huán)空壓力管理和加拿大(IRP2)高危含硫井的完井與作業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合西南油氣田公司氣田實(shí)際特點(diǎn)，建立了天然氣泄漏通道分析模板，編制了高酸性氣井環(huán)空壓力管理辦法，形成了一套氣井井筒安全性評價(jià)技術(shù)。近年來，完成了羅家寨、鐵山坡、滾子平、渡口河、雙家壩、高橋、龍崗等氣田50余口氣井井筒安全性評價(jià)。 評價(jià)的因素：1、井屏障評估

30、2、腐蝕/沖蝕評估3、機(jī)械/壓力載荷分析4、環(huán)空有毒氣體的釋放風(fēng)險(xiǎn)5、壓井/修井措施風(fēng)險(xiǎn)等級：A：無井下泄漏，可接受；B：環(huán)空有烴類氣體，但泄漏速率小，可接受；C：壓力超過最高允許壓力，但如果存在風(fēng)險(xiǎn)的因素可控的情況下，仍可接受；D：井的雙重屏障已經(jīng)不能滿足/井屏障已嚴(yán)重失效/已發(fā)生泄漏到鄰近區(qū)域，為不可接受。井筒安全性評價(jià)技術(shù)流程評價(jià)內(nèi)容：1）生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)測分析2）放壓取樣分析3）井筒安全屏障分析4）管柱氣密封檢測分析5）井下漏點(diǎn)檢測分析6）井下管柱力學(xué)分析7）固井質(zhì)量分析8）評估結(jié)論及對應(yīng)措施評價(jià)方法：1）對氣井的生產(chǎn)情況監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，初步確定是否出現(xiàn)異常情況。2）對出現(xiàn)異常情況的環(huán)空進(jìn)

31、行放壓、取樣分析，確定氣源以及能量大小。3）對井筒現(xiàn)有安全屏障進(jìn)行逐級分析，是否滿足高溫高壓高酸性氣井安全屏障要求。4）現(xiàn)場下完井管柱是否進(jìn)行了氣密封檢測，檢測結(jié)果及整改情況分析。5）對出現(xiàn)環(huán)空壓力異常的井是否進(jìn)行了井下漏點(diǎn)檢測，對檢測出的漏點(diǎn)情況進(jìn)行分析。6）根據(jù)單井實(shí)際安全屏障按照實(shí)際載荷工況進(jìn)行逐級力學(xué)性能分析，是否滿足強(qiáng)度要求。7）對各級套管固井質(zhì)量原始曲線進(jìn)行分析，確定各級套管固井質(zhì)量是否滿足要求。8）根據(jù)上述各項(xiàng)評估內(nèi)容綜合得出對應(yīng)評估結(jié)論和單井現(xiàn)場可操作的對應(yīng)措施。 注采井井筒完整性是地下儲氣庫整體完整性的主要組成部分，是儲氣庫長期、安全、高效運(yùn)行的保障，井筒完整性評價(jià)是一個(gè)系統(tǒng)

32、工程，貫穿于儲氣庫運(yùn)行始終。因此要求單井完井后，應(yīng)開展單井的井筒完整性評價(jià)，分析氣井的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，制定針對性的措施，保證單井安全；儲氣庫運(yùn)行期間，加強(qiáng)氣井的監(jiān)測、資料錄取工作，每23個(gè)運(yùn)行周期，應(yīng)全氣藏注采井開展安全性評價(jià)工作；對發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)對單井進(jìn)行安全性評價(jià)。第四部分：實(shí)例分析中衛(wèi)貴陽聯(lián)絡(luò)線配套相國寺儲氣庫項(xiàng)目（注采工程）可行性研究(建庫的可行性論證)初步設(shè)計(jì)(現(xiàn)場實(shí)施技術(shù))優(yōu)化設(shè)計(jì)(根據(jù)先導(dǎo)試驗(yàn)井評價(jià)結(jié)果優(yōu)化)一、注采工藝計(jì)算二、完井工程設(shè)計(jì)三、井口裝置四、監(jiān)測設(shè)計(jì)五、防腐設(shè)計(jì)六、出砂預(yù)測七、完井施工步驟及時(shí)間預(yù)測提 綱油管注采能力采氣地層壓力最大采氣量（井口定壓7MPa)76mm100.

33、53mm112mm159.42mm28130.8183.4195.7214.226118.5164.9176.6193.824106.3147.2157.8173.62294.3130.5140.1152.92082.0113.4121.0132.41870.095.6102.2111.51659.978.583.190.71439.859.763.267.611.730.740.040.844.0 內(nèi)徑100.53mm以上油管的采氣能力滿足（40150）104m3/d采氣要求。 一、注采工藝計(jì)算1、生產(chǎn)油管尺寸優(yōu)化油管注采能力注氣地層壓力最大注氣量(井口注氣壓力30MPa）76mm100.5

34、3mm112mm159.42mm2892.35129.79141.61153.4426114.47158.43169.21184.0124127.47175.77187.4202.7122136.76190.01204.68222.4220145.43203.01216.51234.2518153.48213.54228.34248.0416160.29222.83238.19259.8714165.24230.26246.08269.7211.7171.18240.16255.93279.58 內(nèi)徑100.53mm以上油管的注氣能力滿足（50100）104m3/d注氣要求。 井筒內(nèi)的壓力損失

35、 采氣（ P地=28MPa） 注氣（P地= 11.7MPa） 在氣庫工作范圍內(nèi)，內(nèi)徑76mm井筒內(nèi)的壓力損失明顯高于內(nèi)徑100.53mm，而內(nèi)徑從100.53mm增大到159.42mm，井筒內(nèi)的壓力損失變化幅度不大。內(nèi)徑76mm油管的最大合理采氣量為100.3 104m3/d 1）內(nèi)徑76mm油管井口流壓MPa沖蝕流量104m3/d最大采氣能力，104m3/d2825201511.7766.6 130.4112.782.651.730.11082.7 122.2103.571.034.4/1187.4 118.699.665.725.2/1291.9 114.895.159.611.5/139

36、6.1 110.490.152.5/15103.8100.378.132.9/16107.2 94.571.017.5/19116.1 72.641.5/22.4123.932.1/油管抗沖蝕能力 2）內(nèi)徑100.53mm油管井口流壓MPa沖蝕流量104m3/d最大采氣能力，104m3/d2825201511.77116.5183.1157.1113.468.940.010144.7171.1143.796.444.1/11152.9166.0137.988.731.2/12160.8160.3131.479.913.0/13168.2153.9124.169.5/16187.6130.796

37、.320.7/19203.198.953.9/22.4216.840.9/內(nèi)徑100.53mm油管的最大合理采氣量為160.3104m3/d3）內(nèi)徑112mm油管井口流壓MPa沖蝕流量104m3/d最大采氣能力，104m3/d2825201511.77131.4196.2168.1120.972.940.810163.2183.2153.6102.546.2/11177.2177.7147.394.332.5/12186.2171.5140.284.713.2/13189.8164.7132.473.5/16211.7139.6102.321.1/19229.2105.356.7/22.424

38、4.742.8/內(nèi)徑112mm油管的最大合理采氣量為177.2 104m3/d井口流壓MPa沖蝕流量104m3/d最大采氣能力，104m3/d2825201511.77266.2214.9183.9131.778.642.410330.7 200.5167.7111.149.0/11349.6 194.4160.8102.034.0/12367.5 187.6152.991.313.3/13384.4 180.1144.278.9/16428.9152.4110.921.4/19464.3114.260.2/22.4495.744.8/4）內(nèi)徑159.42mm油管內(nèi)徑159.42mm油管的最大

39、合理采氣量為214.9104m3/d油管攜液能力井底流壓臨界攜液流量76mm100.53mm112mm159.42mm56.210.913.527.377.312.715.832.098.214.317.735.9118.915.619.339.2139.516.720.742.01510.117.621.944.31710.518.422.946.31910.919.123.748.02111.219.624.449.42311.520.124.950.42511.720.425.351.32711.820.625.651.8前面計(jì)算表明：在下限壓力時(shí)，內(nèi)徑為100.53mm和112mm油管

40、最小產(chǎn)氣量達(dá)到40104m3以上，因此，能滿足帶液生產(chǎn)需要。油管尺寸選擇結(jié)果采氣量40150104m3/d、注氣量50100104m3/d時(shí)，采用 114.3mm6.88mm油管。1）滿足單井注采氣量要求；2）具有平穩(wěn)的井筒壓力損失；3）防止發(fā)生氣體沖蝕現(xiàn)象；4）滿足攜液采氣要求；5）鉆井成本和工期。最大合理產(chǎn)量及合理采氣范圍114.3mm6.88mm油管最大適宜采氣量地層壓力（MPa）2825201511.7井口壓力（MPa）最大合理產(chǎn)量（104m3/d）7116.5116.5113.869.54010144.7143.796.444.1/11152.9137.988.731.2/12160

41、.3131.479.913/13153.9124.169.5/16130.796.320.7/1998.953.9/22.440.9/114.3mm6.88mm油管合理采氣范圍采氣量與井口壓力關(guān)系預(yù)測 氣庫運(yùn)行條件下，注采井在采氣過程中的井口最高壓力約為23.1MPa。產(chǎn)氣量104m3/d井口壓力，MPa（地層壓力28 MPa）相18相25相164023.122.422.45022.822.021.86022.621.520.97022.321.019.98021.920.418.79021.519.717.210021.118.915.411020.618.113.212020.117.11

42、0.413019.516.1/14018.914.9/15018.113.6/地層壓力28MPa不同采氣量下的井筒內(nèi)壓力曲線 2、注采動(dòng)態(tài)預(yù)測 采氣量與井口溫度關(guān)系預(yù)測 氣庫運(yùn)行條件下，注采井在采氣過程中的井口溫度最高約37.6。產(chǎn)氣量104m3/d井口溫度，（地層壓力28 MPa）相18相25相164034.334.935.05035.836.236.06036.736.936.37037.337.135.98037.637.034.89037.636.532.810037.435.629.911037.034.425.712036.432.819.313035.630.9/14034.52

43、8.4/15033.325.4/地層壓力28MPa不同采氣量下的井筒溫度曲線 注氣量與井口壓力關(guān)系預(yù)測 在氣庫運(yùn)行條件下，注采井井口的最高注氣壓力將達(dá)到30MPa。不同地層壓力下注氣量100萬方時(shí)井筒內(nèi)壓力曲線 地層壓力MPa井口壓力，MPa注氣量50萬方注氣量100萬方相18相25相16相18相25相1611.711.312.813.214.216.920.11513.815.015.416.218.721.72017.718.719.019.721.824.52521.822.622.923.525.427.82824.325.125.325.927.729.9注氣量與井底溫度關(guān)系預(yù)測 在

44、氣庫運(yùn)行條件下，井口注氣溫度為50時(shí)，井底溫度約5456.6。不同地層壓力下注氣量100萬方時(shí)井筒溫度曲線 地層壓力MPa井底溫度，注氣量50萬方注氣量100萬方相18相25相16相18相25相1611.754.054.654.754.756.056.61554.855.155.255.856.556.52055.355.355.356.656.556.02554.954.754.656.255.754.72854.253.953.855.554.853.61、完井方式選擇由于石炭系儲集層孔、洞、縫都十分發(fā)育，滲透性能很好，裂縫平均密度一般在5.6927.97條/m；經(jīng)過多年開采，目前壓力系數(shù)

45、僅為0.1，固井時(shí)儲層保護(hù)難度大；同時(shí)，考慮注采時(shí)產(chǎn)生的交變應(yīng)力對巖石的影響，推薦采用防砂篩管完井。二、完井工程設(shè)計(jì)優(yōu)化注采井完井管串為：注采井采用井下安全閥+可取式封隔器插管封隔器的完井管串結(jié)構(gòu)。2、生產(chǎn)管柱設(shè)計(jì)油管規(guī)格型號安全閥規(guī)格特點(diǎn)114.3mm油管回收式41/2具有自平衡特性最大外徑材質(zhì)最小內(nèi)徑工作壓力151168mm9Cr-1Mo9597mm35MPa安全閥控制管線規(guī)格外徑：6.35 mm（1/4”）;壁厚：1.2446mm（0.049”）；內(nèi)徑：3.8608mm（0.152”） 附件：液壓控制管線、控制管線護(hù)箍、液壓油、手壓泵、 安裝工具、流動(dòng)短節(jié)等 （1）井下安全閥井下安全閥3

46、、井下配套工具選用液壓坐封的進(jìn)口可取式封隔器。 （2）可取式封隔器套管尺寸套管重量級別最大外徑最小內(nèi)徑177.8mm 3235lb/ft147.8mm98.4mm扣型膠筒類型材質(zhì)適用溫度41/2氣密封公母扣氟橡膠9Cr-1Mo65177 C坐封方式壓力級別坐封壓力解封方式液壓35MPa28MPa上提可取式封隔器附件：坐封工具、伸縮加力器、油管扶正器等。（3）插管式封隔器套管尺寸扣型坐封方式壓力級別膠筒外徑177.8mm41/2氣密封公母扣液壓35MPa144mm材質(zhì)密封材料最大外徑最小內(nèi)徑插管座長度9Cr-1MoAFLAS146mm98.4mm1140mm插管封隔器雙層密封插管封隔器坐封位置在

47、井斜角小于50的井段上 。 （4）座放短節(jié) 用于存儲式壓力、溫度監(jiān)測，也可下堵塞器暫閉儲層，實(shí)現(xiàn)不壓井起下鉆或更換井口。規(guī)格材質(zhì)壓力級別扣型41/29Cr-1Mo 35MPa氣密封公母扣最大外徑127.25最小外徑79.375座放短節(jié)堵塞器具有配套的壓力、溫度監(jiān)測儀器。1、壓力等級：35MPa；2、材料級別：EE；3、溫度級別：P-U級；4、產(chǎn)品規(guī)范級別：PSL35、性能要求級別：PR26、主通徑：4 1/16（103.2mm）；7、套管閘閥通徑：31/16（77.8mm）；8、生產(chǎn)閘閥通徑： 41/ 16（103.2 mm）； 9、控制管線整體穿越油管掛；10、適用介質(zhì)：天然氣。三、井口裝置

48、及安全控制系統(tǒng)1、井口裝置主要技術(shù)規(guī)格：井下安全閥；地面安全閥；采集壓力信號的高低壓傳感器；熔斷塞；緊急關(guān)井用的緊急關(guān)斷閥；單井控制盤和井組的總控制盤。（1）主要設(shè)備（2）安裝方式 相國寺儲氣庫注采井叢式井布置，采用單井控制和多井聯(lián)合控制相結(jié)合的形式，可以在緊急情況下統(tǒng)一關(guān)井，如單井發(fā)生問題關(guān)井時(shí)不影響其他井的正常生產(chǎn)。2、安全控制系統(tǒng)：1、監(jiān)測方案 永置式壓力溫度監(jiān)測工藝方案，適用于重點(diǎn)觀察井。儲存式壓力溫度監(jiān)測工藝方案，適用于注采井和非重點(diǎn)觀察井。 根據(jù)相國寺儲氣庫實(shí)際情況，結(jié)合注采井完井管串結(jié)構(gòu)，擬采用兩套監(jiān)測方案進(jìn)行壓力、溫度監(jiān)測：2、監(jiān)測內(nèi)容觀察井井底壓力、溫度監(jiān)測；平衡期間的注采井

49、井底壓力、溫度監(jiān)測；壓力恢復(fù)試井、干擾試井期間，測試井井底壓力、溫度變化監(jiān)測。四、監(jiān)測設(shè)計(jì)及工藝3、監(jiān)測工藝（1）永置式壓力、溫度監(jiān)測工藝 該工藝主要是將壓力、溫度傳感器隨完井油管下入產(chǎn)層附近，壓力、溫度信號通過井下電纜或毛細(xì)管傳送至地面，經(jīng)由地面數(shù)字采集儀對信號進(jìn)行處理，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲，并可得出長期連續(xù)的井下壓力、溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。 該方案一次性下入監(jiān)測管串，可以長期實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力、溫度變化，采集查看數(shù)據(jù)方便快捷，適用于重點(diǎn)監(jiān)測井（監(jiān)測井相8井和相15井）。 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，通過鋼絲作業(yè)下入測試儀器在坐封短節(jié)處，進(jìn)行相應(yīng)的測試項(xiàng)目。測試完成后，將儀器打撈出來，并進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，即可獲得連續(xù)的壓力、溫度變化數(shù)據(jù)。該工藝要求測試儀器與完井管串中的坐放短節(jié)相配套。（2）儲存式壓力、溫度監(jiān)測工藝 該方案完井管串相對簡單，投資成本較??；但需實(shí)施鋼絲作業(yè)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力、溫度變化，適用于注采井和非重點(diǎn)觀察井（22口注采