摘 要：四川盆地元壩氣田具有超深、高壓、高溫、高含酸性腐蝕氣體的特點(diǎn)。完井投產(chǎn)過(guò)程中，腐蝕條件惡劣，安全風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)管柱的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)要求高；井筒條件限制，井筒凈化作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)大、難度大；施工作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，井控風(fēng)險(xiǎn)大；儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，作業(yè)井段長(zhǎng)，針對(duì)性改造難度大。為此，通過(guò)對(duì)管柱結(jié)構(gòu)、腐蝕機(jī)理的研究，選擇了4C+4D鎳基合金材質(zhì)油管配合永久式完井封隔器的酸化—投產(chǎn)一體化管柱，滿足了酸化、測(cè)試及安全投產(chǎn)的需要；通過(guò)管柱設(shè)計(jì)、水動(dòng)力學(xué)的計(jì)算，結(jié)合工藝措施優(yōu)化，形成的掃塞、超深小井眼通井工藝等井筒處理工藝技術(shù)，滿足了井筒凈化的需要，保證了投產(chǎn)管柱順利到位；通過(guò)對(duì)高含硫氣體在臨界狀態(tài)的分析計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，形成了配套井控安全設(shè)備，短起下測(cè)油氣上竄速度小于30m／h的井控安全工藝措施，保證了投產(chǎn)作業(yè)的井控安全；通過(guò)暫堵劑的研制和暫堵工藝的優(yōu)化，形成了多級(jí)暫堵交替注入酸化工藝。
關(guān)鍵詞：四川盆地??元壩氣田??高含硫??超深??高溫??高壓??完井投產(chǎn)??井筒處理??多級(jí)酸化??安全風(fēng)險(xiǎn)控制
Safe completion and production technologies of a gas well with ultra depth，high temperature，high pressure and high H2S content：A case from the Yuanba Gas Field in the Sichuan Basin
Abstract：The Yuanba Gas Field in the Sichuan Basin is featured by ultra depth，high temperature，high pressure and high acidic corrosive gas content．In the process of completion and production，high requirements are proposed for string material and structure because of harsh corrosive conditions and high safety risks；wellbore constrains bring about a high risk and great difficulty to wellbore cleaning operation；the well control risk is very high due to a long working time；strong reservoir heterogeneity and long working section result in more difficulties in targeted modification．To achieve successful production，based on the research of tubing structure and corrosion mechanism，we adopted the acidification production integrated string composed of a 4C+4D nickel based alloy pipe and a permanent packer，meeting the demand of acidification，testing and safe production．Then，we conducted string design and dynamic calculation and combined process measure optimization to successfully develop plug elimination，ultra-deep slim-hole drifting，and other wellbore treatment technologies，meeting the requirement of wellbore cleaning and making the production string smoothly reach the designated position．Meanwhile，we developed a complete set of well control safety equipment and well control safety measures(short tripping to measure oil＆gas channel up speed of less than 30m／h)through the analysis and calculation of high sour gas in critical state and site practice，ensuring well control safety in production．Finally，we developed multistage temporary-plugging alternatl+ve i’nJecti’on and acidification process through the development of temporary plugging agent and the optimization of temporary plugging technology．
Keywords：Sichuan Basin，Yuanba Gas Field，high H2S content，ultra deep，high temperature，high pressure，well completion，production，wellbore treatment，multistage acidification，safety risk control
四川盆地元壩氣田長(zhǎng)興組儲(chǔ)層埋藏深(7000m)、溫度高(160℃)、高含腐蝕介質(zhì)(H2S平均含量5.14％，CO2平均含量7.5％)，且儲(chǔ)層較薄，非均質(zhì)性強(qiáng)，井型主要采用大斜度井、水平井，完井方式為襯管完井。相對(duì)于國(guó)內(nèi)的主要酸性氣藏如普光、龍崗等開(kāi)發(fā)難度更大，風(fēng)險(xiǎn)更高[1-2]。筆者通過(guò)超深水平井分段改造??生產(chǎn)一體化管柱設(shè)計(jì)、超深含硫氣井井筒處理、井控安全工藝、分流酸化等[藝研究，形成了一套適合元壩超深高含硫氣井的安全投產(chǎn)作、世措施和配套技術(shù)，確保了元壩氣田順利、安全投產(chǎn)。
1 完井投產(chǎn)面臨的主要難題
1．1 完井投產(chǎn)的高風(fēng)險(xiǎn)、高難度與對(duì)可靠性的高要求之間的矛盾突出
元壩氣田周?chē)丝诔砻?，安全?zé)任和社會(huì)責(zé)任重大。面對(duì)超深、高溫高壓、工況復(fù)雜、高含腐蝕劇毒性流體等情況，投產(chǎn)管柱結(jié)構(gòu)，施工作業(yè)方案要求高，實(shí)施難度大。
1．2 井筒條件限制，井筒準(zhǔn)備作業(yè)難度大
井筒斜深一般在7500m以上，井身結(jié)構(gòu)為193.7mm油套+?127mm襯管或?177.8油套+?114.3mm襯管，在掃水泥塞、通井、刮管等井簡(jiǎn)準(zhǔn)備作業(yè)中，鉆具組合選擇受到井筒條件的限制。如何在安全作業(yè)的前提下，保證一個(gè)干凈、合格的井筒，需要對(duì)鉆具的組合、井筒作業(yè)的方式進(jìn)行優(yōu)化論證。
1．3 投產(chǎn)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，井控風(fēng)險(xiǎn)高
投產(chǎn)管柱下入襯管上部，下深一般超過(guò)7000m。為保證長(zhǎng)期投產(chǎn)的安全，需要進(jìn)行氣密封檢測(cè)作業(yè)。從起井控管柱、下完井投產(chǎn)管柱，到換裝井口共需要約168h。由于考慮到完井投產(chǎn)工具的限制，作業(yè)期間不能循環(huán)壓井液，因此長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)中，如何在保證井控安全的難度大。
1．4 長(zhǎng)井段均勻布酸、全井段充分改造難度大
長(zhǎng)興組水平段長(zhǎng)度一般在700m左右，且儲(chǔ)層的性質(zhì)差異大，如何充分的改造儲(chǔ)層，實(shí)現(xiàn)均勻布酸的難度大。
2 超深水平井分段改造一生產(chǎn)一體化管柱設(shè)計(jì)
針對(duì)元壩氣田硫化氫分壓高、生產(chǎn)井段長(zhǎng)及儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，模擬氣田的工況條件，進(jìn)行不同材質(zhì)腐蝕評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，在對(duì)完井工具充分調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)開(kāi)發(fā)的需要，優(yōu)化設(shè)計(jì)配套了生產(chǎn)完井一體化管柱。
2．1 材質(zhì)的優(yōu)選
元壩氣陽(yáng)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層溫度在160℃，H2S平均含量5.14％，可能有單質(zhì)硫的存在，依據(jù)ISO 15156及腐蝕評(píng)價(jià)試驗(yàn)，結(jié)合產(chǎn)量預(yù)測(cè)井筒內(nèi)部的溫度分布，在井深小于等于4000m選用4C類(lèi)鎳基合金油管、718材質(zhì)完井投產(chǎn)工具，井深大于等于4000m選用4D類(lèi)鎳基合金材質(zhì)及725材質(zhì)完井投產(chǎn)工具[3-4]。132℃時(shí)長(zhǎng)興組不同產(chǎn)量下對(duì)應(yīng)的井深如表1所示。
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2．2 管柱結(jié)構(gòu)的選擇
完井投產(chǎn)管柱主要考慮到酸壓、測(cè)試、投產(chǎn)及井控安全的需要，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化完井投產(chǎn)管柱結(jié)構(gòu)為：安全閥流動(dòng)短節(jié)+井下安全閥+安全閥流動(dòng)短節(jié)+循環(huán)滑套+液壓坐封封隔器(含錨定密封總成)+磨銑延伸筒+剪切球座[5-7]。
考慮到鋼絲作業(yè)能力及降低管柱的復(fù)雜性，不下入坐落短節(jié)，后期需要進(jìn)行井下取樣及相關(guān)作業(yè)時(shí)采用專門(mén)的配套工具進(jìn)行作業(yè)。
2．3 油管的選擇
根據(jù)“氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析”系統(tǒng)的分析，完井油管采用?89mm或?89mm+?73mm的復(fù)合油管能夠滿足攜液、抗沖蝕及增產(chǎn)要求(表2、3)。
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根據(jù)抗管柱在酸壓、生產(chǎn)過(guò)程中的強(qiáng)度校核，最大限度地降低生產(chǎn)成本，油管柱選擇125鋼級(jí)?88.9mm×7.34mm+?88.9mm×6.45mm+?73mm×5.51mm復(fù)合油管。
3 超深含硫氣井井簡(jiǎn)處理工藝
井筒的處理是完井投產(chǎn)成功實(shí)施的重要保障，為保證通井、洗井的順利，需結(jié)合水泥塊在鉆井液的沉降速度、不同排量下環(huán)卒返速、壓力損耗等。
3．1 水泥塊在鉆井液沉降速度的計(jì)算
要返出地面液體的上升速度為固體沉降速度的2倍及以上，固體物質(zhì)才能被順利的帶出地面，達(dá)到洗井的效果。根據(jù)力學(xué)分析及水動(dòng)力學(xué)分析，可以得到固體在液相中的重力沉降速度，密度為3.0～3.15g／cm3硅酸鹽水泥在密度為1.3g／cm3的鉆井液，可計(jì)算得沉降速度詳見(jiàn)表4。
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3．2 通井管柱組合及壓力參數(shù)計(jì)算
考慮到井筒條件，只能采用Gl05鋼級(jí)的?101.6mm、?88.9mm、?73.0mm／?60.3mm新鉆桿進(jìn)行通井作業(yè)。其參數(shù)及強(qiáng)度校核如表5所示。
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當(dāng)洗井的排量達(dá)到500L／min時(shí)，最小上返速度0.52m／s，累計(jì)壓力損失23.95MPa，能夠順利帶出12mm及以下直徑的水泥塊(表6)，基本滿足洗井要求。
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3．3 作業(yè)方式的設(shè)計(jì)
考慮到作業(yè)深度深，管柱抗拉余量小，處理事故能力有限，作業(yè)方式必須進(jìn)行優(yōu)化。即：①提前做好風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，掃塞過(guò)程中做好防磨、防鉆井液污染、防溢流、防漏及防卡鉆措施；②通井中，必須保證排量的控制，以充分脫氣及保證攜帶固體殘?jiān)?；③襯管通井中，必須進(jìn)行分段循環(huán)通井，嚴(yán)格控制下放噸位。
