普光氣田高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井工藝優(yōu)選與應(yīng)用

彭鑫嶺 曾大乾 張世民 梁梅生 胡杰

中國(guó)石化中原油田普光分公司

普光氣田高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井工藝優(yōu)選與應(yīng)用

彭鑫嶺 曾大乾 張世民 梁梅生 胡杰

中國(guó)石化中原油田普光分公司

四川盆地普光氣田高含硫化氫氣井的井下工況非常惡劣，井口安全控制風(fēng)險(xiǎn)極大，對(duì)開發(fā)測(cè)井設(shè)備的材質(zhì)、井口控壓裝置的防噴能力和井口動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)的密封性等方面要求非常苛刻，而國(guó)內(nèi)缺乏高含硫化氫氣井成熟的開發(fā)測(cè)井工藝和施工經(jīng)驗(yàn)。普光氣田投產(chǎn)后，為了安全有效地組織開發(fā)測(cè)井，取全取準(zhǔn)氣井動(dòng)態(tài)資料，開展了高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井先導(dǎo)性試驗(yàn)，優(yōu)選電纜輸送直讀測(cè)試工藝，并制訂了細(xì)致可行的施工方案和有針對(duì)性的安全應(yīng)急預(yù)案。P302井成功進(jìn)行了開發(fā)測(cè)井施工，其井下測(cè)試資料全準(zhǔn)率達(dá)100%，順利完成了我國(guó)第一口超深、高壓、高含硫化氫氣井的開發(fā)測(cè)井施工，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井的突破，為類似氣井安全有效地開展開發(fā)測(cè)井積累了經(jīng)驗(yàn)。

四川盆地 普光氣田 硫化氫 開發(fā) 測(cè)井 測(cè)試 產(chǎn)氣剖面 試井 壓力恢復(fù)

四川盆地普光氣田是迄今國(guó)內(nèi)首個(gè)成功投入開發(fā)的整裝海相高含硫化氫氣田。為了實(shí)現(xiàn)高含硫化氫氣田安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)效生產(chǎn)，氣井投入生產(chǎn)后必須優(yōu)選滿足安全、環(huán)保和井下工況要求的測(cè)試工藝，及時(shí)開展開發(fā)測(cè)井，取全取準(zhǔn)井下產(chǎn)量、壓力、溫度、地層參數(shù)等資料，跟蹤分析氣藏動(dòng)態(tài)特征，不斷深化氣藏認(rèn)識(shí)，制訂并實(shí)施合理措施，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益和采收率的目的［1］。普光氣田開采過(guò)程中伴有單質(zhì)硫、凝析水析出，易形成水合物［2］，這對(duì)井口動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)要求非常高，井口控壓防噴難度也大，對(duì)井下測(cè)試儀器、工具、測(cè)試電纜（或鋼絲）、密封膠圈等的材質(zhì)要求也非常高。

1 測(cè)井工藝及設(shè)備優(yōu)選

國(guó)外高含硫化氫氣田主要在氣井中下入永置式電子壓力計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底壓力的變化，而普光氣田只在2口氣井中下入了永置式電子壓力計(jì)，且只下到封隔器以上，沒(méi)有下到投產(chǎn)層段。國(guó)內(nèi)還沒(méi)有超深、高壓、高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井施工經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。為此，在調(diào)研國(guó)外類似氣田開發(fā)測(cè)井工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)普光氣田硫化氫含量高、壓力高、產(chǎn)量高、井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、井型多樣、厚層合采等特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需求，組織開展了高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井先導(dǎo)性試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)分析、論證，最后優(yōu)選電纜輸送直讀測(cè)試工藝，組合進(jìn)行產(chǎn)氣剖面、系統(tǒng)試井、壓力恢復(fù)等測(cè)試。

測(cè)試電纜材質(zhì)是抗硫化氫的HC 265合金，符合NACE MR0175國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。適用于H2S濃度小于35%、溫度小于200℃的酸性氣體環(huán)境。

井口防噴設(shè)備采用高壓防硫化氫測(cè)井控制系統(tǒng)，高30 m，材質(zhì)符合NACE MR0175國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最高工作壓力68.9 MPa，適用于最大井口壓力小于57.4 MPa的氣井（圖1）。

井下測(cè)試儀器外部材質(zhì)為AISI 4130—4135合金，符合NACE MR0175國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。最大外徑43 mm，工作溫度上限150℃，工作壓力上限103 MPa（圖2）。①PBMS由伽馬短節(jié)、磁定位短節(jié)、壓力計(jì)和溫度計(jì)組成，伽馬、磁定位用于校正深度，溫度計(jì)及壓力計(jì)實(shí)時(shí)記錄溫度與壓力；②PILS是線性流量計(jì)；③PCMS主要測(cè)試電纜頭張力、井斜、方位和加速度；④PFCS由扇形流量計(jì)、X－Y井徑儀、持水率探針組成。扇形流量計(jì)測(cè)流速，X－Y井徑儀測(cè)井眼軌跡，持水率探針測(cè)持水率、氣泡個(gè)數(shù)。儀器串能準(zhǔn)確識(shí)別水、油、氣進(jìn)入點(diǎn)，精確確定兩相和三相流剖面。

圖1 井口防噴設(shè)備示意圖

圖2 井下儀器串圖

2 測(cè)井施工設(shè)計(jì)

按照合理組合測(cè)試內(nèi)容、減少施工程序、確保施工安全的原則，優(yōu)化測(cè)試施工設(shè)計(jì)。論證確定測(cè)試內(nèi)容包括生產(chǎn)剖面測(cè)井、壓力恢復(fù)和穩(wěn)定試井等［2］，測(cè)試儀器共下井兩趟，完成設(shè)計(jì)測(cè)試項(xiàng)目。

1）第一次下井使用 54 mm加重桿＋ 43 mmPBMS（圖2）。關(guān)井狀態(tài)儀器串下至井深500 m，開井以小于45×104m3／d的產(chǎn)量至生產(chǎn)穩(wěn)定。下放電纜進(jìn)行通井，同時(shí)測(cè)取井徑和流壓、流溫剖面，落實(shí)井徑、井筒液面及遇阻位置等。儀器停在產(chǎn)層中深關(guān)井進(jìn)行壓力恢復(fù)測(cè)試，完成后上提電纜測(cè)取靜壓靜溫剖面。

2）第二次下井使用 54 mm加重桿＋ 43 mm（PBMS＋PCMS＋PILS＋PFCS）儀器串（圖2）。關(guān)井狀態(tài)儀器串下至井深500 m，開井以小于45×104m3／d的產(chǎn)量至生產(chǎn)穩(wěn)定。下放電纜，儀器串下至測(cè)量井段后先以3～4個(gè)不同速度刻度轉(zhuǎn)子流量計(jì)，然后將儀器停放在產(chǎn)層中深，按設(shè)計(jì)的3～4個(gè)工作制度調(diào)產(chǎn)并至生產(chǎn)穩(wěn)定，分別測(cè)試每個(gè)制度產(chǎn)氣剖面及井底流壓等。

在編制開發(fā)測(cè)井施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，開展專項(xiàng)安全評(píng)估。嚴(yán)格按照高含硫化氫氣井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求編制開發(fā)測(cè)井施工應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)要求消防、氣防、醫(yī)療救護(hù)人員及設(shè)備進(jìn)駐施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)護(hù)。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工及成果解釋

這里以P302井為例介紹現(xiàn)場(chǎng)施工及成果解釋情況（圖3）。

3.1 基礎(chǔ)資料

該井完鉆井深5 406 m，全井最大井斜16°，方位122°。投產(chǎn)層位為飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組，層段5 128～5 261 m，氣層厚度111 m。油管口下入深度5 045 m［3］。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

成立P302井現(xiàn)場(chǎng)施工領(lǐng)導(dǎo)小組，明確職責(zé)，確保施工各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)及時(shí)、到位。開工后，現(xiàn)場(chǎng)施工領(lǐng)導(dǎo)小組成員和監(jiān)督24 h盯守現(xiàn)場(chǎng)，檢查施工設(shè)計(jì)執(zhí)行情況，評(píng)價(jià)測(cè)試原始資料質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。①將測(cè)井車、發(fā)電機(jī)、工房、壓力地面控制系統(tǒng)、井口壓力設(shè)備和吊車等擺放至指定位置。連接井口設(shè)備及儀器。②召開現(xiàn)場(chǎng)安全會(huì)。現(xiàn)場(chǎng)組織安全、技術(shù)和施工人員進(jìn)行技術(shù)交底、安全確認(rèn)與應(yīng)急演練。③試壓。關(guān)閉防噴盒，井口壓力設(shè)備打壓至45 MPa，15 min后無(wú)壓降，試壓合格。④下井測(cè)試。儀器串過(guò)安全閥和油管口時(shí)速度小于600 m／h，并時(shí)刻關(guān)注電纜張力變化。根據(jù)設(shè)計(jì)第一次完成流壓、流溫剖面測(cè)試和壓力恢復(fù)、靜壓、靜溫剖面測(cè)試等；第二次完成4個(gè)工作制（30× 104m3／d、60×104m3／d、90×104m3／d、120×104m3／d）的生產(chǎn)剖面和井底流壓測(cè)試等。⑤拆卸儀器及設(shè)備，吊裝離場(chǎng)。

圖3 P302井30×104 m3／d產(chǎn)氣剖面圖

3.3 資料處理與解釋

3.3.1 測(cè)試資料處理

應(yīng)用自然伽馬或磁定位進(jìn)行校正。根據(jù)本井特點(diǎn)，采用自然伽馬進(jìn)行校正，選取校正點(diǎn)為5 190 m處。

3.3.2 產(chǎn)氣剖面計(jì)算

實(shí)測(cè)井底積液深度為5 222.0 m處（關(guān)井狀態(tài)），遇阻深度為5 279 m，確定測(cè)試井段5 128.0～5 261.0 m。

本井產(chǎn)氣剖面主要測(cè)量持水率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速兩個(gè)參數(shù)，結(jié)合流壓、流溫確定產(chǎn)出層和流量。井口30×104m3／d產(chǎn)量下，該井產(chǎn)氣層有5層；Ⅰ層井段5 127.6～5 139.6 m、氣層10.8 m，Ⅱ?qū)泳? 174.9～5 186.4 m、氣層11.5 m，Ⅲ層井段5 189.2～5 198.9 m、氣層9.8 m，Ⅳ層井段5 200.1～5 204.4 m、氣層4.3 m，Ⅴ層井段5 211.8～5 227.6 m、氣層12.7 m。各層井口產(chǎn)量分別是1.90×104m3／d、2.62×104m3／d、14.19×104m3／d、6.59×104m3／d和4.70×104m3／d［4］（圖3）。4個(gè)工作制度的產(chǎn)氣層一致，但井底流壓、單層產(chǎn)量和所占比例均有變化。解釋該井產(chǎn)層累計(jì)厚度為49.1 m，占投產(chǎn)層段氣層厚度的44.24%［5］。

3.3.3 產(chǎn)能評(píng)價(jià)

系統(tǒng)試井8 h左右即達(dá)到穩(wěn)定。采用氣井二項(xiàng)式、指數(shù)式產(chǎn)能方程進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià)。基于測(cè)試資料分層計(jì)算5個(gè)貢獻(xiàn)層產(chǎn)能，Ⅰ層無(wú)阻流量21.47×104m3／d，Ⅱ?qū)訜o(wú)阻流量25.36×104m3／d，Ⅲ層無(wú)阻流量428.55×104m3／d，Ⅳ層無(wú)阻流量91.35×104m3／d，Ⅴ層無(wú)阻流量71.05×104m3／d。評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)層段無(wú)阻流量為637.78×104m3／d［6］。

3.3.4 壓力恢復(fù)解釋

壓力恢復(fù)24 h達(dá)到穩(wěn)定。根據(jù)開發(fā)測(cè)井解釋結(jié)果，建立3層數(shù)值模型。根據(jù)本井壓力恢復(fù)曲線及地質(zhì)研究成果，擬合過(guò)程中采用雙孔模型。解釋出目前地層壓力48.47 MPa（未考慮周圍鄰井生產(chǎn)影響），折算地層壓力系數(shù)0.93，井筒儲(chǔ)集系數(shù)55.34 m3／MPa，地層系數(shù)1 136.62 mD·m，平均滲透率15.05 mD，表皮系數(shù)－4.26［1，5］。

4 結(jié)論及建議

1）測(cè)試優(yōu)選的材質(zhì)為HC 265合金的測(cè)試電纜、高壓防硫化氫井口防噴設(shè)備、材質(zhì)為AISI 4130－4135合金的井下測(cè)量?jī)x器，均可以滿足普光高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井要求。

2）電纜輸送直讀測(cè)試工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀掌握井下測(cè)試儀器工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)讀取井下數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)時(shí)診斷圖可靈活調(diào)整測(cè)試程序和工作制度，能夠最大程度優(yōu)化施工時(shí)間，有效提高測(cè)試一次成功率；井下儀器靈敏，錄取的原始資料質(zhì)量高，能夠達(dá)到氣井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)要求。

3）電纜輸送直讀測(cè)試工藝的缺點(diǎn)是測(cè)試電纜為多股鋼絲繞制，表面有凹槽，井口通過(guò)向防噴裝置流管連續(xù)注入密封脂實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封，密封裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，操作要求高。測(cè)試電纜外鎧容易松弛，導(dǎo)致局部外徑變大，造成遇卡。

4）為確保井口動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)的有效性，須根據(jù)環(huán)境溫度選擇適合黏度的密封硅脂，且在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中控制密封硅脂壓力不小于井口壓力的兩倍。

5）為了保證測(cè)試安全，應(yīng)合理優(yōu)化下井儀器串，盡量減少長(zhǎng)度，控制起下儀器速度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

6）儀器串下井時(shí)加裝旋轉(zhuǎn)接頭，并且嚴(yán)格控制電纜速度在30 m／min以內(nèi)，每下放500 m，上起50 m，充分釋放電纜扭矩，有效防止測(cè)試電纜外鎧松弛造成遇卡。

7）使用兩盤電纜輪流作業(yè)，每盤電纜完成3口井之后，須對(duì)電纜進(jìn)行保養(yǎng)及重新退（繞）鎧，保持良好的電纜內(nèi)外鎧松緊程度，降低電纜遇卡風(fēng)險(xiǎn)。

8）合理的工藝設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，有針對(duì)性的安全風(fēng)險(xiǎn)分析，切實(shí)可行的應(yīng)急救援方案和嚴(yán)苛的現(xiàn)場(chǎng)管理是實(shí)現(xiàn)高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井施工安全順利的基礎(chǔ)。

9）在鉆井和投產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，為了確保安全、環(huán)保，高含硫化氫氣井采用的超常規(guī)措施導(dǎo)致投產(chǎn)層段產(chǎn)出狀況比常規(guī)井要復(fù)雜得多，如產(chǎn)層堵塞嚴(yán)重。高含硫化氫氣井投產(chǎn)后應(yīng)適時(shí)開展開發(fā)測(cè)井，及時(shí)準(zhǔn)確掌握氣井產(chǎn)出剖面和地層參數(shù)等，為制訂并實(shí)施科學(xué)合理的改造措施提供第一手資料。

［1］阿曼納特U喬德瑞，國(guó)外油氣勘探開發(fā)新進(jìn)展叢書（五）：氣井試井手冊(cè)［M］.冉新權(quán)，劉海浪，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［2］郭海敏.生產(chǎn)測(cè)井導(dǎo)論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［3］張世民，彭鑫嶺.普光氣田開發(fā)方案［R］.達(dá)州：中國(guó)石化中原油田普光分公司，2006.

［4］齊真真，趙永剛.利用產(chǎn)出剖面分析合采產(chǎn)出效果［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（12）：41－43.

［5］彭鑫嶺，張世民.普光氣田氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化方法與效果［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（5）：61－63.

［6］劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

Optimization and application of logging technology in the development of sour gas wells in the Puguang Gas Field，Sichuan Basin

Peng Xinling，Zeng Daqian，Zhang Shimin，Liang Meisheng，Hu Jie
（Puguang Branch of Sinopec Zhongyuan Oilfield Company，Dazhou，Sichuan 635000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 11，pp.32－35，11／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

There is a high risk in wellhead safety control under the sour downhole operating conditions in the Puguang Gas Field.Therefore，stringent requirements are extremely needed for the logging in such wells in terms of material quality of equipment，wellhead pressure control device，dynamic sealing，etc.Besides，neither mature technology nor successful experience is hard to find at present in China.When the Puguang Gas Field was put into production，pilot logging tests were first performed for realizing safe and efficient logging and obtaining complete and accurate data of gas well performance.Then，the conveying wireline direct－reading test process was optimized as well as feasible operation programs and emergency measures for safety control.With these methods，the logging was successfully accomplished in P302 well，the first ultra－deep，high pressure and sour gas well in China，and the accuracy rate of downhole test data was up to be 100%.It was a breakthrough of logging in sour gas wells in China，which accumulates good experience for logging in similar wells.

Sichuan Basin，Puguang Gas Field，hydrogen sulfide，development，logging，test，gas production profile，well test，pressure restoration

彭鑫嶺等.普光氣田高含硫化氫氣井開發(fā)測(cè)井工藝優(yōu)選與應(yīng)用.天然氣工業(yè)，2012，32（11）：32－35.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.007

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術(shù)（二期）”項(xiàng)目（編號(hào)：2011ZX05017）。

彭鑫嶺，1965年生，高級(jí)工程師，碩士；主要從事開發(fā)地質(zhì)研究和管理工作。地址：（635000）四川省達(dá)州市鳳凰大道468號(hào)中石化達(dá)州基地。電話：（0818）4776730。E－mail：pypxw＠163.com

（修改回稿日期 2012－09－12 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.007

Peng Xinling，senior engineer，born in 1965，is mainly engaged in research of development geology and management.

Add：No.468，F(xiàn)enghuang Rd.，Dazhou，Sichuan 635000，P.R.China

E－mail：pypxw＠163.com