枯竭油氣藏儲氣庫完井生產管柱綜述

嚴霞霞 張海濤 劉真真 沈素真 趙健光

（1.中原油田石油工程技術研究院，河南 濮陽 457000；2.中石化中原石油工程公司井下特種作業公司，河南 濮陽 457100）

近年來，隨著我國經濟的快速發展，對天然氣的需求量也持續增長，國內輸氣管道建設規模不斷擴大，地下儲氣庫因其儲存量大、經濟合理、安全系數大等優點，成為國內用于天然氣調峰、存儲的重點項目。目前國內利用枯竭油氣藏改建成地下儲氣庫技術基本成熟[1]，在注采井完井管柱設計方面主要考慮以下幾點：一是注采氣井完井管柱在需滿足強注強采[2]交替變化的應力作用；二是需具備監測、修井及鋼絲作業等功能；三是完井管柱需整體安全可控和保證其氣密封；四是儲層整體壓力系數低，完井管柱在下井過程中，需盡量縮短施工周期、減少壓井作業，以降低對儲層的再次傷害。本文通過對國內外儲氣庫注采井完井管柱及完井工具的調研，總結出了六類適用于枯竭氣藏型儲氣庫的液壓坐封封隔器完井管柱。

1 國內外儲氣庫完井管柱技術現狀

1.1 國外儲氣庫完井管柱技術現狀

國外儲氣庫注采井完井管柱設計技術比較完善，其管材方面都按照最惡劣環境選擇最高級別材質，油管主要采用氣密封扣。國外氣密封[3]扣種類較多，技術成熟，擁有專利權主要有NEW VAM、VAM TOP、3SB、TC-Ⅱ等扣型，在滿足連接強度、抗粘性能的同時具有良好的氣密性。國外儲氣庫注采管柱都配有安全閥、封隔器、滑套等井下工具，其完井工具服務公司如哈里伯頓（貝殼）、威德福、斯倫貝謝等都具有全套的、技術先進的完井配套工具，且已形成了系列化和標準化，可滿足不同功能、環境的需求，在幾十年的現場應用中得到完善和驗證。

1.2 國內儲氣庫完井管柱設計現狀

國內儲氣庫注采完井管柱主要采用上海寶鋼BGT1、BGC型特殊螺紋氣密封扣，其具有氣密封壓力高、連接強度高、抗過扭能力高的特點，可適用于高壓氣井。而國內用于完井的井下工具較少，技術尚不成熟，主要采用井口工具，成本高，大大制約國內儲氣庫建設的進一步推廣。

2 幾種液壓坐封完井管柱設計

圖1 液壓坐封可回收式完井管柱示意圖

圖2 液壓坐封可回收式監測完井管柱示意圖

2.1 液壓坐封可回收式完井管柱

該管柱自上而下結構為流動短節、井下安全閥、流動短節、循環滑套、可回收式封隔器、坐落短節、剪切球座，其管柱結構見圖1。主要技術特點：（1）投產作業過程中，可一趟管柱下入，進行投球打壓坐封，操作簡單可靠。（2）設計有井下安全閥，可實現緊急關井。（3）需要回收管柱可直接上提解封封隔器。（4）坐落短節可實現管柱憋壓、懸掛測壓系統、坐封封隔器以及不起管柱更換井口。（5）可循環替液和壓井。

2.2 液壓坐封可回收式壓力監測管柱

該管柱結構自上而下結構為流動短節、井下安全閥、流動短節、測壓毛細管、流動短節、循環滑套、剪切接頭總成、可回收式封隔器、坐落短節、測壓筒[4]、剪切球座，其管柱結構見圖2。主要技術特點：（1）投產作業過程中，可一趟管柱下入，進行投球打壓坐封，操作簡單可靠；（2）設計有井下安全閥，可實現緊急關井；（3）可實現實時測壓；（4）需要回收管柱可直接上提解封封隔器；（5）坐落短節可實現管柱憋壓、懸掛測壓系統、坐封封隔器以及不起管柱更換井口；（6）可循環替液和壓井。

2.3 液壓坐封可回收式射孔聯作完井管柱

該管柱結構自上而下結構為流動短節、井下安全閥、流動短節、循環滑套、剪切接頭總成、可回收式封隔器、坐落短節，下部接篩管、射孔槍，其管柱結構見圖3。主要技術特點：（1）一趟管柱下入，投球打壓坐封，操作簡單可靠；（2）管柱下入井后，安裝采氣樹，可實現負壓射孔。（3）設計有井下安全閥，可實現緊急關井。（4）需要回收管柱可直接上提解封封隔器。（5）坐落短節可實現管柱憋壓、懸掛測壓系統、坐封封隔器以及不起管柱更換井口。（6）可循環替液和壓井。該管柱主要優點：能夠實現射孔和完井管柱一趟下入，封隔器座封完成后起爆射孔槍溝通儲層，入井液用量最少，可避免儲層二次污染，最大程度的實現投產作業過程中低壓儲層保護和井控安全[5]。不足之處：射孔槍留在井內，不利于將來生產和作業。

2.4 液壓坐封永久式完井管柱

該管柱結構自上而下結構為流動短節、井下安全閥、流動短節、循環滑套、鎖定插入密封總成、永久式封隔器（帶定位密封或插入密封）、磨洗延伸筒、坐落短節、剪切球座，其管柱結構見圖4。主要技術特點：（1）一趟管柱下入，投球打壓坐封，操作簡單可靠；（2）可實現緊急關井；（3）當需要回收管柱時，右旋管柱使密封插管與封隔器脫開，方便回收管柱；（4）坐落短節可實現管柱憋壓、懸掛測壓系統、坐封封隔器以及不起管柱更換井口及不壓井作業；（5）可循環替液和壓井。該管柱不足之處：整體管柱檢修作業較復雜，需對封隔器進行磨銑才能取出；不動封隔器檢修上部管柱時，存在再次插入密封不嚴的風險。該管柱在文96儲氣庫注采井中已經使用。

圖3 液壓坐封可回收式射孔聯作完井管柱示意圖

圖4液壓坐封永久式完井管柱示意圖

2.5 液壓坐封可破壞式封隔器完井管柱

該管柱結構自上而下結構為井下安全閥、伸縮節（可選）、循環滑套、可破壞式封隔器、坐落接頭、剪切球座、篩管，其管柱結構見圖5。主要技術特點與液壓坐封永久式完井管柱功能相同，其不同之處是：（1）起出管柱時，采用專用割刀解封封隔器，相比永久式封隔器磨銑解封更快、更簡單。（2）底部可帶射孔槍聯坐。該管柱因可破壞式封隔器比較貴，目前使用較少。

2.6 液壓坐封永久式射孔聯作完井管柱

該管柱結構自上而下結構為流動短節、井下安全閥、流動短節、循環滑套、插入密封總成、永久式封隔器、磨洗延伸筒、坐落短節，下部帶有射孔槍，其管柱結構見圖6。該管柱與液壓坐封可回收式射孔聯作完井管柱功能相同，不同之處為：（1）永久式封隔器需要鋼絲作業工藝配套實施。（2）永久式封隔器提前坐封后，施工風險較大。如文96儲氣庫部分壓力系數差異大的注采井，在投產作業過程中，為實現在高壓層井控、低壓層保護的目的，采用了該管柱結構。

圖5 液壓坐封可破壞式完井管柱示意圖

3 結論與認識

（1）枯竭氣藏型儲氣庫地層壓力一般都較低，投產過程中應以儲層保護為重點，因而完井管柱可優先選擇結構簡單、施工周期短、井控難度小、利于儲層保護的液壓坐封永久式射孔聯作完井管柱。

（2）目前國內儲氣庫完井工具都采用進口工具，成本高，大大制約后續儲氣庫建設的進一步推廣；而國內完井工具技術研究善不成熟，為了配合儲氣庫建設的發展，需加快國內完井工具的研究。

（3）為保證儲氣庫的安全性和實時監測功能，其注采井完井管柱都帶有安全閥液控管線或監測管線，在投產作業過程中，如何利用不壓井作業技術[6]實現這種完井管柱的下入，是目前儲氣庫注采工程建設科研人員需要攻克的難題。

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