川西含硫氣井測(cè)試工藝技術(shù)及應(yīng)用

楊 波 范 蓉 羅凌睿

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司石油工程監(jiān)督中心，四川 德陽(yáng) 618000；2.中國(guó)石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院，四川 成都 610041；3.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610051）

0 引言

川西地區(qū)海相氣藏普遍具有溫度高、含硫高、地壓系數(shù)低等特點(diǎn)。同時(shí)，由于單井地理位置多處于人口高度密集區(qū)，因而面臨井下工具受限、井下事故復(fù)雜、HSE管理與成本矛盾及社會(huì)輿論風(fēng)險(xiǎn)大等難題，嚴(yán)重制約了氣田安全、高效勘探和開(kāi)發(fā)。在總結(jié)川西地區(qū)高產(chǎn)含硫氣井測(cè)試實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成適合川西地區(qū)海相氣藏測(cè)試工藝技術(shù)，對(duì)川西地區(qū)安全高效勘探開(kāi)發(fā)油氣資源具有重要的意義。

1 川西含硫氣井測(cè)試工藝技術(shù)

1.1 APR測(cè)試管柱的優(yōu)化

元壩及川西海相前期APR測(cè)試管柱主體結(jié)構(gòu)為：油管+OMNI閥（不帶球閥）+RD安全循環(huán)閥+壓力計(jì)托筒+RD循環(huán)閥+震擊器+液壓旁通閥+RTTS上安全接頭+RTTS封隔器+RTTS下安全接頭+下部油管+縱向減震器+篩管+射孔槍。據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)試工具失效主要類(lèi)型有：OMNI閥失效（溫度高、密封件失效、氮?dú)鈮毫Σ粔颍D閥破裂盤(pán)失效（溫度高、密封件失效、液柱壓力不夠）、RTTS封隔器密封失效（壓差過(guò)大、反復(fù)震蕩、溫度過(guò)高）、RTTS封隔器中心管斷裂［1-2］，其中OMNI閥失效和封隔器的失效占主要原因［3-4］。

在對(duì)APR測(cè)試管柱發(fā)生過(guò)的問(wèn)題分析基礎(chǔ)上，考慮到OMNI閥使用費(fèi)用較高，不斷總結(jié)和優(yōu)化后形成了射孔—酸壓—測(cè)試三聯(lián)作管柱及配套工藝［5］。

工具組合：上部油管+伸縮節(jié)+下部油管+RD安全循環(huán)閥+壓力計(jì)托筒+RD循環(huán)閥+震擊器+液壓旁通閥+RTTS上安全接頭+RTTS封隔器+RTTS下安全接頭+下部油管+縱向減震器+篩管+射孔槍。

工藝過(guò)程：組下APR測(cè)試管串→測(cè)井定位、調(diào)整→座封RTTS封隔器→拆裝井口→射孔、試擠→酸壓、排液、測(cè)試→開(kāi)RD安全循環(huán)閥→壓井、堵漏→拆裝井口→起APR測(cè)試管串→下完井投產(chǎn)管柱投產(chǎn)或下暫封管柱打水泥塞暫封。

1.2 完井工具測(cè)試投產(chǎn)聯(lián)作

為最大化地節(jié)約生產(chǎn)成本，采用下完井工具測(cè)試投產(chǎn)聯(lián)作的方式。目前，川西有兩口“1字號(hào)井”采用此做法。

工具組合：油管+井下安全閥+油管+錨定密封+永久式封隔器+磨銑延伸筒+球座+篩管。

工藝過(guò)程：射孔→下入安全閥以下管柱→測(cè)井定位→組下安全閥及以上管柱→座封完井封隔器→酸壓、排液、測(cè)試→試采→注入乙二醇4 m3→關(guān)井下安全閥→開(kāi)油壓泄壓后關(guān)井→投產(chǎn)。

1.3 排液技術(shù)

1）酸液配方中加入了濃度為1%的助排劑，以提高殘酸的返排。

2）地層壓開(kāi)后進(jìn)行高強(qiáng)度的液氮全程伴注，提高液氮?dú)饣瘯r(shí)產(chǎn)生的能量，氮?dú)庠趦?chǔ)層內(nèi)與殘酸混合，依靠酸液內(nèi)加入助排劑形成泡沫流體攜帶殘酸，實(shí)現(xiàn)快速返排。

3）酸壓后放噴排液中，油嘴從小到大控制合理的排液速度，間歇性倒換閘門(mén)及放噴管線(xiàn)，采用噴淋裝置，從泵車(chē)向噴淋裝置泵入液態(tài)堿充分中和殘酸。

1.4 應(yīng)對(duì)點(diǎn)火不燃及酸味控制技術(shù)

在TS1井出現(xiàn)氣水比低，點(diǎn)火不燃，井場(chǎng)附近環(huán)境H2S濃度超標(biāo)，以及在XS1井出現(xiàn)放噴過(guò)程中返排的殘酸霧氣味道太大，考慮到川西工區(qū)內(nèi)居民人口密集度高，在疏散區(qū)域外的人員或多或少會(huì)受到一定的影響。因此，探索出了一套成熟的控制技術(shù)措施：① 解決點(diǎn)火不燃，環(huán)境硫化氫濃度超標(biāo)的問(wèn)題。制作了遠(yuǎn)程控制噴射火槍?zhuān)湓硎牵簩⒉裼屯ㄟ^(guò)噴頭霧化，然后點(diǎn)燃明火，對(duì)液體排出口的燃燒筒進(jìn)行火焰包圍，強(qiáng)行將氣水比低點(diǎn)不燃火時(shí)溢出的含H2S氣體轉(zhuǎn)化為毒性相對(duì)較低的SO2。② 解決放噴時(shí)酸味重的問(wèn)題。在放噴池左右兩邊防火墻上制作新型噴淋裝置，其原理是：管線(xiàn)上焊接噴淋?chē)婎^，采用專(zhuān)用輸送管線(xiàn)，采用泵車(chē)泵注堿水，讓堿水在放噴口霧化充滿(mǎn)整個(gè)放噴池，從而降低放噴點(diǎn)火時(shí)酸霧的濃度。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明：在噴頭直徑為3 mm的情況下，泵注排量0.5 m3／min，噴淋霧化效果最好，將酸味降低程度最高。

1.5 地面控制系統(tǒng)及配套工藝

1）井口控制裝置

川西地區(qū)該類(lèi)氣井須選擇耐高溫、防H2S的采氣樹(shù)，主要規(guī)格為105 MPa EE、FF級(jí)，并采用金屬密封與橡膠密封相結(jié)合的復(fù)合密封。起下鉆作業(yè)時(shí)采用防硫半封+剪切閘板+全封+半封的防噴器組合。

2）測(cè)試地面流程及其控制配套

在總結(jié)元壩及川西已施工井的基礎(chǔ)上，針對(duì)川西的含硫氣井形成以單套三級(jí)節(jié)流（圖1）為核心，其他如快速截流控制、加熱保溫、氣水分離、點(diǎn)火、應(yīng)急壓井等［6］配套輔助模式。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、安全可靠的國(guó)產(chǎn)抗硫地面控制流程能夠滿(mǎn)足高壓、高產(chǎn)、高含硫的試氣施工要求。

圖1 三級(jí)節(jié)流流程圖

1.6 堵漏壓井技術(shù)

川西地區(qū)儲(chǔ)層較發(fā)育，普遍存在經(jīng)酸壓改造后的地層易出現(xiàn)嚴(yán)重漏失情況，給壓井、解封帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。在壓井前根據(jù)儲(chǔ)層及測(cè)試情況，通過(guò)調(diào)整一級(jí)、二級(jí)堵漏漿的各種堵漏材料和配方比例，以滿(mǎn)足不同儲(chǔ)層和壓井工況的堵漏要求。

1）堵漏漿配方

① 一級(jí)堵漏漿配方為：基漿+3%單封+3%隨鉆+3%的2～3 mm核桃殼+5%1 mm核桃殼+1%云母片（3 mm以下）。堵漏劑濃度12%（根據(jù)實(shí)際情況逐級(jí)增加），堵漏漿密度為壓井鉆井液密度。

②二級(jí)堵漏漿配方為：一級(jí)堵漏漿+3%1 mm核桃殼+4%2～3 mm核桃殼+3%4～5 mm核桃殼+3%云母片（3 mm以下）。堵漏劑濃度12%（根據(jù)實(shí)際情況逐級(jí)增加），堵漏漿密度為壓井鉆井液密度。

2）堵漏壓井工藝

測(cè)試結(jié)束后向全井筒擠入KCl溶液或清水，再分別從油管、環(huán)空注入CMC隔離液和一級(jí)（二級(jí)）堵漏漿，循環(huán)均勻一致，然后從油管替入常規(guī)壓井鉆井液至RD安全循環(huán)閥以上的油、套管井筒內(nèi)，頂替一級(jí)（二級(jí)）堵漏漿到位，關(guān)油壓，環(huán)空加壓打開(kāi)下部RD循環(huán)閥進(jìn)行堵漏壓井，直至建立循環(huán)后將井壓穩(wěn)。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

經(jīng)過(guò)近5年的不斷探索和實(shí)踐，采用APR測(cè)試聯(lián)作及完井工具測(cè)試投產(chǎn)聯(lián)作工藝在川西地區(qū)“1字號(hào)”重點(diǎn)勘探井得到廣泛應(yīng)用，并達(dá)到了勘探評(píng)價(jià)的目的（表1），形成了具有川西工區(qū)特色的含硫氣井測(cè)試技術(shù)。

表1 川西1字號(hào)含硫氣井測(cè)試情況統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論及建議

1）對(duì)于川西地區(qū)海相地層“地層壓力系數(shù)低、溫度高、含硫高”的特殊地質(zhì)條件，采用所優(yōu)化過(guò)的APR測(cè)試管柱，具有安全、快速評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的優(yōu)點(diǎn)，適用于川西含硫氣井安全優(yōu)快測(cè)試。

2）采用直接下完井工具測(cè)試投產(chǎn)聯(lián)作，配套形成的國(guó)產(chǎn)抗硫和復(fù)合抗硫測(cè)試流程能滿(mǎn)足川西地區(qū)海相地層高含硫、大產(chǎn)量、較長(zhǎng)時(shí)間下安全測(cè)試的需要。

3）遠(yuǎn)程控制噴射火槍+新型噴淋裝置能有效地解決氣水比低時(shí)點(diǎn)火不燃及放噴時(shí)酸霧氣味過(guò)重的問(wèn)題。

4）川西地區(qū)的海相井都存在酸化后壓井漏失嚴(yán)重的現(xiàn)象，按文中所述配方進(jìn)行堵漏壓井可能存在多次堵不住的情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況逐級(jí)按2%～3%的梯度增加堵漏劑濃度反復(fù)進(jìn)行，直至堵漏成功為止。