7in生產(chǎn)套管在提高地下儲(chǔ)氣庫(kù)緊急調(diào)峰能力中的應(yīng)用

7in生產(chǎn)套管在提高地下儲(chǔ)氣庫(kù)緊急調(diào)峰能力中的應(yīng)用

1大排量地安全采氣井與地下儲(chǔ)氣庫(kù)注采管柱之間的匹配問(wèn)題自2000年至2007年，在港港的大力氣田中建立了六個(gè)地下儲(chǔ)氣室。在夏季,管道輸送的天然氣大于市場(chǎng)需求,這部分富余的天然氣由儲(chǔ)氣庫(kù)吸收儲(chǔ)存;而在冬季,巨大的天然氣供需缺口又要由儲(chǔ)氣庫(kù)來(lái)彌補(bǔ)。由此可見(jiàn),地下儲(chǔ)氣庫(kù)在調(diào)解冬夏用氣矛盾,保證京津地區(qū)冬季用氣方面發(fā)揮了巨大作用。這就要求地下儲(chǔ)氣庫(kù)的完井工藝一定要能夠保證天然氣“注得進(jìn),采得出”,并且能夠快速、大排量地安全采出。最初地下儲(chǔ)氣庫(kù)注采管柱形式為:7in(1in=25.4mm)生產(chǎn)套管配套3.5in注采氣油管,單井最大日調(diào)峰能力為(50~60)×104m3。當(dāng)超過(guò)60×104m3/d時(shí),會(huì)發(fā)生沖蝕,縮短注采管柱使用壽命。這種工藝成熟可靠,工具配套性強(qiáng),施工簡(jiǎn)便,在初期地下儲(chǔ)氣庫(kù)中應(yīng)用取得了很好的效果。但是,由于京津地區(qū)城市用氣增長(zhǎng)很快,尤其是冬季對(duì)天然氣的需求和平均用氣量相比有大幅度增長(zhǎng),為保證居民溫暖越冬,只能使儲(chǔ)氣庫(kù)注采井以超過(guò)安全采氣量的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),既縮短了注采井的使用壽命,又帶來(lái)了安全隱患。這就要求地下儲(chǔ)氣庫(kù)不僅要滿足日常用氣調(diào)峰的需求,還要滿足緊急情況下大氣量用氣調(diào)峰的需求。解決問(wèn)題的方案有兩種:一是通過(guò)多打注采氣井提高整座儲(chǔ)氣庫(kù)的調(diào)峰能力;二是通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提高注采氣井單井采氣能力,以達(dá)到提高整座儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰能力的目的。第1種方案易于實(shí)施,但投資較大,并且由于注采井?dāng)?shù)的增加,對(duì)土地、設(shè)備、人力等資源占用較大;第2種方案不增加注采井?dāng)?shù),投資略有提高,但需要優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),細(xì)化施工步驟。相比而言,第2種方案在節(jié)能、環(huán)保、安全等方面優(yōu)勢(shì)較大,是研究攻關(guān)的主要方向。2儲(chǔ)氣庫(kù)注采能量損失情況通過(guò)對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)實(shí)際運(yùn)行情況的跟蹤,并經(jīng)過(guò)大量的理論計(jì)算,得出一個(gè)結(jié)論:儲(chǔ)氣庫(kù)地層產(chǎn)能較大,生產(chǎn)壓差較小,儲(chǔ)氣庫(kù)注采井能量的損失主要集中在井筒垂直管流階段。這就說(shuō)明提高單井采氣能力是可行的,并且指明了提高單井采氣能力的研究方向是優(yōu)化注采管柱,減小垂直管流摩阻,提高管柱的采氣能力。2.1注油管尺寸確定主要包括油管尺寸、油管材質(zhì)、油管螺紋。地下儲(chǔ)氣庫(kù)注采井注采油管應(yīng)采用氣密封螺紋;注采油管材質(zhì)需根據(jù)儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)特征及天然氣的性質(zhì)來(lái)選擇。筆者主要討論油管尺寸的確定。根據(jù)大港地下儲(chǔ)氣庫(kù)情況,計(jì)算不同尺寸油管的采氣能力。計(jì)算結(jié)果如表1所示。從表1可以看出,提高注采油管尺寸可以明顯提高單井的采氣能力,并能有效降低能量損失,提高井口壓力,這為簡(jiǎn)化地面設(shè)備提供了條件。根據(jù)大港儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)特征,注采井單井注采氣量最佳值為(100~120)×104m3/d,因此,確定選用4.5in油管。2.2鉆井操作及井眼尺寸在確定選用4.5in油管后,就需要確定相應(yīng)的生產(chǎn)套管尺寸。目前國(guó)內(nèi)氣藏開(kāi)發(fā)中普遍采用的是9.625in生產(chǎn)套管懸掛7in套管(或5.5in套管),配套4.5in油管。儲(chǔ)氣庫(kù)注采井由于長(zhǎng)期處于高壓工作狀態(tài),并且壓力呈交變變化,若采用生產(chǎn)套管懸掛工藝,懸掛處的高壓氣密封難以保證。并且,生產(chǎn)套管尺寸由7in升至9.625in后,各層技術(shù)套管均需相應(yīng)增大,鉆井工程費(fèi)用顯著增加。同時(shí),隨著井眼尺寸的增大,施工難度、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)均有所增加。因此,主要針對(duì)7in生產(chǎn)套管配套4.5in油管工藝進(jìn)行了研究。3緊急峰開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展3.1安全采氣量井流井配裝工藝在7in生產(chǎn)套管中只下入注采氣油管,日常采氣時(shí),只利用油管采氣;大氣量緊急調(diào)峰時(shí),利用油套同采。該工藝能夠大幅度提高單井采氣量,安全采氣量達(dá)到了220×104m3/d。該工藝存在以下問(wèn)題:(1)套管直接與井流物接觸,并參加生產(chǎn),縮短了注采井的使用壽命;(2)套管中僅下入光油管,沒(méi)有配套相關(guān)井下工具,生產(chǎn)中沒(méi)有安全保障措施,存在著安全隱患。管柱示意圖見(jiàn)圖1。3.2負(fù)壓射孔管柱聯(lián)作法該工藝主要是針對(duì)光油管注采工藝中無(wú)法進(jìn)行安全控制而設(shè)計(jì)的。在注采管柱上距井口100m處配套了井下安全閥,下部配套封隔器,以實(shí)現(xiàn)注采井的安全控制。井下安全閥由專門的液控管線控制,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、壓力異常、采氣樹(shù)受損等意外事故時(shí),可自動(dòng)或遠(yuǎn)程遙控釋放液控管線內(nèi)的壓力,關(guān)閉井下安全閥,切斷氣源,避免事故的發(fā)生。該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)增大了氣流流通面積,減少了沿程壓力損失,有利于最大限度的發(fā)揮地質(zhì)產(chǎn)能;(2)增加了安全控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)緊急事故的控制;(3)注采管柱和射孔管柱聯(lián)作,可實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔后,直接放噴投產(chǎn),有效保護(hù)儲(chǔ)層。但該工藝存在以下問(wèn)題:(1)套管得不到保護(hù),與井流物直接接觸,且承受高溫高壓的影響,縮短了注采井的使用壽命;(2)注采管柱沒(méi)有循環(huán)通道,后續(xù)修井作業(yè)時(shí)無(wú)法壓井,施工存在困難。該工藝管柱示意圖見(jiàn)圖2。該工藝在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,與鄰近注采井相比,采氣量增加了一倍,但攜液能力明顯弱于鄰近井,容易產(chǎn)生井底積液,自噴期短于鄰近井,只能在高月高日開(kāi)井應(yīng)急采氣。3.3管柱的應(yīng)用效果在7in生產(chǎn)套管內(nèi)配套4.5in油管和4.5in井下工具,工藝復(fù)雜,工具配套性較差,施工風(fēng)險(xiǎn)高。通過(guò)優(yōu)化注采工藝設(shè)計(jì)、優(yōu)選4.5in井下工具、細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)施工,最終形成了一套7in生產(chǎn)套管內(nèi)配套4.5in油管和4.5in井下工具的注采工藝,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了很好的效果。該工藝管柱示意圖見(jiàn)圖3。該工藝的優(yōu)點(diǎn):(1)在7in生產(chǎn)套管內(nèi)放大了注采油管直徑,減少了沿程壓力損失,提高了單井產(chǎn)氣量;(2)射孔與注采完井一次完成,射孔后無(wú)需動(dòng)管柱直接放噴投產(chǎn),能保護(hù)儲(chǔ)氣層,避免二次污染;(3)在管柱底部盡量接近儲(chǔ)氣層的地方安裝封隔器,在油套環(huán)空中充滿保護(hù)液,保護(hù)套管不受高壓作用和井流物的腐蝕,延長(zhǎng)了注采井的使用壽命;(4)管柱具有伸縮功能,能承受不同狀態(tài)的交變應(yīng)力,延長(zhǎng)了管柱免修期;(5)能夠?qū)崿F(xiàn)意外情況時(shí)的安全控制;(6)管柱上具備循環(huán)通道,可進(jìn)行后續(xù)修井作業(yè)。該工藝在大港儲(chǔ)氣庫(kù)中應(yīng)用了幾十口井,單井采氣量明顯提高了,達(dá)到了100×104m3/d,增強(qiáng)了儲(chǔ)氣庫(kù)的調(diào)峰能力。與采用7in生產(chǎn)套管內(nèi)配套3.5in油管達(dá)到同樣的調(diào)峰規(guī)模相比,減少了注采井?dāng)?shù),降低了對(duì)土地的占用,減輕了人工管理強(qiáng)度,節(jié)約了投資。4地下儲(chǔ)氣庫(kù)的開(kāi)發(fā),還可以利用現(xiàn)有氣田1)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,7in生產(chǎn)套管配套4.5in油管注采工藝日臻成熟,擴(kuò)大了7in套管的適用性,為今后