普光氣田大灣區塊井身結構優化設計*

陳 明 馮希忠 于承朋

(中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

普光氣田大灣區塊井身結構優化設計*

陳 明 馮希忠 于承朋

(中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

普光氣田大灣區塊是普光氣田重要的產能接替區。針對原區塊井身結構設計方案投資太高的問題，提出了3套優化設計方案，對其使用條件進行了論述，并進行了可行性和風險論證分析，優選出最佳方案。圖5表1參4

井身結構 優化設計 普光氣田 大灣區塊

1 概述

普光氣田大灣區塊位于四川省宣漢縣境內，構造位置位于川東斷褶帶東北段黃金口構造帶，處于分水嶺構造與普光西構造之間。大灣區塊探明含氣面積 27.17km2，天然氣探明地質儲量 777.77×108m3，是普光氣田重要的產能接替區［注］。

大灣區塊地表屬山地地形，總體地勢偏陡，主要目的層為三疊系飛仙關組和二疊系長興組白云巖儲層，平均井深5200m左右，H2S平均含量12.13%，CO2平均含量9.91%，屬高含硫化氫中含二氧化碳氣田。氣藏采用衰竭式開發方式，不規則井網，叢式井組布井，共設計5個鉆井平臺，新鉆水平井10口。

2 原方案簡介［1］

大灣區塊原設計方案井身結構采用三層套管［注］，套 管 系 列 為 Φ346.1mm － Φ273.1mm －Φ177.8mm。技術套管采用 Φ273.1mm，封隔陸相不穩定地層，為下一開次揭示目的層和安全鉆井創造條件。三開井段采用Φ241.3mm鉆頭鉆至井底，先下入Φ177.8mm尾管，再回接至井口，水泥漿返至地面。生產套管在阻流環至產層頂以上200m選用抗H2S、抗CO2雙防合金鋼進口套管，其余井段選用進口抗H2S套管，全部采用金屬氣密封扣，在嘉陵江組鹽膏層段使用加厚套管防止鹽膏層蠕變損壞套管。目前大灣區塊第一批正鉆的4口井均采用此井身結構設計。

本套方案采用三開次結構，各環節配套技術成熟、易實施。完井后產層有套管封隔，井控風險低，便于后期的產層改造，可以進行籠統的采氣作業，也可以進行分段酸壓作業。缺點是合金套管用量多，段長超過1000m，加上采氣作業射孔費用，整體費用相對偏高(表 1，圖 1)［1］。

表1 原設計井身結構

3 井身結構優化

本著工程成本最優的原則，在保證鉆井安全的基礎上，筆者進行了井身結構優化的研究，提出了以下3 套井身結構優化方案［2－4］。

3.1 井身結構優化方案1

方案1井身結構仍采用三開結構，二開及以上井段仍執行原方案設計，三開使用Φ 241.3mm鉆頭鉆至設計井深，下Φ177.8mm套管至氣層頂部，同時滿足井斜小于55°，便于完井作業下封隔器，生產套管仍采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井，其余井段裸眼完井。雙防合金鋼套管、防硫套管和加厚套管的下入原則同原設計方案(圖2)。

圖1 原設計井身結構

圖2 井身結構優化方案1

方案1與原方案相比，開次和鉆頭尺寸均完全相同，只是三開套管下入段長有所不同，因此，鉆井液體系及固井方式仍可按原設計方案執行。此方案的優點是鉆井技術成熟，易于實施;與原方案相比，差別在于三開雙防合金鋼套管下入的段短，可以節省雙防套管大約720m、防硫套管100m，節約管材成本約1330萬元。且固井周期縮短，避免了固井水泥對儲層的污染。缺點是只可以進行后期籠統采氣作業，不利于分段酸化(或酸壓)作業。

風險分析:由于是裸眼完井，需要立即進行(測試)投產，以降低井控風險。如果不具備立即(測試)投產的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問題造成井噴失控。

3.2 井身結構優化方案2

方案2同樣采用三開結構，二開及以上井段仍執行原方案設計，三開先使用Φ241.3mm鉆頭鉆至鉆至氣層頂部，同時井斜小于55°，換Φ149.2mm鉆頭鉆至最終設計井深，下Φ177.8mm套管至55°井斜左右，采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井，其余井段裸眼完井。雙防合金鋼套管、防硫套管和加厚套管的下入原則同原設計方案(圖3)。

圖3 井身結構優化方案2

本套方案各層套管使用同方案1，可以大大節省套管投資，同時避免了固井水泥對儲層的污染，而且該方案既適用于后期籠統采氣作業，又適用于分段酸化(或酸壓)采氣作業。

此套方案在工藝上采用了小井眼鉆水平段，與之配套使用的Φ120mm動力鉆具及MWD測量儀器技術成熟，已在川東北地區成功應用過多口井，技術實施上可以實現。但三開整個井眼是三段復合式井眼(二開套管內徑245.4mm+三開鉆頭241.3mm+149.2mm)，受泵壓、井眼間隙影響，循環排量小，不利于攜帶和懸浮巖屑，清潔井眼難度大。通過用軟件模擬該段井眼的巖屑運移，在井深4300m～5200m，井斜18°～63°之間容易形成巖屑床(圖4)，攜砂存在困難，在采取措施情況下，仍然存在巖屑堆積造成井下事故的高風險，同時該套方案使用小井眼鉆進，鉆速較原方案低，增加了鉆井周期和鉆井費用。

圖4 巖屑運移模擬

風險分析:該種尺寸的復合井眼攜砂困難，工程上難以實現;采用裸眼完井，需要立即進行測試、下封隔器，以降低井控風險。如果不具備立即(測試)投產的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問題造成井噴失控。

3.3 井身結構優化方案3

方案3采用四開結構，二開及以上井段仍執行原方案設計，三開使用Φ241.3mm鉆頭鉆至產層頂部，井斜55°左右，下Φ177.8mm套管，采用膠乳防氣竄水泥漿體系固井。四開使用Φ149.2mm鉆頭鉆至最終設計井深，裸眼完井(圖5)。

圖5 井身結構優化方案3

方案3與原方案相比，增加了一個開次，三開及以上井段鉆井液體系執行原方案設計，四開使用聚磺非滲透鉆井液或聚硅醇非滲透鉆井液。三開固井仍使用膠乳防氣竄水泥漿體系。

該方案套管使用同方案1，節省了套管投資，同時避免了固井水泥對儲層的污染，而且該方案既適用于后期籠統采氣作業，又適用于分段酸化(或酸壓)采氣作業。但由于合金鋼套管耐磨性較差，四開起下鉆過程中，容易對合金套管造成嚴重的磨損。同時使用小井眼鉆進鉆速低，增加了鉆井周期和鉆井費用。

風險分析:四開起下鉆過程中鉆具對三開合金鋼套管的磨損對于后期采氣作業是極大的安全隱患。采用裸眼完井，需要立即進行測試、下封隔器，以降低井控風險。如果不具備立即(測試)投產的條件，可能因完井液的漏失、氣侵等問題造成井噴失控。

3.4 井身結構方案優選

三種方案和原方案比較，均可節省大量合金鋼套管使用，節省投資費用，縮短施工周期。方案2采用復合井眼，鉆井工程實施難度大，方案3施工過程中易造成合金鋼套管磨損，安全風險增大，綜合考慮各種因素，確保鉆井工程難度最低，推薦方案1為優選方案。

由于大灣區塊采用叢式井布井方式，平臺的第一口井不具備立即投產條件，采用原設計方案完井，平臺第二口井采用方案1完井，即4口套管完井，6口裸眼完井。截至2010年3月，大灣區塊共完鉆井5口，其中4口為平臺第一口井，實施套管完井，1口井實施裸眼完井。

4 結論及建議

(1)方案1保持了原井身結構不變，減少了合金鋼套管的使用量，縮短了固井周期，可大幅降低鉆井成本，經濟性高，作為推薦方案使用。

(2)考慮到井身結構、裸眼段井壁穩定性和封隔器的性能，裸眼完井以籠統酸化為主，分段酸壓的可行性還需進一步論證。

1 孫書貞.普光氣田開發井井身結構建議和生產套管材質優選［J］. 鉆采工藝，2007，3:14－16.

2 楊玉坤.川東北地區深井井身結構優化設計［J］.石油鉆探技術，2008，5:33 －36.

3 唐志軍.井身結構優化設計方法［J］.西部探礦工程，2005，6:78 －80.

4 邊培明.深層海相氣井井身結構優化及應用［J］.鉆采工藝，2006，11:13 －15.

OPTIMIZATION DESIGN OF CASING PROGRAM FOR DAWAN BLOCK，PUGUANG GASFIELD

CHEN Ming，FENG Xizhong and YU Chengpeng(Research Institute of Drilling Technology，Sinopec Shengli Petroleum Administration)．

In Puguang gasfield，Dawan block becomes an important replacing area for productivity．Aiming at some problems such as too high investment for casing program's design，three optimization design schemes are proposed in this paper．Meanwhile，their application conditions are discussed，and the feasibility and risk are also studied and analyzed．Finally，the optimal scheme is selected．

casing program，optimization design，Puguang gasfield，Dawan block

*資助項目:“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BAB37B06)

陳明，男，1979出生，2001年畢業于中國石油大學石油工程專業，碩士，工程師;現主要從事鉆井工程設計及科研工作。地址:(257000)山東省東營市北一路827號鉆井工藝研究院設計所。電話:13854659857。E－mail:zjychenming@163.com

NATURALGAS EXPLORATION＆DEVELOPMENT．v．34，no．3 ，pp．66 －68，7/25/2011

(修改回稿日期 2010－12－06 編輯 景岷雪)