普光氣田高含硫化氫氣井開發測井工藝優選與應用

彭鑫嶺 曾大乾 張世民 梁梅生 胡杰

中國石化中原油田普光分公司

普光氣田高含硫化氫氣井開發測井工藝優選與應用

彭鑫嶺 曾大乾 張世民 梁梅生 胡杰

中國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，井口安全控制風險極大，對開發測井設備的材質、井口控壓裝置的防噴能力和井口動態密封系統的密封性等方面要求非常苛刻，而國內缺乏高含硫化氫氣井成熟的開發測井工藝和施工經驗。普光氣田投產后，為了安全有效地組織開發測井，取全取準氣井動態資料，開展了高含硫化氫氣井開發測井先導性試驗，優選電纜輸送直讀測試工藝，并制訂了細致可行的施工方案和有針對性的安全應急預案。P302井成功進行了開發測井施工，其井下測試資料全準率達100%，順利完成了我國第一口超深、高壓、高含硫化氫氣井的開發測井施工，實現了國內高含硫化氫氣井開發測井的突破，為類似氣井安全有效地開展開發測井積累了經驗。

四川盆地 普光氣田 硫化氫 開發 測井 測試 產氣剖面 試井 壓力恢復

四川盆地普光氣田是迄今國內首個成功投入開發的整裝海相高含硫化氫氣田。為了實現高含硫化氫氣田安全、穩定、長效生產，氣井投入生產后必須優選滿足安全、環保和井下工況要求的測試工藝，及時開展開發測井，取全取準井下產量、壓力、溫度、地層參數等資料，跟蹤分析氣藏動態特征，不斷深化氣藏認識，制訂并實施合理措施，達到提高經濟效益和采收率的目的［1］。普光氣田開采過程中伴有單質硫、凝析水析出，易形成水合物［2］，這對井口動態密封系統要求非常高，井口控壓防噴難度也大，對井下測試儀器、工具、測試電纜（或鋼絲）、密封膠圈等的材質要求也非常高。

1 測井工藝及設備優選

國外高含硫化氫氣田主要在氣井中下入永置式電子壓力計，實時監測井底壓力的變化，而普光氣田只在2口氣井中下入了永置式電子壓力計，且只下到封隔器以上，沒有下到投產層段。國內還沒有超深、高壓、高含硫化氫氣井開發測井施工經驗可供借鑒。為此，在調研國外類似氣田開發測井工藝技術的基礎上，根據普光氣田硫化氫含量高、壓力高、產量高、井身結構復雜、井型多樣、厚層合采等特點和動態監測需求，組織開展了高含硫化氫氣井開發測井先導性試驗。經過分析、論證，最后優選電纜輸送直讀測試工藝，組合進行產氣剖面、系統試井、壓力恢復等測試。

測試電纜材質是抗硫化氫的HC 265合金，符合NACE MR0175國際標準。適用于H2S濃度小于35%、溫度小于200℃的酸性氣體環境。

井口防噴設備采用高壓防硫化氫測井控制系統，高30 m，材質符合NACE MR0175國際標準，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）。

井下測試儀器外部材質為AISI 4130—4135合金，符合NACE MR0175國際標準。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、磁定位短節、壓力計和溫度計組成，伽馬、磁定位用于校正深度，溫度計及壓力計實時記錄溫度與壓力；②PILS是線性流量計；③PCMS主要測試電纜頭張力、井斜、方位和加速度；④PFCS由扇形流量計、X－Y井徑儀、持水率探針組成。扇形流量計測流速，X－Y井徑儀測井眼軌跡，持水率探針測持水率、氣泡個數。儀器串能準確識別水、油、氣進入點，精確確定兩相和三相流剖面。

圖1 井口防噴設備示意圖

圖2 井下儀器串圖

2 測井施工設計

按照合理組合測試內容、減少施工程序、確保施工安全的原則，優化測試施工設計。論證確定測試內容包括生產剖面測井、壓力恢復和穩定試井等［2］，測試儀器共下井兩趟，完成設計測試項目。

1）第一次下井使用 54 mm加重桿＋ 43 mmPBMS（圖2）。關井狀態儀器串下至井深500 m，開井以小于45×104m3／d的產量至生產穩定。下放電纜進行通井，同時測取井徑和流壓、流溫剖面，落實井徑、井筒液面及遇阻位置等。儀器停在產層中深關井進行壓力恢復測試，完成后上提電纜測取靜壓靜溫剖面。

2）第二次下井使用 54 mm加重桿＋ 43 mm（PBMS＋PCMS＋PILS＋PFCS）儀器串（圖2）。關井狀態儀器串下至井深500 m，開井以小于45×104m3／d的產量至生產穩定。下放電纜，儀器串下至測量井段后先以3～4個不同速度刻度轉子流量計，然后將儀器停放在產層中深，按設計的3～4個工作制度調產并至生產穩定，分別測試每個制度產氣剖面及井底流壓等。

在編制開發測井施工設計過程中，針對實施過程進行風險識別，開展專項安全評估。嚴格按照高含硫化氫氣井相關標準、規范要求編制開發測井施工應急預案。同時要求消防、氣防、醫療救護人員及設備進駐施工現場進行全過程監護。

3 現場施工及成果解釋

這里以P302井為例介紹現場施工及成果解釋情況（圖3）。

3.1 基礎資料

該井完鉆井深5 406 m，全井最大井斜16°，方位122°。投產層位為飛仙關組和長興組，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 現場施工

成立P302井現場施工領導小組，明確職責，確保施工各環節協調及時、到位。開工后，現場施工領導小組成員和監督24 h盯守現場，檢查施工設計執行情況，評價測試原始資料質量是否達到設計要求。①將測井車、發電機、工房、壓力地面控制系統、井口壓力設備和吊車等擺放至指定位置。連接井口設備及儀器。②召開現場安全會。現場組織安全、技術和施工人員進行技術交底、安全確認與應急演練。③試壓。關閉防噴盒，井口壓力設備打壓至45 MPa，15 min后無壓降，試壓合格。④下井測試。儀器串過安全閥和油管口時速度小于600 m／h，并時刻關注電纜張力變化。根據設計第一次完成流壓、流溫剖面測試和壓力恢復、靜壓、靜溫剖面測試等；第二次完成4個工作制（30× 104m3／d、60×104m3／d、90×104m3／d、120×104m3／d）的生產剖面和井底流壓測試等。⑤拆卸儀器及設備，吊裝離場。

圖3 P302井30×104 m3／d產氣剖面圖

3.3 資料處理與解釋

3.3.1 測試資料處理

應用自然伽馬或磁定位進行校正。根據本井特點，采用自然伽馬進行校正，選取校正點為5 190 m處。

3.3.2 產氣剖面計算

實測井底積液深度為5 222.0 m處（關井狀態），遇阻深度為5 279 m，確定測試井段5 128.0～5 261.0 m。

本井產氣剖面主要測量持水率和轉子轉速兩個參數，結合流壓、流溫確定產出層和流量。井口30×104m3／d產量下，該井產氣層有5層；Ⅰ層井段5 127.6～5 139.6 m、氣層10.8 m，Ⅱ層井段5 174.9～5 186.4 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個工作制度的產氣層一致，但井底流壓、單層產量和所占比例均有變化。解釋該井產層累計厚度為49.1 m，占投產層段氣層厚度的44.24%［5］。

3.3.3 產能評價

系統試井8 h左右即達到穩定。采用氣井二項式、指數式產能方程進行產能評價。基于測試資料分層計算5個貢獻層產能，Ⅰ層無阻流量21.47×104m3／d，Ⅱ層無阻流量25.36×104m3／d，Ⅲ層無阻流量428.55×104m3／d，Ⅳ層無阻流量91.35×104m3／d，Ⅴ層無阻流量71.05×104m3／d。評價氣井生產層段無阻流量為637.78×104m3／d［6］。

3.3.4 壓力恢復解釋

壓力恢復24 h達到穩定。根據開發測井解釋結果，建立3層數值模型。根據本井壓力恢復曲線及地質研究成果，擬合過程中采用雙孔模型。解釋出目前地層壓力48.47 MPa（未考慮周圍鄰井生產影響），折算地層壓力系數0.93，井筒儲集系數55.34 m3／MPa，地層系數1 136.62 mD·m，平均滲透率15.05 mD，表皮系數－4.26［1，5］。

4 結論及建議

1）測試優選的材質為HC 265合金的測試電纜、高壓防硫化氫井口防噴設備、材質為AISI 4130－4135合金的井下測量儀器，均可以滿足普光高含硫化氫氣井開發測井要求。

2）電纜輸送直讀測試工藝的優點是可以直觀掌握井下測試儀器工作狀態，實時讀取井下數據。根據實時診斷圖可靈活調整測試程序和工作制度，能夠最大程度優化施工時間，有效提高測試一次成功率；井下儀器靈敏，錄取的原始資料質量高，能夠達到氣井動態監測要求。

3）電纜輸送直讀測試工藝的缺點是測試電纜為多股鋼絲繞制，表面有凹槽，井口通過向防噴裝置流管連續注入密封脂實現動態密封，密封裝置結構相對復雜，操作要求高。測試電纜外鎧容易松弛，導致局部外徑變大，造成遇卡。

4）為確保井口動態密封系統的有效性，須根據環境溫度選擇適合黏度的密封硅脂，且在整個作業過程中控制密封硅脂壓力不小于井口壓力的兩倍。

5）為了保證測試安全，應合理優化下井儀器串，盡量減少長度，控制起下儀器速度，降低施工風險。

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

7）使用兩盤電纜輪流作業，每盤電纜完成3口井之后，須對電纜進行保養及重新退（繞）鎧，保持良好的電纜內外鎧松緊程度，降低電纜遇卡風險。

8）合理的工藝設計和施工設計，有針對性的安全風險分析，切實可行的應急救援方案和嚴苛的現場管理是實現高含硫化氫氣井開發測井施工安全順利的基礎。

9）在鉆井和投產作業過程中，為了確保安全、環保，高含硫化氫氣井采用的超常規措施導致投產層段產出狀況比常規井要復雜得多，如產層堵塞嚴重。高含硫化氫氣井投產后應適時開展開發測井，及時準確掌握氣井產出剖面和地層參數等，為制訂并實施科學合理的改造措施提供第一手資料。

［1］阿曼納特U喬德瑞，國外油氣勘探開發新進展叢書（五）：氣井試井手冊［M］.冉新權，劉海浪，譯.北京：石油工業出版社，2008.

［2］郭海敏.生產測井導論［M］.北京：石油工業出版社，2010.

［3］張世民，彭鑫嶺.普光氣田開發方案［R］.達州：中國石化中原油田普光分公司，2006.

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

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

［6］劉能強.實用現代試井解釋方法［M］.北京：石油工業出版社，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測井工藝優選與應用.天然氣工業，2012，32（11）：32－35.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.007

國家科技重大專項“高含硫氣藏安全高效開發技術（二期）”項目（編號：2011ZX05017）。

彭鑫嶺，1965年生，高級工程師，碩士；主要從事開發地質研究和管理工作。地址：（635000）四川省達州市鳳凰大道468號中石化達州基地。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，Fenghuang Rd.，Dazhou，Sichuan 635000，P.R.China

E－mail：pypxw＠163.com