速度管柱工藝在東海某氣井的研究與實踐

莫高武

摘 要：東海多以邊底水氣藏為主，而氣井出水一直是制約氣井產能及壽命的一個難題，產水氣井開采中后期，由于產層壓力下降、水量增加，往往出現積液不能及時排出而使產量降低甚至停止自噴生產的情況。該文介紹了速度管柱排液采氣的工藝研究以及現場應用情況，并從工藝和工程上進行分析和總結，具有較好的技術應用價值。

關鍵詞：速度管柱；排液采氣；井下安全閥；臨界攜液流量；油管內懸掛器；完井

中圖分類號：TE37 文獻標志碼：A

0 引言

速度管柱排液采氣工藝在陸地油田已經應用多年，在新疆、蘇里格氣田等地均取得了良好的效果，但海上氣田與陸地無論生產工藝和管柱結構方面都有較大差別，如何讓速度管柱適應具有特殊技術要求的海上氣田還需要做大量的研究工作。

東海在速度管柱技術研究和實踐的道路上已經摸索了近3年，目前東海已經有兩口井成功實施了速度管柱作業，積累了很多現場實際應用的經驗，該文主要對海上第一口速度管柱作業井的重點工作進行了總結分析。

1 速度管柱工藝技術優選

1.1 工藝需求背景

東海某A井于2013年9月完井，投產數月后開始產出地層水，油壓由投產初期的17 MPa快速下降至5 MPa，面臨停噴的威脅。為了解決該井積液問題，經過工藝對比，速度管柱工藝相對于泡排、連續油管氣舉等工藝具有見效快、持續排液的優勢，經過多項技術優選，最終優選速度管柱作為本井的排液措施。

1.2 速度管柱工藝原理

速度管柱即改用更小直徑的生產管柱，增大氣體生產流速，從而提高攜液能力避免井底積液，速度管柱有更換小直徑生產管柱和直接在原生產管柱內下入小直徑連續油管2種形式。后者則不需要動管柱，具有作業周期短、見效快、不需要壓井和作業成本低等優點，該文采用后者工藝方式。

1.3 速度管柱材質的選擇

速度管柱的材質選擇是根據地層壓力、地層溫度、氣體組分等參數，參考中海油油套管選材模板，進行材質選擇。

對于二氧化碳和硫化氫共存腐蝕條件下的管材選擇，應該根據二氧化碳和硫化氫分壓參考圖1選擇。

東海某A井氣體組分中二氧化碳分壓1.02 MPa、硫化氫分壓0.689×10-4 MPa，根據圖1油套管材質選擇圖版，選擇13Cr-L80材質的速度管柱。

對于9Cr及以上材質，主要是通過材質表面的鈍化膜阻礙腐蝕過程的進行，鈍化膜形成速度快，腐蝕速率非常低，因此De.Warrd腐蝕預測模型沒有給出9Cr及以上材質的長期腐蝕計算模型。

因此外徑2''、壁厚4.48 mm的速度管柱經過腐蝕后滿足強度要求。

2 難點分析及應對措施

2.1 懸掛方案的優選

速度管柱作業在陸地油田已經成熟應用多年，作業程序簡單，但引入海上油田后，由于海上油氣井都有井下安全閥，為保證井下安全閥的正常開關，速度管柱需避開井下安全閥分級下入，即井下安全閥以下至產層中深為第一級，油管掛至井下安全閥以上為第二級，增加了作業難度和風險。

針對此問題，在工藝研究階段對速度管柱懸掛方式進行了優選，確定了安全閥以下至產層中深為第一級、井口至安全閥以上為第二級組合管柱形式，并通過工具選型，選擇了滿足作業條件的油管懸掛器。

2.2 速度管柱下入及切割的井控

速度管柱作業過程中，需要在井口切割油管，連接懸掛器總成，為保證切割油管時隔絕井內壓力，下入第一級速度管柱時，在速度管柱端部安裝有剪切底座。作業結束后，通過氮氣打壓剪切底座，連通地層。

由于速度管柱作業過程中，作業井處于開井生產狀態，連續油管下入過程中可能存在防噴盒密封失效造成天然氣泄露的風險；當連續油管下至預定深度后，關閉半封防噴器和卡瓦防噴器，在井口進行油管切割及懸掛器連接時，如果油管發生滑動，可能造成速度管柱落井的風險，作業過程應采取手段予以控制。

2.3 誘噴方式的優選

下速度管柱過程中，作業井處于開井生產階段，關于作業過程中使用的介質將對井產生影響，若使用液體介質來坐封懸掛器和剪切底座，那么速度管柱里將充滿液體，以東海某9井作業為例，產層中深3 300 m（垂深2 700 m），速度管柱下至3 300 m，進行如下計算：

已知地層壓力系數：0.53，地層壓力：

P1=2700×0.53=14.31 MPa

若管柱為海水，靜液壓力：

P2=1.03×0.00981×2700=27.28 MPa

由計算結果可知，液柱壓力遠大于地層壓力，井會被壓死，無法自噴，無后續氣舉手段。

如果使用氮氣介質剪切底座，那么速度管柱內將充滿氮氣，剪切底座后，氮氣泵泄壓，速度管柱內壓力為0，此時可以依靠地層自身能量實現自噴生產。

3 施工要點

3.1 主要設備、工具

海上平臺速度管柱作業由于受到空間限制，所有設備均采用撬裝式，主要包括以下設備及工具：連續油管設備及速度管柱、酸化泵、氮氣設備、操作窗、油管懸掛器、剪切底座等。

3.2 海上主要施工步驟

（1）設備抵達海上平臺后，首先進行設備吊裝、就位。

（2）組裝井口，功能試驗，通水試壓。

（3）下入第一級速度管柱。

（4）切割速度管柱，連接懸掛器總成，懸掛器坐封、驗封并脫手。

（5）下入第二級速度管柱。

（6）切割速度管柱，連接懸掛器總成，懸掛器坐封、驗封并脫手。

（7）剪切底座，導通速度管柱與地層。

（8）恢復井口。

4 效果評價

東海某9井下入速度管柱以后，平均日產氣15 000 m?/d，平均日產液15 m?/d，每日增加產氣約5 000 m?，產氣量、產液量穩定，較作業前有了明顯改善，生產曲線如圖2所示。

速度管柱排水采氣工藝技術在該9井的成功應用，為東海解決氣井積液問題提供了理論依據和實踐經驗。

5 結論

速度管柱排水采氣是一項成熟的工藝技術，是通過減少井液進入管柱的橫截面積，增大氣體流速，降低井筒臨界攜液流量，實現排水采氣的目的，該項工藝技術在陸地油田有著豐富的應用經驗，該技術引進海上油氣田，需針對海洋石油的特殊技術要求對速度管柱施工工藝進行改進。

參考文獻

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