非常規氣井連續管作排采管柱工藝技術現場試驗

王維旭，李 健，孫兆巖，盧秀德

(1中國石油浙江油田分公司外圍勘探項目部 2中國石油川慶鉆探工程有限公司井下作業公司)

氣井進入生產中后期，井底壓力降低，產氣量減少，氣井攜液能力變差，原有生產管柱已不能滿足生產要求[1]。特別致密氣、淺層氣、煤層氣為代表的非常規氣井地層壓力系數低的區塊，投產初期氣井排水不正常，需要進行注氮誘噴，二次下連續管作排采管柱進行生產。同樣，頁巖氣井經過大規模儲層改造進入正常生產后，產氣量仍具有快速遞減的特點，后期排水亟需解決。常規生產管柱需壓井，會對儲層造成傷害，嚴重影響生產能力。針對該情況，保護儲層能量的基礎上，提高排采速度，是最有價值的技術措施。因此，需要精簡井口結構，減少閘板等裝備的占用成本，簡化施工程序，使用連續管作生產管柱，快速達到排液增產的目的。

一、工藝技術特點

1.技術特點

井口懸掛小管徑的連續油管作為排采管柱，依靠氣井自身能量，提高氣體流速，增強氣井攜液生產能力，?38.1 mm與?60 mm油管相比，臨界攜液流量降低70%。

連續管作排采管柱工藝技術大四通懸掛方式，使用蘿卜頭懸掛連續油管優勢表現在以下方面：①可拆除1號總閥，有效降低采油氣樹高度，縮短作業井安裝投產時間,極大降低單井成本；②安裝帶壓起油管暫堵器，實現不壓井起下連續油管作業。

2.排采管柱試用條件分析

通過影響速度管柱排水采氣效果的主要因素分析，確定了選井條件，井口壓力2.5～4.5 MPa，攜液臨界流量(0.35～0.42)×104m3/d，沖蝕流量(4.9～6.6)×104m3/d，新井產量需高于攜液流量，低于沖蝕流量，下入最優產量≤4×104m3/d，擬穩定無阻流量(2～8)×104m3/d。

二、起下管柱工藝流程

1.下連續管生產管柱流程

1.1 井口懸掛方案

懸掛關鍵工具包括:懸掛器、可旋轉萬向節、外徑79 mm和54 mm堵塞器等。井口懸掛方案包括，選用180-70雙閘板四作用防噴器作為井控裝置。油管底端連接機械暫堵、篩管、機械暫堵座組合工具。下入連續油管至預定井深，安裝懸掛器、采油氣樹，打掉機械暫堵器，快速建立生產通道。

1.2 現場操作流程

下管施工階段，作業平臺滿足回接作業高度，井口裝置結構從下到上為：油管頭+BOP+防噴管+防噴盒+注入頭，施工前、施工中、施工后對比作業面高度大幅降低。

(1)井口設備安裝，安裝法蘭，防噴器等，安裝完畢后對流程進行試壓。

(2)連續管懸掛程序，首先，控制下管速度下油管，后割斷油管，處理連續油管上斷口，完成拉力測試；其次，連接防噴立管與防噴器，對注入頭進行拉力測試，緩慢下連續油管。

(3)下入到位后確認懸掛器密封有效，拆除井口設備和1號總閥，安裝采油氣樹法蘭，連接泵注設備打壓，打掉堵塞器，溝通產層投產。

2.帶壓起連續管生產管柱

2.1 柱結構方案

一體化工裝向大四通內下入油管掛，井口裝置由上至下結構為：卡瓦連接器+打撈矛+油管掛+油管掛懸掛器+外卡瓦縣掛器+雙作用堵塞器。

2.2 現場操作程序

(1)投堵塞器程序，連續油管滾筒裝載連續管用于對接井內油管，投入堵塞器入座，驗證堵塞器入座有效，通過壓力穩定情況判斷是否合格。

(2)試起油管完成懸掛程序，通過懸重觀察卡瓦懸掛有效。

(3)連接安裝程序，壓制一端內連接器，與井內連續油管對接，后對井口試壓至合格。

三、連續管選擇分析

1.連續管試驗分析

連續油管性能滿足API RP 5C7標準要求及氣井排水采氣要求[2]，國產與進口油管強度對比，國產油管屈服強度和抗拉強度分別為520和600,均大于進口管強度，均高于API標準值,連續油管試驗條件見表1，腐蝕速率見表2。

表1 連續管試驗

表2 連續管腐蝕

2.臨界流速計算

2.1 臨界流速

臨界流速定義為油管中可以使液滴向上運移的最小氣體流速[3]。低于臨界流速時，液滴下降，液相在井筒中聚集。通常認為在井筒嚴重積液之前，氣流中液相以液滴形式被氣體攜帶；Turner等人通過大量實驗研究得出臨界流速計算Turner關系式：

(1)

根據式(1)計算得出臨界流速：υkp=1.71 m/s。

式中:Z—氣體壓縮系數；T—熱力學溫度；vkp—臨界流速。

2.2 臨界油管內徑

臨界油管內徑：

(2)

在當前井口壓力及產量下能夠實現連續排液的臨界油管內徑:d=48.2mm。

通過計算：5×104m3/d的產量，不發生井筒積液的最大油管內徑為48mm。假設井內生產套管為?139.7 mm，井筒內會發生積液現象。本次選用的?50.8 mm連續管作為完井管柱。在井口壓力16 MPa的前提下，?50.8mm連續管最小攜液流量1.36×104m3/d，臨界沖蝕流量21.8×104m3/d滿足該井日產量5×104m3作業要求，見表3。

表3 2.0in連續管對應最小攜液量及臨界沖蝕流量

四、排采管柱應用前后對比分析

1.風險要點分析

(1)存在防噴器不能應急液壓剪切油管關閉井口風險。

(2)機械暫堵器座存油管生產時間長久后，內壁結垢暫堵失效的風險。

(3)重載卡瓦接頭安裝強度不足，適成連續油管落井風險。

2.控制方法

(1)使用前對防噴器上下閘板分別進行懸掛和試壓測試，合格才能上井。

(2)從井口泵注流體對機械暫堵器座進行沖洗，使投入式暫堵器入座。

(3)重載卡瓦接頭完成拉力測試合格，才能入井。

3.現場試驗效果

(1)在川南某區塊懸掛特殊四通上進行排水采氣效果對比，攜液能力和增產氣量均有顯著提升(見表4)。

(2)速度管柱可實現氣井連續攜液生產，能有效降低日常管理維護費用，提高采氣速度，應用前后對比見表5。

表4 川南某井現場應用效果

表5 速度管柱氣井應用前后生產情況對比

五、總結與認識

(1)使用油管頭大四通配帶的油管懸掛器連續油管做速度管柱，可實現不壓井下速度管柱，不影響正常生產。

(2)通過拆除井口閘板，安裝采氣樹后井口立即恢復采氣生產，單井節約費用30～50萬元，極大降低生產成本。

(3)完成坐封后可立即拆除閘板閥，安裝采氣樹，將原工藝的采氣樹高度從4.3 m降至2.5 m，操作更加方便。