元壩氣田高含硫氣井井筒堵塞物分析及解堵劑優化研究

楊云徽　曹廷義

摘? 要：元壩氣田自2014年底正式投產以來，陸續出現了井筒堵塞現象。通過地面流程堵塞物成分分析與堵塞物來源研究，針對性地研制了一種以溶劑油為主的高溶蝕有機解堵劑。該解堵劑在元壩2X現場應用效果較好，產量、油壓得到恢復，累計天然氣增產超過0.8×108m3，取得了一定的效果和經濟效益。

關鍵詞：井筒堵塞;有機物;有機解堵劑;無機解堵劑

中圖分類號：TE377? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）34-0114-02

Abstract： Since Yuanba gas field was put into production at the end of 2014， the phenomenon of wellbore blockage has appeared one after another. Through the analysis of the composition of the plugging material in the surface process and the study of the source of the plugging material， a highly corrosive organic plugging remover based on solvent oil was developed. The application effect of the plugging remover in Yuanba 2X field is good， the output and oil pressure are restored， and the cumulative increase of natural gas is more than 0.8×108m3， and certain results and economic benefits have been obtained.

Keywords： wellbore plugging; organic matter; organic plugging remover; inorganic plugging remover

引言

元壩氣田是中石化開發的第二個酸性大型氣田，是迄今為止國內外經濟開發最深的碳酸鹽巖氣藏，主要生產層位為二疊系長興組氣藏。氣藏埋藏深度6300-7200m，氣藏壓力系數1.00-1.18，具有高含硫（平均5.53%）、中含二氧化碳（平均8.17%）的特征。有利儲層以白云巖、灰質白云巖為主，孔隙度平均4.53%，滲透率幾何平均為0.34mD。儲集空間類型以粒間溶孔為主，并發育少量微裂縫，總體上屬于低孔低滲、孔隙型儲層。氣井以水平井、大斜度為主，完井方式主要有射孔完井和裸眼完井，最大深度為7971m，采用完井、酸化、投產一體化管柱，管柱為3 1/2"油管或與2 7/8"油管的組合，主要井下工具包括井下安全閥、循環滑套、封隔器和球座。發生井筒堵塞的完井方式主要為襯管完井或半裸眼完井。截止目前共投產32口井，天然氣產能達到40×108m3。投產以來已累計發生13口井27次堵塞，其中5口井8井次為水合物堵塞，通過泵注熱水、環空加熱、連續油管解除水合物堵塞;而8口井19井次為井筒復合堵塞，堵塞物呈墨黑色，并有瀝青氣味，井筒堵塞物造成氣井難以正常生產。氣井采用酸化解堵后有效生產期差異大、酸化后井筒頻繁堵塞、地面管線頻繁堵塞等現象日益突出，其根本原因是井筒堵塞物成分不清楚、井筒堵塞機理不明確，酸化液體針對性不強。為此，結合元壩氣田地質特征、氣井的井身結構、鉆完井方式和生產特點，開展了有關井筒堵塞的堵塞物成分分析、堵塞機理分析，并開展有機物解堵劑+無機物解堵劑+連續油管解堵工藝試驗，在元壩2X井取得了較好的效果。

1 堵塞物形態

1.1 宏觀形態

現場從籠套式節流閥、分酸分離器位置分別取得了3口井堵塞物四個樣品。根據堵塞物宏觀照片可知，堵塞物前期呈黏稠的黑色膠狀物，隨著時間的增加，堵塞物逐漸呈黑色顆粒狀，含有較淡的硫化氫味道，原油味道較濃。堵塞物粒徑大小差異較大，最大堵塞物尺寸為28.10mm×9.22mm。

1.2 微觀形態

采用鏡下宏觀照相和粒徑分析，樣品呈黑色顆粒狀，形狀不規則，顆粒直徑分布在80-280μm范圍內，粒徑中值為180.83μm，根據掃描電子顯微鏡鏡下觀察結果，發現樣品粒徑分布不均勻，形狀不規則，最大顆粒粒徑達400μm，部分顆粒因受到沖擊作用而磨碎成細小顆粒。

1.3 井筒堵塞物不同溫度下形態特征

在溫度依次為室溫18℃、40℃、60℃、80℃、100℃時，稱取5.0602g堵塞物樣品，在恒溫干燥箱中加熱2h后，取出堵塞物觀察其宏觀形貌。

隨加熱溫度增加，瓷坩堝底部逐漸形成黑色膠結物，堵塞物逐漸黏貼在坩堝底部，用小刀很難將堵塞物進行剝離，不同粒徑的堵塞物逐漸溶解，溶解物表明產生大量氣泡。

堵塞物樣品加熱到100℃后，樣品幾乎完全融解并黏附在坩堝底部，形成凹凸不平、光滑發亮的黑色半固體物質，氣孔較少。

堵塞物樣品加熱到120℃后，樣品處于熔融狀態，剛取出樣品時，用鑷子撥動，其質地柔軟，呈流動性很差的黏稠狀物質，表面有液化后形成的氣孔。

堵塞物樣品從120℃加熱到140℃過程中，產生了極其難聞的燒焦氣味。從干燥箱中取出該樣品，發現樣品呈完全熔融狀態，為黏稠狀黑色液體，其表面有少量的氣泡，較前面幾組實驗，氣泡明顯減少。

堵塞物樣品從140℃加熱到180℃過程中，產生了極其難聞的燒焦氣味，樣品外觀形態與140℃時基本一致。

2 堵塞形成機理

2.1 油管局部變徑點是堵塞物形成的有利場所

根據完井方式，堵塞物從地層進入井筒后，最先停留在井筒的水平段，然后進入油管，賦存在油管壁，最有可能在油管變徑位置黏附，形成井筒節流，而球座和球座芯上移最可能卡在坐封球的位置，加速井筒堵塞。從元壩102-1H連續油管實際探點來看，堵塞點位置為6460m，位于球座（6534m）上方74m，因此球座之上200m到井底是堵塞物堆積的主要位置。

2.2 高黏性有機組分是井筒堵塞形成的主要原因

當氣井生產時，儲層中存在的高黏性物質（瀝青、暫堵纖維、降濾失劑等）在井筒運移過程中，由于地溫梯度影響，運移過程中溫度降低黏度增大，在井筒內壁局部變徑點逐漸發生沉積，發生沉積后黏性物質在井筒內壁形成架橋。該黏稠性物質黏附與井筒后，捕獲地層中返排出的粒徑大小為80-280μm無機物（無機垢、酸溶物、礦物碎屑、暫堵纖維等），導致堵塞物逐漸變大，堵塞節流效應也逐漸增強。

2.3 頻繁調產、關井操作加速井筒分級節流堵塞

元壩氣田輸送工藝采用的改良的濕氣輸送模式，由于氣體中含有大量的硫化氫，對管線存在腐蝕，因此需要定期對管線進行清管涂膜，從而降低管道的腐蝕速率。定期的清管涂膜需要降低氣井的產量，因此氣井頻繁調產、關井作業，這些都是引起井筒激動的關鍵動作，井筒激動會改變井筒的流態，氣流中攜帶的堵塞物會階段性的發生運移→沉積→再運移→再沉積，油管中節流堵塞位置很可能不是一個點，而是分段沉積堵塞、逐級節流。

3 解堵劑研究

元壩氣田采用多級暫堵交替注入分流酸化工藝，前期酸化采用的閉合酸、膠凝酸、壓裂液、滑溜水的配方。元壩氣田氣井酸壓后返排率主體在70～80%，部分酸液滯留儲層，增加了儲層流體的復雜性。本解堵劑的研究主要是前期酸壓工藝和已有的解堵工藝基礎上進行解堵液體優化設計，以滿足不同堵塞類型井的解堵技術需要。

通過成分分析，堵塞物以瀝青質為主，在酸液體系配方中增加有機物解堵劑或者瀝青質清除劑，以溶解井筒瀝青質復合堵塞物及井筒附近的地層。開展活性劑和有機物降解劑優選，形成高效解堵酸配方。5%鹽酸+10%主乳化劑+0.4%助乳化劑+43%特效有機溶劑+0.1%有機鹽+10%互溶劑+4%高溫緩蝕劑+0.8%鐵離子穩定劑+0.1%消泡劑+水。解堵劑注入井筒，油接觸管壁，酸被隔離，防止了酸對管柱的腐蝕。

4 現場應用

元壩2X井自投產以來，已分別進行了四次常規酸化解堵，酸化規模分別是25m3、40m3、20m3、30m3，解堵后有效期最長為73天，最短僅28天。采用新研制的有機解堵劑+無機解堵劑+連續油管施工工藝，連續油管在6380m遇阻，反復開展上提下放、循環沖洗等均無法通過遇阻點。通過注入新研制的有機解堵劑，堵塞物迅速被溶解，連續油管順利下放至6438m（管柱底界6408m），成功解除井筒堵塞。氣井產量恢復到55×104m3/d左右，氣井油壓恢復到40MPa以上，截止目前已累計增產6000×104m3以上。

5 結束語

（1）通過堵塞物成分、來源分析，元壩氣田井筒堵塞物主要是由來自地層與入井液材料綜合形成，從而導致氣井段塞堵塞無法正常生產。

（2）采用多種方法分析堵塞物成分，并定量分析了堵塞物成分比例，考慮堵塞物中無機物與有機物所占比例，針對性研制了有機解堵劑，有效解除井筒復合型堵塞。

（3）研制的有機解堵劑、無機解堵劑配合連續油管施工，在元壩2X井進行了現場試驗，取得了較好的效果，為元壩氣田氣井穩定生產提供了有力的技術支撐。

參考文獻：

[1]李華昌，蔡鎖德，鐘曉風，等.元壩高含硫氣田采集輸系統常見故障判斷與處理[M].北京：中國石化出版社，2018.

[2]黎洪珍，等.氣井堵塞原因分析及解堵措施探討[J].天然氣勘探與開發，2010，33（4）：45-48.

[3]雷金晶，等.普光氣田井筒解堵新技術及應用[J].內蒙古石油化工，2012，22：89-91.

[4]張耀剛，等.氣井井筒有機解堵工藝技術的應用[J].天然氣工業，2009，29（2）：95-97.

[5]劉晶，普光高含硫氣井井筒解堵技術研究與應用[J].內蒙古石油化工，2016（Z1）：117-119.

[6]胡安平，楊春，戴金星，等.川東北高含硫化氫氣藏中儲層瀝青的特征[J].石油學報，2010，31（2）：231-236.

[7]黃文明，徐邱康，劉樹根，等.中國海相層系油氣成藏過程與儲層瀝青耦合關系——以四川盆地為例[J].地質科技情報，2015，34（6）：159-168.

[8]李平平，郭旭升，郝芳，等.四川盆地元壩氣田長興組古油藏的定量恢復及油源分析[J].地球科學，2016，41（2）：452-462.