天然氣新井投產工藝技術優化研究

摘要：受井身完整性差、儲層污染、漏失嚴重及高溫高壓等問題，L油田天然氣井投產成功率低，生產效果差，為此開展投產工藝技術優化研究，包括建立氣井完整性評價體系、加強鉆完井設計監督、優化管柱設計與井口選型、優選壓裂投產一體化技術以及研制重晶石污染解堵技術等，現場應用取得較好效果，可為同行提供借鑒經驗。

主題詞：天然氣 新井投產 工藝技術 優化研究

1概況

L油田發育多套含油層系，其主力開發氣層為沙河街組沙一段，氣層埋深1400～1650m，儲層性質呈現低孔低滲特征，平均孔隙度10.5～12.5%，滲透率12.5～23.6mD，共有天然氣井575口，開井75口，日產氣28.4萬方，年產氣1.05億方。

2新井投產中存在問題

隨著國家對天然氣需求量日益增加，“十四五”期間，L油田天然氣產量規模將大幅度上升，但近年來，新井投產過程中面臨井身完整性差、機械鉆速低、儲層污染、漏失嚴重及高溫高壓等問題，影響投產成功率，難以保證氣井后續生產效果。

以L11井為例，完鉆井深4428m，鉆井周期198天，投產中存在問題主要有5方面，一是鉆井過程中，發生多次井漏，機械鉆速低，平均值僅為5.6 m/h;二是技術套管未回接至地面，導致管柱在過懸掛器臺階時出現工具損壞、下入困難等問題;三是套管未采用氣密扣，水泥未返至地面，固井質量多處不合格;四是沒有系統的高壓氣井完整性評價及生產管柱設計體系;五是壓裂投產工序多、費用高，頻繁壓井導致壓井液污染儲層。針對上述問題，有必要開展天然氣新井投產工藝技術優化研究，為新井順利投產及生產效果穩定奠定基礎。

3技術對策研究

3.1加強鉆完井設計監督

建立天然氣井后評估制度，形成以保障鉆完井安全、井筒完整性為原則的標準井設計模板，在防漏/塌/噴、套管回接、固井等關鍵節點，加大技術支持與監督力度，優化鉆井技術及水力參數、強化井眼軌跡控制等，實現全井段安全高效提速。以L13-6井為例，完鉆井深5156m，鉆井周期83天，平均機械鉆速11.4m/h，與L11井相比，提高5.8m/h。

3.2 建立氣井完整性評價體系

根據《高溫高壓及高含硫井完整性設計準則》開展井完整性評價，建立合適的完整性評價方法，包括井屏障組成、井口抬升分析、環空壓力分析評價及井筒監控方案等，并配套井下電視、管柱檢測等技術，確保套管、油管、井口等安全可控。

3.3 優化管柱設計與井口選型

對生產管柱參數優化設計，包括下深、管徑、材質、沖蝕流量、臨界攜液流量等，建立不同油管尺寸在不同壓力下沖蝕流量，以外徑為73mm油管為例，在地層壓力30MPa時，沖蝕流量為60萬方/天。同時明確不同壓力下臨界攜液流量，以井底壓力10MPa為例，最低日產氣量為1.5萬方。采氣井口選型主要包括壓力、溫度、通徑、材料級別等，以材料級別為例，主要根據H2S和CO2分壓值確定腐蝕性（表1），選擇合理的采氣井口材質。

3.4 優選壓裂投產一體化技術

針對深層氣井壓裂和完井需要2套管柱且易造成儲層污染嚴重問題，引進試驗直井和水平井壓裂投產一體化管柱，實現改造后不壓井快速投產，利用一趟管柱完成壓裂與投產兩道工序，有效減少儲層傷害，提高深層氣井投產效率。對于直井，一體化管柱具有耐高壓（90MPa）、耐高溫（160℃）、耐CO2長期浸蝕特點，可承受耐砂量400m3沖蝕，實現8層段壓裂、試氣和生產;對于水平井，封隔器內通徑由60mm提高至71mm，膠筒采用“支撐環+橡膠”雙層結構，耐壓70MPa，耐溫150℃，可實現13段壓裂、試氣和生產。

3.5 研制重晶石污染解堵技術

根據金屬螯合機理，針對鋇離子研制了螯合能力強、成本低、螯合物穩定的解堵體系，可實現堵塞物浸潤、滲透、溶解，并最終形成穩定的重晶石水溶液，有效解除地層堵塞，恢復氣井產能。具體技術指標包括：溶失率≥40%，1L解堵劑溶失量≥8.0g，對管柱的腐蝕性≤1.2g/（m2·h），成本低，照比同類藥劑降本20%。

4現場實施效果

在上述技術對策指導下，L油田2020年部署實施直井25口，平均單井完鉆井深5050m，鉆井周期80天，平均機械鉆速11.2m/h，采用壓裂投產一體化管柱實施壓裂投產，投產成功率100%，井筒完整性較好，未出現生產管柱及井口管線腐蝕問題，平均單井初期日產氣8500方，目前日產氣7200方，階段累產氣0.6億方，生產效果較好。

5結論

（1）L油田新井投產過程中面臨井身完整性差、機械鉆速低、儲層污染、漏失嚴重及高溫高壓等問題，影響投產成功率，難以保證氣井后續生產效果。

（2）開展新井投產工藝技術優化研究，指導2020年25口新井投產，取得較好效果

（3）本文在天然氣井投產工藝技術取得的成果和認識，可為其行提供借鑒經驗。

參考文獻：

[1]李利華等. 蘇10區塊新井投產初期地面工藝優勢[J]. 內蒙古石油化工.2018，44（12）.

[2]鞏志榮.超深天然氣井的測試實踐與分析 [J].天然氣工業. 1989（06）.

作者簡介：

徐井潮，男，1979年12月出生吉林，漢族，助理工程師，2012年畢業于中國石油大學（北京），現于遼河石油勘探局有限公司石油化工技術服務分公司從事天然氣田水淹井挖潛增產工作。