新型陶瓷筛管介绍及其国内应用前景分析

目前国内高温高压含酸性腐蚀气体油气井出砂后,由于其高腐蚀、高冲蚀的环境使防砂面临严苛挑战,诸多带有金属筛管的防砂工艺难以长时间保证防砂有效性,并且修井费用非常高昂。针对此类油气井的出砂问题,国外3M公司开发了一种新型陶瓷防砂筛管,经实验测试和国外现场应用分析,该筛管有诸多优势:烧结陶瓷材料的硬度是钢的十余倍,试样在高温高CO_2分压中经长时间、高强度的冲蚀下几乎无损,证明陶瓷筛管具有优异的抗高冲蚀性能;陶瓷筛管在高温强酸溶液环境下的耐腐蚀测试中受腐蚀程度极小,拥有极强的耐腐蚀性能;陶瓷筛管防砂精度灵活可调、防砂效果好并且可以防止砂粒堵塞筛管,有利于气体流入且流入压降非常小;陶瓷筛管整体机械强度大,屈曲性能好,具有很好的可下入适应性,适用于各种主流井型。因此,新型陶瓷筛管凭借其优异的性能在国内油气田防砂领域具有广泛的应用前景。     

克深13区块完井工艺评价与优化

塔里木油田克深13区块属于超深、超高压、高温气藏,地层易漏易喷,需要大规模储层改造,完井工艺难度大。总结了塔里木油田高压气井完井工艺现状,根据克深13区块的地质条件和工程要求,对比评价了射孔-改造-完井联作的一次完井工艺和先射孔、后改造-完井联作的两次完井工艺。一次完井工艺射孔枪耐温耐压满足不了要求,且存在井筒堵塞、射孔枪砂埋、生产测试受限等问题。二次完井工艺存在替浆不彻底,导致井筒堵塞和储层伤害的问题。为了解决二次完井替浆问题,开展了可溶筛管二次完井工艺研究。该工艺可以满足全井筒替浆、储层改造、生产测试的要求,同时避免了井筒堵塞和管柱砂埋,且有利于后期修井打捞。     

出砂气藏水平井筛管冲蚀损坏机理及抗冲蚀能力的提高

为了解决出砂气藏水平井存在的筛管冲蚀问题,针对常用的多层滤网复合精密筛管,利用创新研制的水平井筒封闭空间筛管冲蚀模拟系统,开展了筛管冲蚀损坏机理及规律实验。实验结果表明,气体携砂条件下的多层金属滤网复合筛管冲蚀破坏分为保护罩正面啃噬以及侧向滤网冲蚀损坏2种机理。交错冲缝式的外保护罩正面抗冲蚀能力较强,但侧向抗冲蚀能力极弱。筛管金属滤网介质的冲蚀损坏速度约是外保护罩的2~3倍。另外,基于冲蚀机理提出了新型双层弧形交错互补冲缝的结构,研究构建了非均质气藏水平井高冲蚀风险位置识别方法,以及分级、分段提高全井段管柱抗冲蚀能力的优化设计。新型高抗冲蚀能力外保护罩在兼顾经济性的同时,为出砂气藏水平井的防砂管柱冲蚀问题提供了可靠易行的解决方案,一定程度上提升了天然气藏防砂管柱的服务期限和开发效果。     

气井生产管柱力学分析软件开发与应用

四川盆地元坝海相气藏具有超深、高温、高压、高产、高含酸性腐蚀气体的特点,气井测试管柱需要满足替浆、座封、改造、求产、压井等多种工况,完井投产管柱需要采用合金材质,完井测试管柱结构及施工参数设计是保证气井安全高效勘探开发的基础,针对元坝超深含硫气藏勘探开发施工特征,自主开发了气井生产管柱力学分析应用软件,自主软件与国外商业软件计算结果误差小于10％;通过在工区内推广应用自主软件,优化组合生产管柱结构,保证了元坝超深含硫气井安全快速测试,实现元坝气藏一期投产管柱优化降本,为元坝超深含硫气藏经济开发提供了技术保障.     

稠油井高温热采复合筛管研究及应用

热采技术已在渤海油田稠油油藏逐步应用。但是，稠油热采工艺引起的高温对筛管过滤精度的影响尚不明确。多元热流体对管材的冲蚀腐蚀严重，缩短了筛管的使用寿命，这对筛管性能提出了更高要求。通过筛管的微观结构分析及其挡砂机理研究，优化了筛管的过滤层，设计了新型高温热采复合筛管。通过理论计算分析和室内试验，得到在多元热流体条件下腐蚀冲蚀对金属网布力学性能的影响规律，及绕丝过滤体对过滤精度的影响程度。结果表明，高温对复合筛管过滤精度的影响较小，试验测得的高温复合筛管各项力学性能均合格。在NB35-2、LD21-2油田10余口热采井的实际应用中，复合筛管的耐腐蚀冲蚀性能、防砂效果良好，满足高温热采防砂要求。     

大庆深层气完井管柱CO2腐蚀防护技术

针对大庆深层气田具有埋藏深、温度高、产出气含CO₂的特点,且CO₂分压多在0.2 MPa以上,井下油套管处于严重腐蚀状态。通过室内高温高压腐蚀评价实验,探索出P110管材在中等温度（60¹00℃）条件下,局部腐蚀敏感性加强,出现明显的蚀坑形态。探索出在高温条件下13Cr-P110组合存在低电偶腐蚀,电偶腐蚀速率低于0.1 mm/a。并结合现场挂片腐蚀监测,建立了CO₂局部腐蚀速率三维发展模型,实现了局部腐蚀的定量计算分析。依据大庆深层腐蚀特征以及气井生产特征,兼顾气井安全与经济性,建立了全井13Cr、套管组配、缓蚀剂为主腐蚀防护技术,形成了3类6种完井工艺系列,保障气井管柱在10年生产周期内经济、安全生产。     

含CO2气井防腐工艺技术

CO₂ 腐蚀是世界石油天然气工业中常见的一种腐蚀类型，含CO₂气井的相关工艺技术直接关系着气井的质量与寿命，是气井安全、高效生产的基础。 为此，对我国几个不同类型含CO₂ 油气田的现场的CO₂ 腐蚀资料进行了调查、研究，分析了CO₂ 腐蚀给天然气生产带来的严重危害性，总结出在不同类型油气田中CO₂ 腐蚀的一般规律和不同区域CO₂ 腐蚀的特殊性；在对CO₂ 腐蚀的现象、特点、类型、机理以及腐蚀的影响因素研究的基础上，提出了含CO₂ 气井防腐工艺技术应着重解决好含CO₂ 气井的完井、生产管柱采用不锈钢或双金属复合油管、加注缓蚀剂等几种有效的防腐蚀措施。     

川西须家河组气藏气井CO2腐蚀机理分析

川西须家河组气藏属于高温、高压、含CO₂酸性气体的有水气藏,在气井开采过程中,发现部分气井管柱腐蚀严重,存在重大安全隐患,严重影响了气井正常生产,制约了川西上三叠统须家河组气藏的高效开发。为此,通过气井管柱腐蚀形貌特征与腐蚀产物组成分析,明确了川西须家河组气井腐蚀类型主要为CO₂腐蚀。通过井口挂片试验、室内腐蚀模拟实验及腐蚀分析软件模拟实验,研究了气井的腐蚀机理,结合川西须家河组气井腐蚀环境,分析了腐蚀的主控因素,根据正交实验数据极差分析,找出了各腐蚀因素对气井腐蚀速率的影响（从大到小排序为气井压力、温度、pH值、水气比、CO₂含量和流速）,并提出了通过提高气井管柱自身抗腐蚀性能或阻碍腐蚀介质与气井管柱接触（如涂层、表面处理、加注缓蚀剂等方法）来保护井下油管的腐蚀预防措施。     

新型热采筛管在海上稠油油田的应用

海上热采井井底温度达300℃,高温热应力加剧了出砂风险,筛管作为最后一道屏障,决定着热采防砂的成败。筛管在高温、腐蚀和强注强采恶劣环境下,易发生损坏导致油井出砂停产。针对海上热采井生产特点,研发了新型热采筛管。该筛管材质选用热稳定性强、耐腐蚀性和强度高的P110H-3Cr钢材;结构优化为7层,内外2层挡砂网精度外大内小,逐层过滤;特殊结构的导流外护套,减少高速流体冲蚀影响。新型热采筛管不仅具备较好的热稳定性能,而且提高了抗腐蚀能力。截至2015年12月,新型热采筛管已成功应用15井次,作业成功率为100%,单井产能提高2～3倍,未发生出砂及筛管损坏情况。该技术满足了海上油田热采防砂要求,为提高热采效果奠定了基础。     

基于气固两相流的割缝筛管冲蚀模拟研究

目前对气井中防砂筛管的冲蚀研究较少,在设计过程中主要采用经验法来选择筛管精度及气井的生产参数。采用计算流体力学(CFD)方法对气井中割缝筛管的单缝的内部流动规律进行分析,并引入 Tulsa大学冲蚀与腐蚀联合研究中心(E/CRC)提出的冲蚀模型,分析不同生产压差下割缝筛管缝隙的冲蚀特征及最大冲蚀量。结果表明:①筛管梯形缝口窄边处的流速最大,且冲蚀速率最大。随着生产压差增大,穿过筛管缝隙进入筛管内环空的粒子数增多。在流速激增的作用下,增大了粒子对筛管缝隙的冲蚀破坏程度; ②割缝筛管的冲蚀量随着生产压差增大而增加,两者呈指数关系; ③筛管的冲蚀区域主要集中于割缝的两端处,随着生产压差的增加,上端的冲蚀剧烈区域逐渐增大,但下端冲蚀的剧烈区域逐渐缩小。在气井的生产过程中合理设定生产压差,对于长效防砂及提高筛管的使用寿命至关重要。     

龙王庙组气藏高温高压酸性大产量气井完井难点及其对策

为了实现对四川盆地安岳气田下寒武统龙王庙组气藏的安全高效开发,减少因冲蚀、腐蚀、丝扣渗漏和完井工艺不合理等因素所导致的安全屏障失效和环空异常带压等问题,在分析该气藏完井主要技术难点的基础上,重点进行了完井方式优选、管柱材质实验评价与优选、管柱丝扣密封性能评价、井下管柱结构优化设计以及管柱抗冲蚀性能评价等方面的研究与现场试验。形成了一套适合于高温、高压、含酸性介质、大产量气井的配套完井技术:(1)优选了适合的完井方式、管柱材质和扣型;(2)形成了不同配产条件下的管柱结构;(3)制订了针对直井和斜井的完井工艺及完井过程施工质量控制措施。现场应用效果表明,该配套技术有效降低了大产量生产对管柱和井下工具的冲蚀以及射孔作业对生产封隔器密封性能的影响,提高了完井施工质量,对于减少后期生产过程中环空异常带压具有较好的效果。可为类似气田的开发提供参考。     

元坝气田超深酸性气藏完井投产关键技术

元坝气田是中石化继普光气田后在四川盆地发现的又一个千亿立方米级储量的大型气田,也是国内目前埋藏最深的海相碳酸盐岩酸性气藏。其主力储层上二叠统长兴组具有超深、高温、高含硫、富含CO_2、气水关系复杂等特征,完井作业面临的工程地质条件复杂,井型及完井方式多样,作业难度大。为此,中石化西南石油工程有限公司通过攻关研究及实践,形成了完井试气及地面控制、深度酸压改造、元坝超深小井眼井筒处理、微牙痕上扣及气密封检测、安全管控等一系列完井投产关键配套技术,攻克了气田开发过程中的管柱防腐、储层深度酸化压裂、高产测试、安全管控等世界级完井投产工程技术难题,成功应用近40口井,为该气田34×10~8 m~3天然气产能建设目标的完成提供了重要的技术支撑。     

塔里木盆地克深8超深超高压裂缝性致密砂岩气藏快速、高效建产配套技术

塔里木盆地克拉苏构造带上的克深8气藏是罕见的超深超高压气藏,具有产层埋藏深、高温超高压、断层裂缝发育、储层巨厚、基质致密、气水分布复杂等特点,评价、开发难度极大。为此,中国石油塔里木油田公司对该气藏储层裂缝精细描述和渗流机理进行了研究,持续开展复杂高陡构造地震资料处理解释、开发优化设计、安全快速钻完井、储层改造及动态监测等主体技术攻关,有效提升了该超深致密气藏的开发水平,在该类气藏的高效布井、快速安全钻完井、储层增产改造、高效开发优化设计等专业技术领域形成了22项开发特色配套技术。通过技术进步和创新勘探开发一体化管理模式,"十二五"后3年在克深8区块完成了区块评价及产能建设任务,实现了快速、高效建产,开辟了超深超高压裂缝性致密砂岩气藏开发的新领域,所形成的配套技术和工程地质一体化理念可为国内外同类型气藏的开发提供借鉴。     

油管内涂层防腐技术在塔中Ⅰ号气田的应用

塔里木盆地塔中Ⅰ号气田CO₂、H₂S共存,气井具有井深、高温、高压的特点,井筒腐蚀环境复杂。为此,依据塔里木塔中Ⅰ号气田实际的工况要求,对P110S抗硫油管+TC 3000C环氧酚醛树脂内涂层分别进行了模拟环境下附着力、抗拉伸、轧平、扭转等能力的试验,分析了内涂层在模拟环境下的性能。试验结果表明,内涂层的性能可以满足现场使用要求。目前该技术已在塔中Ⅰ号气田使用16口井,在现场应用时通过对油管涂层和下井作业进行检查,保证了涂层的安全下井。现场试验表明,抗硫油管内涂层防腐效果良好,能满足塔中Ⅰ号气田的防腐要求。     

长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术

为了解决长宁区块页岩气超长水平段水平井机械钻速低、钻井周期长和井下安全风险高等技术难点,通过理论分析和软件模拟计算,优化了井眼轨道,优选了钻井设备和套管下入方式,并制定了减振提速、防漏堵漏等降低和消减井下安全风险的技术措施,形成了长宁页岩气超长水平段水平井安全高效钻井完井关键技术。该技术在长宁区块3口超长水平段水平井进行了试验,3口井钻井和完井过程中均未发生井下故障,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了2.5%,钻井周期缩短了16.9%。这表明,该技术可以解决长宁区块页岩气超长水平段水平井钻井完井存在的技术难点,满足长宁区块安全高效钻井完井需求,可以在该区块进行推广。      

CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的扩容分析

低渗透碳酸盐岩气藏在开发后期为了提高气井产量,经常采用加压开采和水力压裂等技术,导致储层被水侵且含有大量微裂缝。因此,当CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气时,如何快速有效地注气驱水扩容和制定气水边界稳定运移的控制策略就成为低渗透气藏改建地下储气库扩容的关键问题之一。为此,建立了双重孔隙介质储层中注CO_2驱水的气水两相渗流的数学模型,以国内某裂缝性气藏改建的地下储气库为研究对象,主要分析了边缘气井注CO_2驱水扩容的气水界面的运移规律,并讨论了CO_2溶解、井底流压、注气流量、微裂缝参数等因素对储气库扩容时气水界面稳定性的影响。结果表明:(1)储气库采用"多注少采"的方式扩容时,扩容速度在第5周期达到最大值,随后逐渐降低;(2)CO_2在水中溶解度随储层压力而变化的特性有利于储气库扩容时气水边界的稳定;(3)定井底流压和定流量扩容时,适当地增大井底流压和中心区域气井的注气流量能有效提高储气库的扩容速度;(4)在高渗透率区域和裂缝—基质渗透率比值较大的储层区域,应适当地降低注气流量,防止因渗流过快造成气水界面的指进现象,同时应通过观察井严密监控气水界面的运移,以防止气体从边水突破逃逸或高渗透带见水或水淹。该研究成果为我国应用CO_2作为低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的驱水扩容提供了技术和理论支持。     

高酸性气田聚合物—甲酸盐封隔液的室内实验研究

四川盆地普光、罗家寨和元坝等高酸性气田的开发是一个世界级难题。在高温、高压、高含H₂S和CO₂气井生产过程中,需要向油管与套管的环空中注入防腐能力强的封隔液来防腐,以保证油管、套管及井下工具能够安全工作。该封隔液必须抵御酸性天然气的侵入而保持防腐性能稳定,一旦与储层接触也不损害储层。为此,通过大量的室内实验,研制出了聚合物—甲酸盐盐水封隔液体系。该体系以NaCOOH和KCOOH为加重剂,体系密度可达1.45 g/cm³;用黄原胶（XC）和复配聚阴离子纤维素（PAC）来调节流变性并降低滤失量;用抗高温保护剂HTS来进一步提高聚合物的抗温能力。通过72 h的高温高压含H₂S和CO₂天然气侵入实验,评价了该封隔液对G3、N80和TP110SS等3种钢材的腐蚀防护效果,结果表明钢材的腐蚀速率均低于0.076 mm/a。结论认为：该封隔液体系具有密度范围宽、抗温性好、防腐能力强、保护储层效果佳以及能够在井下环空长期稳定等优点,具有推广应用价值。     

重力分异和非均质性对天然气藏CO2埋存的影响——以中国南方ＸＣ气藏为例

在含CO₂的天然气藏中实施CO₂长期稳定埋存并提高天然气采收率,实现CO₂的规模化综合利用,具有重大的现实意义。为此,以一个真实的含CO₂浅层废弃气藏为埋存靶场,运用数值模拟方法,设计了纵向非均质气藏剖面模型,用于研究气藏储层在正韵律、反韵律以及复合韵律条件下气体运移对超临界CO₂稳定埋存的影响,并重点研究了重力分异和地层非均质性条件下的流体运移规律。结果表明：不同韵律剖面模型在注超临界CO₂埋存及开采剩余天然气过程中,作为反韵律的目标气藏注超临界CO₂埋存过程在生产井突破最晚,吸入的超临界CO₂量最大,天然气累计采出量最多,其超临界CO₂埋存潜力相对最大;重力分异可引起超临界CO₂与天然气之间产生非平衡态相的分离,天然气向气藏高部位运移,CO₂最终趋向于形成“超临界CO₂垫气”,可以很稳定地沉积在气藏下部形成“垫气”埋存。该成果为实现CO₂减排、降低CO₂捕集与埋存技术（ＣＣＳ）成本提供了技术支撑。