连续油管气举排液技术在泰国A区块的应用_王圣涛.pdf

收稿日期:2 0 2 1-1 1-1 3作者简介:王圣涛(1 9 8 5-),男,四川宜宾人,工程师,本科,主要研究方向:试气工艺。连续油管气举排液技术在泰国A区块的应用王圣涛,龙安杰,申 超,马庆阳(陕西延长石油国际能源化工有限公司,陕西 西安 7 1 0 0 0 0)摘要:泰国A区块自2 0 1 3年至今完成6口探井,其中2口4层开展了试气作业,区内储层致密,产能较小,酸压残酸返排效率低,影响试气结果。优选效率更高的排液方法,是试气作业成功和推动下步深化勘探的关键点之一。泰国A区块前面2层试气作业采用常规液氮气举排液技术,排液效果不理想,后面2层试气作业改用连续油管液氮气举排液技术,排液效率明显提高,最终取得较好的试气结果。连续油管液氮气举排液技术在泰国A区块勘探实践中具有较高的应用价值,但也存在成本过高的问题。参考国内致密气田制氮车连续油管排液作业的施工成本和效果,泰国A区块如果采用,可以降低成本的同时,提高排液效率,是成功开展稳定试气求产的关键。关键词:连续油管;试气;气举排液中图分类号:T E 3 5 5.3 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 2)0 3-0 0 6 6-0 41 前言常用的排液方法的有:抽汲排液和气举排液等工艺方法。油井抽汲排液成本更低,但是抽汲深度相对较浅,在深井中不能够使用,还具有排液速度慢,计量不准确,安全性差的缺点,而且对气井进行抽吸作业在大部分油气田是禁止的。气举排液相对安全高效,已经在国内外广泛应用,连续油管应用技术已经比较成熟,连续油管气举排液在国内外油气田的勘探开发作业中逐渐普及,具有良好的施工效果和经济效益。连续油管在起下管柱时效率更高、更安全,更适用于水平井等特殊井型,连续油管下深可以达到大多数深井施工要求,可根据现场情况灵活控制注气深度和排量,排液效率高,保护储层,施工安全,因此连续油管排液方式逐渐开始取代传统的排液方式1。泰国A区块位于泰国呵叻盆地中部,是天然气风险勘探区块,属特低孔特低渗碳酸盐岩储层,不含硫化氢,产能低2。A 1层和A 2层在试气过程中排液效率低,积液长时间大量滞留地层造成水锁严重,试气结果不理想。所以在试气作业中提高排液效率,缩短积液浸泡时间,保护储层,是取得试气突破,推动A区块进一步深化勘探的关键。2 连续油管气举排液技术2.1 工艺原理连续油管气举排液工艺一般通过液氮泵或者制氮车实现气举,连续油管制氮车排液工艺是将连续油管下入常规油管中,至设计深度,再由制氮车现场对空气进行压缩和制氮,向连续油管内注入高压氮气;连续油管液氮排液工艺是利用液氮泵将液氮罐中的液氮泵入连续油管中。施工过程中井筒积液排出,液面下降,调节连续油管下深继续气举,不断降低井筒液面,以达到排液试气的目的。根据实际情况,可选择边下入边注氮气或者下到预定深度后再注氮气的方式。气举排液施工过程中,井筒积排出,液面下降,液柱压力减小,井底压差逐渐增大,当压差大到一定程度,地层流体就能实现以稳定的流速进入井筒,这时就可以停止注氮,结束气举排液施工,将连续油管起出井筒,地层自身的能量可以使油气井连续产出地层流体。排液结束后,油气井可以进入稳定的生产状态,实现稳定求产。2.2 工艺流程泰国A区块A 3层和A 4层采用的是液氮泵车连续油管排液技术,液氮泵车的主要组件是:液氮泵、高压柱塞器、液氮蒸发器、液氮罐等,液氮罐存66 内蒙古石油化工2 0 2 2年第1 1期 储制备好的液氮,不需要现场制氮。工艺流程是:连续油管车将连续油管下入常规油管内,下至设计深度后连接好连续油管车和液氮泵车。液氮泵车通过高压柱塞泵给液氮罐内液氮加压,再通过液氮蒸发器使高压液氮蒸发,注入井内的连续油管中。蒸发后的高压氮气通过连续油管底部,从井内常规油管和连续油管的环空推动井内积液返出地面(见图1)。图1 液氮泵车连续油管气举排液工作原理图 另外,国内普遍采用的技术还有制氮车连续油管气举排液技术,工艺流程是:连续油管车将连续油管下入常规油管内,制氮车以空气为原料,去除氧气等,制出相对纯净的氮气,给氮气加压,连接制氮车和连续油管车后,氮气进入连续油管,并携带井筒内积液从连续油管和常规油管的环空排出。(见图2)。图2 制氮车连续油管气举排液流程图 制氮车现场制氮的过程为:喷油螺杆空气压缩机组将空气进行压缩、冷却等处理后,由空气处理装置去除空气中的油、水杂质,调节温度,直至压缩后的空气达到恒温、洁净、干燥的要求,然后进入膜分离制氮装置中,空气中的氧气及少量的水、二氧化碳等杂质透过膜的速度相对较快,进人膜的另一侧被富集,分离出的富氧空气收集后排入大气;而由于氮气透过膜的速度相对较慢,则留在了膜组的出口附近,然后被收集,被收集的氮气出口压力损失非常小,保持压缩时的高压状态,可直接使用,注入井筒内。目前的大多数制氮设备可以利用空气制出纯度达到9 5%的氮气,最高的可以制备9 9.9%的纯氮,完全满足气举施工需要1。2.3 工艺特点制氮车连续油管氮气气举排液技术和液氮泵车连续油管排液技术具有类似的工艺特点,适应性强都很强,可以在直井、斜井和水平井中施工,下达深度至少可以超过4 0 0 0 m以上,能满足大多数深井施工需要,注气速度和注气深度可以根据需要灵活掌握,安全性更好,连续油管减小了流体的有效流通面积,提高了流体流动速度,增强氮气的携液能力3。提高排液效率,可以最大程度的降低残酸对储层的污染4。两种工艺的特点对比如下:制氮车连续油管气举排液工艺直接利用空气制氮,原材料不需要费用,获得氮气的成本更低,并且可以通过制氮车连续大量生产氮气,满足持续排液的需要,缺点是由于制氮车的工作压力通常相对液氮泵车的工作压力要小,氮气的排量也就更小,所以制氮车连续油管气举排液工艺的最大掏空深度相对较小。液氮泵车连续油管排液工艺需提前准备氮气,还需要需将氮气压缩成液氮以方便运输,获取液氮的成本更高,由于液氮罐高压,运输和存储过程有一定的安全风险。3 现场应用分析3.1 连续油管液氮气举排液与常规液氮气举排液现场应用根据泰国A区块2 6块岩心样品物性数据可知,其孔隙度和渗透率的分布范围集中,数值偏低。孔隙 度 分 布 范 围 在0.2%2.8%,平 均 值 为1.3 1%,岩心样品孔隙度全部小于3%,其中近一半样品的孔隙度不超过1%;渗透率分布范围为0.0 0 11 4.9 31 0-3m2,平均值1.4 81 0-3m2,岩心样品渗透率多数 小于0.0 1 1 0-3m2,0.11 01 0-3m2的样品占1 9.2 3%,大于1 01 0-3m2的样品仅占3.8 5%,整体表现为特低孔、低-特低渗储层2。根据区块内6口井岩心样品压汞测试,毛管压力曲线特征徘驱压力较低,0.82 MP a,平均值1.6 MP a,平均喉道半径为0.3 10.1 1 6m,平均值0.2 1m,属于微细喉,喉道分布具有细歪度。76 2 0 2 2年第1 1期王圣涛等 连续油管气举排液技术在泰国A区块的应用细小的孔喉半径,毛管阻力大,不利于残酸返排,细小的地层通道也更容易被污染堵塞。泰国A区块A 1层和A 2层试气井段分别为3 3 8 5.6-3 4 1 2.9 m和3 5 2 0.5 m-3 5 4 1.8 m,试气层位为呵叻盆地二叠系P h aN o kK h a o组碳酸盐岩储层,岩性致密。综合考虑既要保证一定排液效果,又要控制施工成本,A 1层和A 2层试气排液采用常规油管液氮气举法,从环空泵注氮气气举。A 1层酸压总液量4 9 1方,伴注液氮3方,酸压后自喷返排残酸1 9 1.8 1方,返排率4 0.4 7%,之后用液氮泵车多次气举,总共消耗液氮3 0方,返排残酸2 1方,排液时间2 1天,最终返排率4 3.3 3%。A 2层酸压总液量5 1 6方,伴注液氮6.3方,酸压后自喷返排残酸2 6 6.5 5方,返排率5 1.6 6%,之后用液氮泵车多次气举,消耗液氮2 6方,返排残酸3 2方,排液时间3 2天,最终返排率5 7.8 6%,见表1。这两层由于产能小,长时间排液不畅,均未能实现稳定连续产气,未求得稳定产量。泰国A区块A 3层和A 4层试气井段分别为3 4 9 0-3 5 0 4 m和3 3 8 2-3 3 9 9 m,考虑到地层产能小,岩性致密,考虑前两层试气排液效果不好,对试气结果造成不利影响,决定在A 3和A 4层试气作业中,采用效率更高的连续油管排液作业。由于泰国石油工业现状,市场上没有制氮车,所以采用了液氮泵车连续油管排液。A 3层酸压总液量4 9 3方,伴注液氮6.0方,酸压后自喷返排残酸2 0 7方,返排率4 1.9 9%,之后用液氮泵车配合连续油管多次气举,排量1 0 0-1 5 0 L/m i n,共消耗液氮3 5方,返排残酸1 1 3方,排液时间3 1天,最终返排率6 4.7 1%。A 4层酸压总液量6 4 8方,伴注液氮7.2方,酸压后自喷返排残酸3 2 1方,返排率4 9.5 4%,之后用液氮泵车多次气举,排量1 0 0-1 5 0 L/m i n,消耗液氮2 1方,返排残酸1 5 6方,排液时间2 8天,返排率7 3.6 1%,见表1。最终A 3层未能求得稳定产量,A 4层排液效率较高,最终实现连续稳定产气,求得稳定产量,标志着泰国A区块勘探取得了实质进展。表1 泰国A区块试气排液数据表试气层试气深度(m)厚度(m)液氮(m3)酸压液量(m3)返排液量(m3)返排率A 1层3 3 8 5.6-3 4 1 2.92 7.33 04 9 12 1 2.8 14 3.3 3%A 2层3 5 2 0.5-3 5 4 1.82 1.32 65 1 62 9 8.5 55 7.8 6%A 3层3 4 9 0-3 5 0 41 43 54 9 33 2 06 4.7 1%A 4层3 3 8 2-3 3 9 91 72 16 4 84 7 77 3.6 1%由于泰国石油工业不发达,特别是陆上油气田数量少、规模小,大部分地区处于前期勘探阶段,试气和开发方面的设备市场不成熟。由于连续油管和液氮设备应用较少,市场上设备租用价格和液氮价格都很高,泰国当时液氮价格为1 0 0 0 0美元/方,还需要3 6 0 0美元/天的液氮泵租金,连续油管设备租金1 0 0 0 0美元/天,试气排液施工成本过高,经济效益较差。尽管连续油管液氮排液工艺在泰国A区块的应用非常关键,但由于施工费用太高,在后续勘探施工中广泛采用也存在较大困难。3.2 结果分析泰国A区块储层致密,产能低,毛管力作为排液阻力较大,地层压力作为排液动力较小,造成排液困难。A 1和A 2层采用常规油管液氮排液工艺,费用相对较低,但排液效率较低,积液浸泡造成水锁严重,阻碍了地层天然气进入井筒,试气作业过程中气井始终不能依靠自身能量连续稳定产气,严重影响试气效果,证明该工艺在本区块试气排液施工中不能够采用。连续油管液氮排液工艺排液效率更高,能更加快速的排出井筒积液,增大返排压差,减少了压裂液对地层的浸泡时间,减轻地层水锁5。在A区块实际应用中,排液时间差不多的情况下,A 3层和A 4层的最终返排率比A 1层和A 2层高约2 0%左右,可见,连续油管液氮排液技术对提高试气排液效率和最终的返排率起到了比较明显的作用。对比A 3层和A 4层,A 4层比A 3层有更高的排液效率和最终返排率,最终只有A 4层求得稳定产量,A 4比A 3层取得了更好的试气效果。这也证明了在A区块提高试气排液效率和最终返排率是试气求产成功的关键因素。在泰国A区块特低孔特低渗、低产气层的试气86 内蒙古石油化工2 0 2 2年第1 1期 作业中,压裂液返排效率整体较低,地层容易受到压裂液浸泡污染,采取常规排液技术不能适应地层情况。而只有采用连续油管气举排液工艺,避免积液长期浸泡地层,减轻水锁对地层的污染,更好的保护储层,才能成功试气求产,是必须要采用的。在泰国A区块连续油管液氮排液作业工艺的缺点是施工成本相对较高,在区块内大范围应用该技术没有经济效益。在后续工作中,必须进一步改进工艺,探索排液效率更高,成本更低的试气排液方法,才能有力推动A区块的进一步深化勘探和后期大规模开发。参考国内相关技术应用情况,制氮车连续油管气举排液技术在国内低孔低渗气田中应用更加广泛,例如内蒙古的苏里格气田和陕北地区的延长气田,都已经普遍采用,在致密气层的试气实践中取得了良好的施工效果和经济效益。相对液氮气举排液技术,其优点是不需要购买价格较高且存在运输风险的液氮,而制氮车现场制氮运行费用较低,陕北和内蒙古地区制氮车施工费用每3天5 0 0 0 0元人民币以内,连续油管使用费为2 0 0 0 0-3 0 0 0 0元/天,而且制氮车可以不受原料限制,长时间连续制氮气举,适用于排液效率较低的井,既大大提高了排液效率,又能有效控制作业费用。泰国A区整体排液效率低,排液施工时间长,使用氮气量较大,气举设备租赁费用和液氮购买费用高。这种情况比较适合采用制氮车气举排液,如果区块能够进一步深化勘探和大规模开发,可以考虑从国内购买引进制氮车,将有效降低气举排液施工成本,同时保证试气求产成功率。随着泰国石油工业不断发展,各陆上油气田普遍进入开发阶段,石油装备市场会越来越完善,连续油管的租用费也有逐步降低的趋势,制氮车今后必将在泰国市场中普及应用,租赁和购买都会更加方便,A区块试气排液费用会控制在更加合理的范围内,连续油管气举排液技术将会在A区块得到广泛应用和推广,对后续深化勘探和大规模开发起到关键的推动作用。4 结论4.1 连续油管气举排液技术,安全可靠,井筒内排液通道更小,气体流速更快,排液效率更高,提高最终返排率,可以有效增大排液压差,减轻地层水锁,保护储层,有利于实现气井连续稳定产气,提高试气稳定求产成功率。4.2 在泰国A区块特低孔特低渗储层试气作业实践中,液氮泵连续油管排液技术相对常规气井排液技术更有优越性,最终返排率高,更能满足特低孔、特低渗的地层对排液效率的要求,对A 4层试气项目成功稳定求产起到了关键作用。4.3 由于泰国石油工业现状,目前连续油管液氮排液技术相对于常规排液技术施工成本高数倍,经济效益较差,该技术在泰国A区块难以进一步推广应用,必须考虑进一步优化排液工艺,大幅降低施工费用。4.4 从国内特低孔、特低渗气田排液技术应用情况看,制氮车连续油管气举排液技术已经比较成熟,试气排液效果较好,施工成本也更低,值得借鉴。泰国A区块如果采用制氮车配合连续油管气举技术,将大大降低试气排液成本,同时提高排液效率,必将在泰国A区块得到推广应用,有利于推动区块的进一步深化深化勘探和后期大规模开发。参考文献1 邓丹,赵卫军.制氮车连续油管气举排液技术在苏里 格 气 田 的 应 用 J.石 油 化 工 应 用,2 0 1 2,3 1(9):3-4.2 杨超辉,王圣涛.呵叻盆地H区二叠系P h aN o kK h a o组碳酸盐岩储层特征研究J.地下水,2 0 2 0,4 2(2):3-4.3 伍晓妮.连续油管液氮排液技术在苏1 0-3 0-3 8 H井的应用J.石油地质与工程,2 0 1 2,2 6(2):2-3.4 司志梅,李爱芬,郭海萱,等.致密油藏压裂液滤液返排率影响因素室内实验J.油气地质与采收率,2 0 1 7,2 4(1):4-5.5 张奉喜.连续油管气举排液技术在滩海石油勘探开 发 中 的 应 用 J.钻 井 液 与 完 井 液,2 0 1 1,2 8(0 z 1):4 8-5 0.96 2 0 2 2年第1 1期王圣涛等 连续油管气举排液技术在泰国A区块的应用