井下作业试气工艺技术认识.doc

常规试气工艺技术认识

摘要
试气作业是钻井到气田开发之间极为重要的工序。试气作业就是利用一套专用的设备和适当的技术措施，降低井内液柱压力（或进行射孔），使产层内的流体流入井内并诱导至地面，然后对井下气层进行直接测试，并取得有关地层油、气、水层产能、压力、温度和油、气、水物理性质资料的工艺过程，试气作业目的可概括为“预探试气找气流，详探试气分层求产，开发试气查效果”。因此，此工艺过程的成败关系到人们对基本天然气地质条件的认识，关系到前期的投入是否能够获得丰厚的效益产出，关系到新、老气区的评价认识。长庆油田所处鄂尔多斯盆地，是有着“磨刀石”之称的三底气藏，属于特低丰度气田，气田产能的开发难度较大。由于这个特点,一般单井试气工艺技术流程为:搬迁安装 通洗井 射孔 压裂、酸化 排液求产 气井“一点法”测试求产 完井。对于单井多层的预探井，要对上气层段进行试气工作，则必须要对下段气层进行压井、打桥塞后，方能对上层进行一般的试气作业；对单井多层的开发井一般进行机械分层合压，合层测试求产。
关键词：试气 工艺技术 压裂 酸化 测试求产

1、试气工艺技术
1.1试气工艺技术概述
试气工艺就是对确定的气层，利用一套专用的设备和方法，降低井内液柱压力，诱导地层中的流体流入井内并取得流体产量、压力、温度、流体性质、地层参数等资料，为确定气田的工业价值、计算储量、合理开发气田提供可靠依据的工艺过程。试气是认识气层的基本手段，是评价气层的关键环节，是对油、气、水层做出决定性的结论，其主要任务是：
1）探明新区、新构造是否有工业性油气流；
2）查明油气田的含油气面积和油水或气水边界，以及油气臧的产油气能力、驱动类型；
3）验证储层的含油、气情况和测井解释的可靠性；
4）通过分层试气取得各分层的测试资料及流体性质，为计算产层油气储量和编制开发方案提供科学的依据。
2、试气工艺技术
在石油天然气勘探过程中，为了进一步认识和评价油、气层，为油气田的开发提供可靠的科学依据，必须对油气层进行试气工作，按照试气工艺流程一个步骤一个步骤地按质按量在去完成。

2.1搬迁安装
在试气开始之前各种专用设备及生活设施必须到位，以保证施工的硬件设施。搬迁前向所在的项目部调度室落实搬迁车次，试油队协助现场调度保证搬迁路线的畅通无阻，确定施工水源，保证施工用水的水质。搬迁时试油队必须指定干部统一指挥，做到安全施工、文明生产，不留一钉一木为合格。各种车辆在搬迁过程中，货物必须捆紧，本着安全第一，易装易缷的原则，确保运输过程中货物不发生移动，并尽可能做到每车都有专人押送。搬迁到位后，营房、大罐的摆放要以井口为中心，统一摆放，并把井场划分为施工区、生活区两大块，标上各种标志牌，井口附近堆放2-4 m3消防砂，严禁烟火。营房、储油罐要接地，并定期灌注盐水。
基础坑、绷绳坑的尺寸

(1) 基础坑
基础坑的标准长×宽×深：4.0×2.0×1.2 m，且井口中心到基础中心的距离为2.8 m。
（2）绷绳坑
1) 前绷绳坑的标准长×宽×深：1.0×0.6×1.8 m；
2）后绷绳坑的标准长×宽×深：1.2×0.8×2.2 m；
所有的绷绳坑的底部在水平方向挖0.2-0.3 m的水平小洞。用长8m以上的7/8″钢丝绳为地扭绳，地扭绳打个猪蹄扣绑在长1.6m左右的21/2″的地扭绳上，地扭插入水平小洞平放在坑底并用水泥、砂子、石头以1：3：5的比例浇灌固定。
2.2通洗井
搬迁完毕及设备就位后，就要进行通洗井作业，通洗井作业是试气作业的关键，因为通洗井质量的好坏直接关系到下一步工作的好坏及地层的污染情况，在施工时不能粗心大意。必须把这一环节工作做到位。
2.2.1通洗井的目的及作业程序
通井的目的一是清除套管内壁上粘附的固体物质，如钢渣、毛刺、固井时残留的水泥；二是检查套管通径及变形、损坏情况；三是检查固井后形成的人工井底是否符合试油要求；
四是调整井内的压井液，使之符合射孔要求。
通井时详细阅读地质方案和施工设计，了解人工井底，套补距及气层套管等状况，并按照施工设计选好通井规（通井规外径小于套管内径的6-8 mm，长度不小于1.53 m）、通管规，反复量好油管，并做好记录。通井管柱自下而上的结构依次为尾管、通井规、油管。通井时要平稳操作，下放管柱的速度控制在10-20 m/min，下到距设计位置或人工井底100 m时下放速度不得超过5-10 m/min，当通到人工井底悬重下降到10-20KN时，重复两次。再调整好洗井钻具，要求洗井钻具位置与通井位置之差不大于3.0 m。通井过程中如果遇阻，悬重下降不能超过20-30KN，并平稳活动管柱，严禁猛敦、猛放及猛压。
通井时录取的资料有：通井规的外径、长度、通至深度、通井过程中遇阻、遇卡深度及有关数据、调整后的洗井钻具位置。
洗井的目的是为了井筒的干净，清除套管内壁上粘附的固体物质，以便下一步的施工；同时调整井内压井液使之符合射孔要求，防止在地层打开后，污水进入地层造成地层污染。
洗井时按设计要求将钻具下到预定深度，配好洗井液并准备2倍于井筒容积的洗井液，洗井一般为反循环洗井，要求排量大于600L/min，循环两周以上，洗至进出口水色一致为合格，合格后正替优质射孔液15-20 m3。洗完井进行井筒试压25.0MPa，30 min后降幅在0.5MPa之内为合格。同时要对防喷器、简易井口进行试压。
洗井时录取的资料有：洗井时间、洗井方式、液性、泵压、排量、入井液量、返出液量、正替优质射孔液数量及返出量、试压情况等。

2.3射孔作业
2.3.1射孔作业的目的及作业程序
射孔目的
射孔的目的是为了沟通地层和井筒，产生流体流通通道。射孔分为正压射孔和负压射孔两种方式，这是按射孔时井筒内到射孔段中部的静液柱压力与射孔段地层压力之比来区分的。
射孔的作业程序
洗井试压合格后，实探人工井底起钻；射孔前根据《施工设计》、《地质设计》、射孔队的《射孔通知单》认真核对射孔层位、射孔深度，确保准确无误；射孔前座好防喷器并有专人坐岗观察井口溢流情况；射孔作业要求在白天进行，当发射率低于80%时，要求采取补射措施；射孔时记录井内液面深度，射后及时观察油气显示及外溢情况，若出现井涌、井喷等现象，应尽快提出井内的电缆及射孔枪，若情况紧急应立即切断电缆关闭井口防喷器，严格按井下作业井控八项管理制度执行。
射孔应录取的资料有：射孔时间、射孔层位、射孔段、射孔方式、枪型、弹型、孔密、应射孔数、实射孔数、发射率、射后情况、射前压井液情况。

2.4气井酸化、压裂
2.4.1气井酸化
酸化作业对长庆油田下古马家沟组碳酸盐岩气层的增产起到了非常好的效果，随着长庆油田的开发和科学技术的进步，酸化作业水平也取得了较大的发展，特别是近几年，酸化技术水平日益提高，我们采用了普通酸酸化、降阻酸酸化、稠化酸酸化、变粘酸酸化、前置液酸压及多级注入酸压等，并取得了一系列可喜的成效。
酸化钻具必须严格按《酸化施工设计》要求进行，下钻要严格控制速度在5-10 m/min，遇阻时不能强行加压，严防封隔器受损。单上封酸化时钻具结构自下而上为：Φ93.2 mm喇叭口+Φ28-38mm滑套节流器+27/8"油管2-4根+Y344-148封隔器+KDB-146×60水力锚+27/8"油管至井口。喇叭口位置控制在射孔段顶界以上10-20m，封隔器必须避开套管节箍位置。
录取的资料有：喇叭口位置、直径、滑套节流器位置、封隔器位置、水力锚位置、油管根数、并绘制钻具结构图。
酸化的施工步骤是按下面这个流程：高低压管线的连接 冲管线 试压 洗井 低压替酸 坐封 高压挤酸 投钢球 顶替 关井反应。
酸化施工录取的资料有：施工时间、施工方式、层位、井段、排量、最高压力、工作压力、停泵压力、入地液量、酸量、入地总液量、伴注液氮、关井时间（油压、套压）等。

2.4.2气井压裂
长庆油田的压裂技术多为水力压裂。水力压裂是国内外油气田勘探、开发领域中的一项重要增产措施，是利用地面高压泵组，以超过地层吸收的排量将高粘液体泵入井内，在井底产生高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石扩张强度后，就在井底产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入地层，使裂缝继续延伸并在裂缝中充填支撑剂，停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在在层形成足够长的有一定导流能力的填砂裂缝，从而实现增产的目的。
压裂钻具必须严格按《压裂施工设计》要求进行，下钻要严格控制速度在5-10 m/min，遇阻时不能强行加压，严防封隔器受损。单上封压裂时钻具结构自下而上为：Φ93.2 mm喇叭口+Φ28-38mm滑套节流器+27/8"油管2-4根+Y344-148封隔器+KDB-146×60水力锚+27/8"油管至井口。喇叭口位置控制在射孔段顶界以上10-20m，封隔器必须避开套管拉箍位置。
录取的资料有：喇叭口位置、直径、滑套节流器位置、封隔器位置、水力锚位置、油管根数、并绘制钻具结构图。
压裂的施工步骤是按下面这个流程：高低压管线的连接 冲管线 试压 洗井 低压替酸 坐封 高压注前置液 加砂 投钢球 顶替 关井闭合。
压裂施工录取的资料有：施工时间、施工方式、压裂液性、层位、井段、排量、破裂压力、工作压力、停泵压力、加砂量、含砂浓度、入地总液量、伴注液氮、关井闭合时间（油压、套压变化）等。

2.5气井排液
2.5.1气井排液的目的及作业程序
排液的目的就是为了降低井筒内液柱对地层的压力，使地层压力高于井筒内的液柱压力，在压差的作用下，地层流体进入井筒或喷出地面。
其作业程序如下：排液时根据井口油压、套压情况对针阀开启度进行适度的调整；对于压裂井要采用二级或三级降压排液，并在排液的过程中控制针阀放喷，以免地层严重吐砂；压裂后不能自喷的井，尽快采用抽汲排液。抽汲前要组装好抽汲工具并准备足够的消防器材，井口不能装防喷盒且套放闸门关闭，并有专人密切注视井口喷势并保持油放状态；对产气井抽汲时根据出液情况对出液量进行估计，纯产水井则对水量进行正常计量。放喷时如果2-3h不出液，可关井等压力恢复再放喷；连续两次放喷5h以上，均不出液，且放喷后的关井油压、套压在短时间内达到基本平衡，为排液合格。关井恢复压力时，油压、套压稳定72h后便可以求产。
排液时录取的资料
1）常规放喷：放喷时间、针阀开启度、油压、套压、出液量、液性（比重、PH值、CL-含量）、火焰长度及颜色；
2）抽汲诱喷：抽汲时间、抽次、抽深、动液面深度、出液量、液性（比重、PH值、CL-含量）、套压。如果诱喷成功资料按正常放喷录取。

2.6气井“一点法”测试求产
2.6.1“一点法”测试求产的作业程序
做好以上几个步骤，就是为了求得气井的产能，气井产能的测试常用“一点法”进行测试。
“一点法”测试求产其作业程序如下：测试前对接好三相分离器、孔板流量计及测试管线，并根据排液过程中的油压、套压情况装上合适的孔板，同时紧固各管线接头、采用地锚对管线进行固定，测试管必须试压保证不刺不漏；分离器距测试管线出口必须大于20 m，测试管线不能用任何弯头连接，孔板流量计上流端距三相分离器必须大于10 m，下流端距出口10 m；按要求测静压、分离器上水预热后方可开井测试；测试过程中必须对分离器的工作情况尤其是压力、温度、燃气炉燃烧温度及液面情况进行严密监控；测试开井流动时间达72h，井口及上流压力稳定在8h以上，即可测流动压力；测试过程中回压控制在70-85%，对于高产井，回压可以控制在90%以上；测试完成后要根据要求进行恢复试井；对于低产井和气水同出井可视为“低产井求产措施”和“气水同出求产措施”。
（1）用临界流量计进行“一点法”测试求产时，其气能产量的计算公式为：
Qg=186×d2×P1/(Z×r×T)½
其中，Qg：日产气量，m/d3；d：孔板直径，mm；
P1=P上 /0.09806656+1, P上:上流压力，MPa；
r ：天然气比重，气样分析得出，现场取0.58。
Z ：压缩系数，气样分析得出，现场取1.0。
T ：上流温度，T=t+273，K。
其应用条件为:通过孔板的气流必须达到临界速流，气流达到临界速流的条件为：下流压力与上流压力之比值小于或等于0.546；或上流压力大于或等于0.2 MPa。
（2）垫圈流量计计算方法：
1）压差用水柱高度表示
Qg=2.89×d2×[H水/(r×T)]½
适用产量小于3000 m/d3的气流流量。
2）压差用水银高度表示：
Qg=10.64×d2×[H水银/(r×T)]½
适用产量3000-8000 m/d3的气流流量。其中：H水、H水银、是U形管内的高度差，其它参数与上面参数相同。

2.7压井打桥塞作业
上面所写的工艺技术流程是一般试气作业过程中所必须经过的，但对于一些单井多层的预探井可能要进行多层分开作业，在分层作业时，需要对下井段的气流进行压井作业。压井作业时要先配好压井液，压井液的数量为井容的1.5-2.0倍，对压井液的选择要求是：1)压井液对地层造成的损害程度最低；2）压井液性能应该满足本井、本区块的地质要求3）对天然气井，压井液所取的附加值为0.07-0.15g/cm3。
压井所取的压井方式主要有循环法、挤注法、置换法三种。压井作业中间不能停泵，循环排量不能低于600L/min。压井成功后，开井观察30 min以上，没发现异常情况后，进行打桥塞暂堵下段气层，再进行上段气层的试气工作，按一般的试气工艺进行。
压井打桥塞所录取的资料有：压井时间、压井方式、泵压、排量、液性、返出液量、压后开井观察情况、桥塞位置等。

总结
在人类历史发展进程中，能源消费结构变化是人类文明发展的重要标志。当人类社会进入21世纪的时候，很多专家预测，在能源产业结构中，21世纪是天然气的时代，是能源结构从石油向天然气转变的时代。天然气是一种干净高效的能源，世界各国对这一能源都寄予了很大的关注和期盼。我长庆油田地处鄂尔多斯盆地，除在盆地中部靖边发现气田以来，又在内蒙古发现了苏里格气田，探明储量累计达7669亿m3，预计今后两、三年内鄂尔多斯盆地探明储量将超过10万亿m3，成为我国最大的天然气产地之一。也成为西气东输的重要源头之一。如何更加合理地开发这些资源，对现在的井下作业技术是一个很大的挑战。除了要在国外引进先进的生产设备外，还要加大力度研制出在经济上更加合理、技术上更加先进、安全上更加可靠的试气技术路线。相信在科学技术不断进步的今天，解决这些问题只是时间上的问题罢了，我们有理由相信，井下作业的技术在不久的将来会越来越成熟可靠。