元坝气田超深高含硫气井测试及储层改造关键技术

唐瑞江 李文锦 王勇军 蒋人义 代俊清

中国石化勘探南方分公司

元坝气田超深高含硫气井测试及储层改造关键技术

唐瑞江 李文锦 王勇军 蒋人义 代俊清

中国石化勘探南方分公司

四川盆地东北部元坝气田具有高温、高压、高含H2S特性，储层埋藏深且非均质性强，由此带来了测试工艺复杂、储层改造困难、井控安全风险大等困难。在元坝超深高含硫气井测试实践中，逐步形成了材质优化选择、一体化管柱多功能APR测试、多级压力控制、测试制度优化、快速返排、井控工艺、堵漏压井工艺、地面流程安全控制技术及海相储层改造工艺技术，从而满足了元坝气田“三高”气井试气的需要。现场应用结果表明，已施工完的16口井55层，获得工业气流14口井23层，未发生一起安全事故，有效保障了元坝气田勘探的顺利进行，取得了安全、优快、环保的工作效果和重大社会经济效益。

四川盆地东北部 元坝气田 超深气井 高含硫 测试 酸化压裂 储集层 改造 技术

1 超深高含硫气井测试技术难点

四川盆地东北部元坝气田超深、高压、高含硫气藏为测试带来了诸多难题和挑战［1－3］，为确保正常测试及生产安全，需要从设备工具的材质、管柱结构、配套工艺等方面进行科学论证和不断改进。元坝超深高含硫气井测试主要存在以下技术难点。

1）储层具有多层系、多压力系统以及高温、高压、高含硫特性（表1）；使用的测试工具承压低，工具存在刺漏和卡钻的隐患，测试施工存在较大风险。

2）储层埋藏深，非均质性强，大部分属于低孔低渗，钻井液对储层伤害较严重，常规测试难以获得理想的测试效果；酸压改造施工时存在储层破裂压力高、裂缝延伸压力高，在施工设备和井口限压条件下，注酸困难，施工井口压力高，酸压改造后残酸返排困难。

3）测试井口装置、管柱、井下工具、地面流程等承受压力大，易引起刺漏、变形破坏。

4）部分储层裂缝和溶洞相对发育，井漏较严重，特别是试气酸压改造后喷漏同存，处理难度极大。

2 测试工艺技术

2.1 油管选择

表1 元坝气田海相地层参数特征表

探井在酸性气体中短期测试过程中，材质选择关键是控制硫化氢的氢脆腐蚀；选择满足抗SSC要求的材质［1－2］，同时评价酸液体系对管材抗应力腐蚀破裂的影响。通过计算，测试油管选用110SS材质，基本能满足超深含硫气井抗SSC及酸液腐蚀要求。

根据力学计算结果，形成了 89 mm 110SS壁厚6.45／9.52 mm气密封扣油管组合，超深储层酸压改造管柱中下入两组伸缩节，保证了超深井测试管柱的安全。抗拉安全系数在80%名义屈服强度下选取1.8，抗内压安全系数选取1.25，抗外挤选取1.125。自现场应用以来，未发生因油管材质和强度导致的事故。

2.2 多功能测试工艺技术

利用地震、钻井、录井、测井等资料，在研究区域构造、砂体展布、地层压力及温度、含油气情况、储层特征等基础上，针对不同的测试目的，形成了以“超正压射孔酸压测试技术”［4］为核心的4类7套优快APR测试技术（表2）。对深度大于6 000 m的气井，改造管柱需增加2组伸缩短节。

表2 元坝4类7套测试联作管柱表

超正压射孔酸压测试管柱如图1所示，主要用于射孔后立即进行改造的储层，一般是储层物性较好、通过改造可获得理想产能的储层。充分利用超正压射孔产生的高压聚能流体对地层形成的微裂缝，降低注酸初始压力。该三联作工艺，不仅能缩短施工周期、成果见效快、有效降低测试成本，而且能减少射孔后压井液对地层的二次污染。

分两步走的射孔酸压测试三联作工艺，对于储层相对差、破裂压力高的储层，通过射孔后试挤判断地层吸收量，减少直接进行改造的盲目性，节约了酸压施工费用，减小了现场环保压力。

2.3 多级压力控制技术

图1 超正压射孔酸压测试联作管柱图

压力控制技术是超深井测试的关键技术，关系到施工安全、油层套管、试气管柱等的安全可靠。该技术是以环空套管承压能力为基础，基于井内流体、井下工具耐压能力、油管和套管强度，通过不同工况下测试工具的井口压力控制，保障井下管柱的安全。通过元坝气田多口井实践和验证，形成了多级压力控制APR测试优化设计方法（图2），保证了元坝地区超深井的安全快速测试评价。

图2 压力控制参数优化流程图

2.4 测试地面流程

针对元坝地区超深、高压、高温、高含硫化氢、测试产量高的情况，经过近年的实践，逐步完善了地面测试流程，形成以105／70／70 MPa［5］或105／105／105 MPa三级节流为核心（图3），包括节流控制系统、加热保温系统、分离系统、计量系统、安全快速控制系统、安全点火系统、数据自动采集系统、应急压井系统等组成的地面测试流程。该流程基本满足替喷、放喷、测试、正反循环压井、洗井、气举等高压、高产、高含硫探井的试气施工要求，具有能够实现安全高效的放喷口点火，实现单独或共同使用测试、钻井地面流程进行正、反循环压井，用压裂车、钻井泥浆泵压井等功能，确保了放喷求产过程中的流程设备安全和操作人员的人身安全。

2.5 井控工艺技术

1）采气井口选择105 MPa FF级或进口140 MPa FF／HH级采气树，并采用金属密封与橡胶密封相结合的复合密封；防喷器组合采用的方式（自上而下）为：半封闸板＋剪切闸板＋全封闸板＋半封闸板，防喷器具有远程液压控制和手动控制功能。

2）采用三级节流测试流程，充分利用钻井压井和节流管汇与测试流程组成压井、堵漏管网，配齐备用液控平板阀和节流阀、油嘴套和油嘴。

3）配备压力、液面、有毒有害气体监测报警系统，为及时采取地面开关井、井下开关井、循环压井等措施的及时制订提供保障。

4）制订有效的预防措施和应急预案，为试气井控提供了安全保障。

图3 推荐国产地面流程示意图

3 酸压改造工艺技术

3.1 胶凝酸＋闭合酸压工艺技术

该技术以“提高酸蚀裂缝长度和近井带的裂缝导流能力”为核心，已经成为元坝深度酸压的主体工艺，在元坝气田得到了全面的推广应用。

3.2 加重酸压工艺

针对元坝气田区块储层埋藏深、破裂压力梯度较高的特点，通过在注入前置酸之前采用高密度（1.8～2.0 g／cm3）加重酸液来提高液柱压力，实现在井口施工限压下增加井底净压力，以增大压开储层的几率。1—1井采用密度1.8 g／cm3加重酸，创造了井底压力最高（212 MPa）的液体加重最高的世界纪录。

3.3 震荡注入酸压工艺

利用“冲击波”原理，形成了异常高破裂压力储层的震荡注入酸压工艺，该工艺利用快速提高施工压力时产生的“冲击波”（压力峰值是显示值的2～5倍）对储层应力集中不断进行释放，实现降低破裂压力目的。该工艺成功用于1—1井长兴组，经过6次高压震荡成功压开储层（图4），酸压后增产天然气50.2×104m3／d。

4 应用效果

该套技术在元坝地区成功应用，现已施工完工16口井55层，获工业气流14口井23层，未发生一起安全事故，取得了元坝地区海相深层勘探突破，有效保障了高温高压高产高含硫超深气井勘探的顺利进行，取得了很好的经济和社会效益。

图4 1—1井长兴组酸压施工曲线图

某井长兴组6 226～6 319 m经规模400 m3胶凝酸射孔酸压测试，获得日产天然气120.2×104m3，取得了元坝地区超深层海相天然气勘探的重大突破，证实了元坝地区丰富的天然气资源基础。

［1］何生厚.高含硫化氢和二氧化碳天然气田开发工程技术［M］.北京：中国石化出版社，2008.

［2］胡东风.川东北元坝地区隐蔽气藏的勘探突破及其意义［J］.天然气工业，2010，30（8）：9－12.

［3］付德奎，郭肖，杜志敏，等.高含硫气藏硫沉积机理研究［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2009，31（5）：109－111.

［4］沈琛.川东北超深高酸性气田勘探开发工程技术［J］.中国工程科学，2010，12（10）：29－34.

［5］王世泽，唐瑞江，赵祚培，等.高压高产含硫气井测试技术及应用［J］.中国工程科学，2010，12（10）：56－60.

Key techniques in well testing and reservoir stimulation for ultra－deep sour gas wells in the Yuanba Gas Field

Tang Ruijiang，Li Wenjin，Wang Yongjun，Jiang Renyi，Dai Junqing
（Sinopec South Ex ploration Company，Chengdu，Sichuan 610041，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 31，ISSUE 10，pp.32－35，10／25／2011.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Yuanba Gas Field in the northeasern Sichuan Basin is featured by high temperature，high pressure，high contents of H2S，great burial depths，and strong heterogeneity of reservoirs，resulting in difficulties in well testing ＆reservoir stimulation and risks in well safety.In view of this，we developed a series of technologies adaptable for well testing and reservoir stimulation in this field，including the optimization and selection of tubular goods，the multifunctional integrated tubular string adopting annulus pressure responsive（APR）testing tools，multi－level pressure control，test system optimization，rapid flowback，well control，well plugging，well killing，surface safety control，and acid fracturing treatment.Field application shows that among the drilled and completed 16 wells targeting pay zones（55 in a total number of beds），14 wells targeting pay zones（23 in a total number of beds）obtained commercial gas flows with no accidents.

Sichuan Basin，northeast，Yuanba Gas Field，ultra－deep gas well，high content of H2S，test，acid－fracturing，reservoir，stimulation，technology

唐瑞江等.元坝气田超深高含硫气井测试及储层改造关键技术.天然气工业，2011，31（10）：32－35.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.10.007

中国石化重点研究项目“川东北高温高压高含硫井试气工艺配套技术”部分成果。

唐瑞江，1965年生，高级工程师；长期从事油气田试油（气）、井下作业技术研究及现场应用和管理工作。地址：（637400）四川省阆中市阆水中路99号元坝工作部。电话：（0817）6224022。E－mail：tangrj.ktnf＠sinopec.com

2011－07－26 编辑 韩晓渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.10.007

Tang Ruijiang，senior engineer，born in 1965，has long been engaged in research of well test and workover technologies.

Add：No.99，Langshuizhong Rd.，Langzhong，Sichuan 637400，P.R.China

Tel：＋86－817－6224 022 E－mail：tangrj.ktnf＠sinopec.com