气藏水平井分段酸化完井一体化工艺管柱

许国文

（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453） ①

气藏水平井分段酸化完井一体化工艺管柱

许国文

（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453）①

气藏水平井的水平井段长，穿越多个油气层，非均质性严重，不同位置泥浆浸泡时间不同，污染程度也不同。常规分段酸化工艺存在施工段数少、周期长、费用高、多次压井造成二次污染等问题。研制了气井不动管柱分段酸化完井一体化工艺管柱，该工艺管柱耐温110℃，耐压70MPa，通过投球、加压打开喷砂器滑套，可实现5个层段分段酸化施工。该管柱可作为完井管柱直接进行生产，减少压井作业的次数，降低压井液对储层的二次污染，有效提高单井产能。

气藏；水平井；分层酸化；完井；管柱

与传统直井开采方式相比，水平井可大幅度增加泄油面积，快速高效开发新油气田［1］，因此得到广泛应用。由于水平井自身的特性，储层暴露面积大，在钻井、完井、压裂及注采过程中钻井液和完井液对储层的污染程度较直井更严重［2－4］，导致投产井产能很快下降。酸化是油气井增产的一项重要措施［5］，但是，水平井水平段较长，穿越多个油气层，且非均质性严重，不同位置泥浆浸泡时间不同，污染程度也不同；气井还存在压力高、含硫化氢等情况，对井下作业提出了更高的技术要求。如果用常规方法对油气层进行分段酸化，需要进行多次施工，周期长，费用高，多次压井还会造成二次污染。因此，有必要研究气藏水平井不动管柱多段酸化完井一体化工艺管柱，根据储层岩性、物性以及污染程度，将井筒分成若干段，进行均匀布酸，达到增产的目的。酸化后可直接作为完井管柱进行生产，具有保护上部套管，进行生产测试的功能。管柱有井下自动关闭装置，在生产设施发生意外或遭遇不可抗拒的自然灾害时，能紧急关闭，防止井喷，保证油气井的生产安全。

1 国内气藏水平井酸化完井现状

目前国内水平气井酸化主要工艺有：机械转向技术；化学微粒暂堵剂分流酸化技术；水力喷射酸化技术；全井笼统酸化技术；连续油管酸化技术［6］。最常用的工艺是全井笼统酸化和连续油管酸化技术。

1.1 全井笼统酸化

全井段笼统酸化虽然有一定的增产效果，但增油量及有效期均不能达到要求，这主要是因为全井段笼统改造，高低渗透层处于同一压力系统，无法均匀布酸，酸液存在指进现象，施工针对性不强，且酸化处理强度无法控制，如果强度过大，还会造成岩石骨架坍塌，影响油气井的正常生产。

1.2 连续油管酸化

常用的连续油管注酸方式有3种：连续油管拖动酸化；连续油管与扩张式封隔器分段注入；连续油管沿井筒在处理区段交替注入酸液段塞和暂堵剂段塞［7］。连续油管酸化工艺对高渗透率的砂岩地层进行基质酸化处理已经证明是十分成功的，但是由于施工费用高、工序繁琐，且注酸排量受到油管内径的限制，所以也限制了其进一步应用。

2 不动管柱多段酸化完井一体化工艺管柱

2.1 管柱结构［8－9］

该工艺管柱由安全接头、反洗井阀、水力锚等组成，结构如图1。

图1 分段酸化完井一体化工艺管柱结构

2.2 工艺原理

管柱下到位后，在井口加压坐封Y341－114型封隔器，卸压后下放管柱检验封隔器坐封状况。酸化施工时，井口注入酸液，憋压打开底部弹簧喷砂器（压力滑套），利用喷砂器的节流作用使扩张式封隔器坐封，即可对第1层段进行酸化施工；第1层酸化结束后，井口投入密封球，憋压打开上层弹簧喷砂器滑套，滑套下行密封已处理层段，然后对第2层段进行酸化施工；依次重复上述动作即可完成上部其他各层段的酸化施工。施工结束后投球打开连通器，使油套连通，平衡油套压力，有利于扩张式封隔器和水力锚回收，同时建立了残酸返排和油气流入的通道。酸化后该工艺管柱可作为完井管柱直接用于生产。

2.3 各工具功能

1） 流动短节 是1根壁厚大于油管的短节，用来延缓完井管柱紊流位置的冲蚀破坏。

2） 井下安全阀 遇紧急情况时，可在井下关井。

3） 安全接头 起管柱时，一旦上提载荷过大，可实现丢手，起出工具串以上油管。

4） 反洗井阀 作为酸化前替喷、酸化后气举、动管柱时压井等作业的循环通道。

5） 水力锚 能有效减少管柱蠕动，提高了封隔器的承压性能和密封性能。

6） Y341－114型可取封隔器 保护目的层以上套管，分隔油层，是完井管柱中的重要工具。

7） 连通器 酸化后投球打开，作为油气进入油管生产的通道。

8） 弹簧喷砂器 是封隔器坐封后酸液进入目的层的通道，其中带套喷砂器需投球打开，压力滑套喷砂器在一定压差（大于封隔器坐封压力）下打开。

9） K344－110型封隔器 分隔目的层，实现分段酸化。

2.4 工艺特点及技术指标

1） 不动管柱可实现5个层段的分段酸化施工。

2） 工艺管柱耐温110℃，耐压70MPa。

3） 管柱可满足酸化前反替、酸化后气举、测试、动管柱时压井等作业施工要求。

4） 该管柱能够满足气井生产对油管、套管的防腐蚀要求，在酸化后可直接作为气井完井管柱用于生产，实现酸化完井联作，可缩短完井周期，降低作业成本，同时减少气井作业次数，降低作业对储层的伤害及施工风险。

3 室内试验情况

3.1 Y341型封隔器油浸耐温和耐压试验

Y341型封隔器采用3胶筒设计，上肩部安装有软金属全保护伞［10－11］，在温度为180℃的350SN导热油介质中浸泡12h。然后将胶筒下入内径为∅121.4mm的试验套管内进行单向承压试验，套管内介质为350SN导热油，介质温度为120℃。首先在胶筒下端施加压力80MPa，保持压力稳定30 min。然后升压至90MPa，保持压力稳定60min，期间补压2次。最后升压至98MPa，保持压力稳定30min，期间补压2次（如表1）。

表1 Y341－114型封隔器胶筒油浸试验数据

试验表明：Y341型封隔器胶筒的耐温性能满足180℃使用环境的需要，胶筒的承压性能达到100 MPa指标。浸后胶筒外观完好，最大残余变形仅为2.2%。

3.2 K344型封隔器油浸耐温和耐压试验

K344型封隔器胶筒采用钢丝内囊结构，上下肩部装有软金属半保护伞，肩部浸前外径105mm。地面连接好工具后，下入内径为∅124.3mm试验套管内油浸，浸泡介质为350SN导热油，加温至110℃浸泡24h，然后进行疲劳加压试验。试内压70 MPa，稳压5min，疲劳5次后胶筒完好，然后升压至80MPa，胶筒未爆破（如表2）。

试验表明：K344－110型封隔器胶筒回收较好，钢体无变形，承压70MPa、5min、5次，胶筒残余变形率只有4.2%。该封隔器完全满足水平井酸化施工的耐温、耐压要求。

表2 K344－110型封隔器胶筒油浸试验数据

4 管柱起下通过能力分析

设该井造斜段允许通过的井下工具最大长度为L（如图2），则

式中，R为造斜段最小曲率半径，mm；D为井身最小曲率半径处的套管内径，mm；d为井下工具串最大刚性外径，mm。

做施工设计时，可先根据式（1）求出井身最小曲率半径允许通过的井下工具最大长度，以预测是否会发生中途遇卡，防止事故发生。

图2 管柱通过能力分析

5 现场应用效果

2011－07应用气藏水平井分段酸化完井一体化工艺管柱对大庆徐深气田X井进行了分段酸化施工，施工情况如下：

1） 地质概况 X井位于升平构造，孔隙度在0.6%～19.8%，平均6.17%，渗透率在0.002× 10－3～12.7×10－3μm2，平均0.42×10－3μm2，属中孔、低渗储层。

2） 施工过程 井口加压坐封Y341型封隔器后，继续憋压至10MPa，底部喷砂器压力滑套打开；投球滑套打开压差14～15MPa，通过2次投球实现3段分段酸化。整个施工过程共注入酸液220m3，酸液挤注压力下降幅度达到9MPa。酸化施工结束后酸化管柱作为生产管柱直接进行生产。

3） 酸化后效果 X井酸化前无阻流量3 500 m3／d，酸化后初期试气产量达到60 000m3／d，获得了较好的增产效果。

气藏水平井分段酸化完井一体化工艺技术在该井的成功应用，为大庆油田气藏高效开发提供了一项重要的增产改造技术手段。

6 结论

1） 气藏水平井分段酸化完井一体化工艺管柱的施工针对性强，可实现强制分段，有效地控制水平段不同层位的酸化处理强度，达到了均匀酸化的目的，实现最佳的解堵效果。

2） 管柱中各工具串长度短，最大长度2.2m，有利于顺利通过造斜段，降低了管柱遇卡的风险。

3） 管柱施工效率高，通过在井口投球的方式依次打开喷砂器滑套，不动管柱可实现5个层段的酸化处理。

4） 采用低密度密封球，使球在水平段更容易被酸液携带，从而提高了滑套开启的可靠性，施工结束后有利于球的返排。

5） 该工艺管柱具有循环压井和残酸返排的功能，根据施工需要，可从套管注入压井液打开反洗井阀进行循环压井。酸化后投球打开连通器可立即进行残酸返排，减少残酸在储层停留的时间，避免对储层带来二次污染。

6） 酸化施工结束后可作为完井管柱直接进行生产，减少了压井对储层造成的伤害。

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［3］ 刘 猛，董本京，张友义，水平井分段完井技术及完井管柱方案［J］.石油矿场机械，2011，40（1）：28－32.

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Staged Acidizing and Completion Integrate Technology String of Horizontal Well in Gas Reservoir

XU Guo－wen
（Production Engineering and Research Institute，Daqing Oilfield Limited Company，Daqing163453，China）

The horizontal section of horizontal well in gas reservoir is long，through multiple reservoirs，and always has serious heterogeneity.The degrees of pollutionarealsonotthesameindifferent positions as drilling fluid soaked.Conventional methods of staged acidizing have the disadvantage of few construction zones，long construction period，high cost，and repeatedly killing well would cause secondary pollution.So we researched a technology of integration string of staged acidizing and completion.The string can resist 110℃，70MPa，and achieve 5sections’acidizing through dropping ball to open the sleeves.The acidizing string can be used for production directly after the operation is completed，which reduced the damage to the reservoir caused by killing fluid，and improved well productivity effectively.

gas reservoir；horizontal well；separate layer acidizing；well completion；pipe string

1001－3482（2012）04－0089－04

TE925.3

B

2011－11－22

许国文（1984－），男，四川资阳人，2007年毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事分层开采工艺及配套工具的研究及推广工作，E－mail：xuguowen＠petrochina.com.cn。