涩北二号气田采气工程设计.ppt

中国石油青海油田分公司,采气工程方案,青海省柴达木盆地涩北二号气田产能扩建方案,涩北二号气田采气工程设计,一、设计原则与依据,一、设计原则与依据,设计编制依据,一、设计原则与依据,涩北二号气田主要开发指标,涩北二号气田采气工程方案设计，借鉴了三大气田的开发研究成果和成熟的工艺技术，开发实践为编制涩北二号气田采气工艺方案起到了至关重要的指导作用。,一、设计原则与依据,防砂投产,控压生产,适度防砂,控水生产,稳定生产,开采工艺要求,涩北二号气田为多产层疏松砂岩有水气藏，水平井开发具有较大的不确定性，考虑气井井壁稳定性和出砂风险，采用直井为主的井型进行开发，推荐套管射孔完井。 水平井由于后期防砂难度大、风险高，推荐采用尾管封隔悬管的三层井身结构完井。,二、完井工艺设计,2、射孔参数敏感性分析,二、完井工艺设计,气井产率比随孔深增加而增加，射穿污染带后气井产率比发生跃变，产率比随孔密增加而增加，孔密达到28孔/米后，产率比变化不大，孔密以2432孔/米为宜。 气井产率比随孔径增加而增大，尤其是穿越污染带后，产率比增加更明显。,涩北二号气田目前射孔采用孔密30孔/m，相位90，fy127枪、yd102弹大孔径、深穿透射孔枪、弹系列。,1、气田射孔工艺现状,二、完井工艺设计,相位角对气井产率比有明显影响，当相位角达到90后，产率比增加缓慢，所以最佳相位角为90 压实厚度越厚，气井产率比越低，在孔眼没有穿透钻井污染带以前影响不明显，穿透以后有明显影响,3、射孔工艺方案推荐,二、完井工艺设计,通过参数的敏感性分析，推荐采用89枪弹系列或102枪弹系列。射孔工艺参数为孔密2432孔/m、孔径1216mm、相位角90。由于出砂严重，建议采用油管传输近平衡射孔。 实验筛选的射孔液由1.18混合盐水（密度可调）+3.5%hyf-1（增粘降滤失剂）+1.2%hyp-3（防膨剂）+1% pbz-8（助排剂）组成。,1、直井采气工艺设计,三、采气工艺优化设计,最小配产2.2104m3/d,最大配产3.4104m3/d,三层系,三、采气工艺优化设计,0层系,一层系,二层系,直井气井产能预测,井口输压 5.6mpa下产能,当井口压力为5.6mpa时，采用38.1mm、 50.7mm、 62mm规格油管生产时，在目前地层压力下，所有开发层系都能满足要求，压力下降50%后，0、一层系不能满足输气压力的需要，二、三层系能满足要求。,三、采气工艺优化设计,0层系,一层系,三层系,二层系,井口输压 4.0mpa下产能,当井口压力为4.0mpa时，采用38.1mm、 50.7mm、 62mm规格油管生产时，在目前地层压力下，所有开发层系都能满足要求，压力下降50%后，0层就不能满足输气压力的需要，一、二、三层系能满足要求。,三、采气工艺优化设计,0层系,一层系,三层系,二层系,三、采气工艺优化设计,0层系,一层系,二层系,三层系,直井井口压力预测,当产量和地层压力一定时，采用50.7mm或62mm的油管生产时井口压力相差不大，但都比采用38.1mm油管的井口压力要高，优选考虑采用50.7mm或62mm油管。,三、采气工艺优化设计,0层系,一层系,二层系,三层系,直井停喷压力预测,气井一旦见水停喷压力剧增，应尽量控水或稳定携水生产。同样井口压力下50.7mm或62mm油管停喷压力相近，降低井口压力可大幅降低停喷压力，增压外输开采方式有利于提高气田采收率。,三、采气工艺优化设计,根据油管尺寸敏感性分析，从井筒压力损失、稳定携液、油管抗冲蚀能力、生产测试、经济性等方面考虑，建议涩北二号气田直井采用50.7mm油管，可以满足气井生产需要。,生产管柱选择,三,冲蚀临界流量分析,临界携液流量分析,井筒压力损失分析,二,考虑到二号气田防砂作业要求，高压一次挤压充填防砂时，采用内径50.7mm油管的井筒摩阻大，井口压力有可能高于35mpa，防砂投产时采用62mm油管较为合理。,三、采气工艺优化设计,高压充填防砂时井口压力,不同油管直径下的井筒摩阻,2、水平井采气工艺设计,三、采气工艺优化设计,最大配产7.0104m3/d,最小配产5.0104m3/d,三、采气工艺优化设计,水平井气井产能预测,当井口输气压力为5.6mpa时，采用50.7mm或62mm或76mm规格油管生产时，在目前地层压力下都能满足要求，当地层压力降至目前地层压力的50%时，一层系不能满足开发要求，二层系能满足要求。,当输气压力为4.0mpa时，地层压力下降50%后一、二层系都能满足配产和输气压力要求。,综合分析，涩北二号气田水平井采气生产时，推荐采用62mm油管。,三、采气工艺优化设计,水平井生产管柱选择,按井口输气压力5.6mpa，配产5.07.0104m3/d配产要求，只有采用62mm或76mm的油管，才不会发生气体冲蚀现象。,水平井中水平段的井筒内积液不可避免，考虑水平井直井段的携液临界流量，采用62mm或76mm油管均能满足携液要求。,一层系,二层系,涩北二号气田气井深度不超过2000m，采用j55钢级或n80钢级油管都能满足最大下入深度要求，但考虑到气井压裂、防砂等工艺措施要求，建议采用n80油管。,单级管柱最大下入深度,3、管柱校核与井口选择,三、采气工艺优化设计,采用62mm油管进行防砂作业时，井口压力低于30mpa。考虑到气体中不含腐蚀性介质，采用kq35系列井口装置，能够满足采气和各种作业的要求。,采气井口主要性能及参数,三、采气工艺优化设计,（1）油套分采工艺技术,到2008年12月底，涩北二号气田油套分采工艺推广应用36口井。统计表明，未措施井平均单井产量为3.4129104m3/d，油套分采井的平均单井产量为6.3840104m3/d，总体看油套分采井的平均单井产量是未进行油套分采井的2倍。,4、分层开采工艺设计,三、采气工艺优化设计,（1）油套分采工艺技术,气井油套分采，不但大幅提高了气井单井产量，而且一定程度上也有效抑制了气井出砂，增气效果明显。 主要问题： （1）套管环空积液后排液困难； （2）出砂、出水后，维护措施作业难度较大； （3）地面进站两条管线，流程复杂。,4、分层开采工艺设计,三、采气工艺优化设计,（2）三层分采工艺技术,4、分层开采工艺设计,三、采气工艺优化设计,（2）三层分采工艺技术,三层分采工艺可以避免套管生产，增加携液能力，但受出砂影响，井下气嘴经常刺坏，由于沉砂和结盐造成投捞测试成功率不高，目前分层控砂配产仍然是三层分采推广应用制约因素。,4、分层开采工艺设计,三、采气工艺优化设计,油管沉砂量少，易砂埋或水淹气层,套管生产易砂埋或水淹,油套分采存在的问题： 1、出砂出水对套管强度存在影响； 2、滑脱现象致使携液能力不强。,通过吸收油套分采和三层分采的优势，将工艺管柱进行优化改进，可以避免出砂出水对套管的影响; 通过油管生产可以增加携液能力; 可以减少进站管线。,4、分层开采工艺设计,（3）分层开采工艺推荐方案 底部开关 + 封隔器 + 配产器 + 封隔器 + 配产器。,三、采气工艺优化设计,根据2008年探砂面统计数据显示，截止到2008年12月底，统计8口井硬探砂面资料，平均砂柱高度60.48m，砂面年上升速度44.16m/a，砂柱高度呈逐年上升趋势，个别井出现砂埋。2006年后通过控压生产、防砂等配套措施，出砂形势得到缓解。但随着气井产水的不断上升，防砂形势依然严峻。,四、气井防砂工艺设计,1、气田出砂现状,四、气井防砂工艺设计,2、防砂先导试验,自1998年到2008年12月底，累计作业23井次，其中机械防砂1井次、化学防砂1井次、高压一次充填3井次、纤维复合压裂12井次、端部脱砂压裂4井次。,从有效率、有效期、单井增气、产气量增幅等整体效果看: 高压一次充填防砂 纤维复合压裂防砂 端部脱砂压裂防砂,四、气井防砂工艺设计,3、主导防砂工艺适应性分析,1998年至2008年12月底，共进行高压一次充填防砂、纤维复合压裂防砂、端部脱砂压裂防砂先导性试验19井次，累计增气1.144108m3。,（1）防砂工艺选择 直 井：首选高压一次充填和纤维复合压裂防砂工艺。 水平井：割缝衬管完井虽然有一定的防砂作用，但主要用于中粗砂地层，而气层为细粉砂，为了进一步减缓水平段井筒内的沉砂，可采用预充填砾石绕丝筛管防砂。,四、气井防砂工艺设计,5、防砂工艺设计,4、防砂技术思路,技术原则：控压生产与适度防砂相结合 技术方案：先期防砂与中后期清砂相结合,（2）高压一次充填防砂工艺设计 砾石尺寸 ：0.30.6mm， 建议进一步开展0.30.6mm/0.40.8mm组合粒径的试验,四、气井防砂工艺设计,筛管缝宽与砾石尺寸配合关系,筛管与套管配合关系,5、防砂工艺设计,（2）高压一次充填防砂工艺设计 施工参数设计：平均施工排量1.5m3/min、砂比15%、充填强度1.2m3/m。,四、气井防砂工艺设计,5、防砂工艺设计,携砂液：1%粘弹性表面活性剂,（3）纤维复合压裂防砂工艺设计,四、气井防砂工艺设计,5、防砂工艺设计,清洁压裂携砂液耐温、耐剪切性能实验,纤维复合体： 主要由4060目树脂涂层砂+1%2%sc-2防砂纤维构成 施工参数： 排量 2.5m3/min、砂比22%、充填强度2.5m3/m 清洁压裂液：基液 +35%rxw-1+3%cfp-20+2%hsc-22,（4）水平井预充填砾石绕丝筛管防砂工艺的主要技术参数及要求 砾石的粒度中值仍取地层砂粒度中值的56倍。 砾石充填厚度不低于25mm。 内筛管内径大于中心管外径2mm以上。 在不影响下入防砂管柱的前提下，外筛管内径与套管外径的差值应尽可能大，以增加砾石充填厚度，提高防砂效果。,四、气井防砂工艺设计,5、防砂工艺设计,争取主动防砂：优化布井、控压生产，生产压差控制在气井临界出砂压差以下生产。 进一步完善防砂工艺体系，加强选井和选层的决策分析、施工参数对防砂效果影响的物模试验、低温充填防砂材料的优选、配套监测技术等方面的研究工作，不断提高气田的防砂工艺水平和效果。,四、气井防砂工艺设计,6、气田防砂措施,7、清砂措施,常规水力冲砂：压力系数较高（不小于0.9）的直井 连续油管冲砂：水平井和压力系数较低（不高于0.9）的直井,截止到2008年12月底，共开井123口，几乎所有的气井都不同程度出水。累计水气比为29.64m3/106m3，目前水气比为47.62m3/106m3。,（1）整体出水状况,五、配套采气工艺技术,1、控排水采气工艺,出水井分布情况,（2）出水规律,五、配套采气工艺技术,产气量与出水关系,（2）出水规律,五、配套采气工艺技术,（3）排水工艺技术现场试验与应用情况,泡排（一号）,优化管柱,五、配套采气工艺技术,（4）堵水工艺技术现场试验与应用情况,堵水,五、配套采气工艺技术,通过对出水状况、出水机理及出水规律分析， 结合近年来堵水、优选管柱、泡排等控水治水现场试验，应有针对性地采取治水工艺措施。 （1）结合地质资料，对气井出水水源进行分析、判断，若气层气水同层，则实施泡排工艺。 （2）针对出水类型为凝析水、层内原生可动水等少量产水的气井，采用优选采气管柱，以携水生产为主。 （3）如果是因层间水、层内次生可动水等水窜造成井内积液的气井，排水采气应以防为主，在封堵水层的同时，可实施泡排工艺。,（5）控水治水措施,五、配套采气工艺技术,（1）水合物形成温度预测,气井在正常生产时，从地层到井口不会形成水合物,五、配套采气工艺技术,2、水合物防治工艺,（2）水合物预防 加热法 注甲醇 脱水法 井下节流 （3）推荐加热法 （4）建议进行井下节 流新工艺试验,六、动态监测工艺与要求,1、动态监测内容,按照气藏动态监测标准要求，为满足气藏评价和开发生产测试要求，涩北二号气田需要配备以下动态监测仪器等设备。,2、动态监测仪器设备,六、动态监测工艺与要求,涩北二号气田特殊储层，要求工程实施中不但要做好井控安全工作，而且要做好气井防止井喷、井漏以及防止发生井下复杂事故。 气井一旦发生上述复杂情况，启动紧急预案并及时采取合理应对措施。,七、健康安全环保与应急预案,八、采气工程投资概算,方案总投资预测,通过对气田完井工程、射孔工艺