深水油田水合物对深水完井的影响

深水油田水合物对深水完井的影响

中国石油资源的平均勘探率为38.9%，海洋石油的平均勘探率仅为12.3%，远低于世界平均勘探率的73%和美国的75%。因此,我国海洋油气勘探开发潜力巨大,可作为油气资源战略接替区。从海上钻井方式及水深来看,海洋油气的开采逐步趋向深海化,钻井深度已由20世纪70年代的500m发展到3000m。随着勘探开发技术的不断进步,海洋深水油田在不同的时期有着不同的定义,而不同地区或公司对深水的标准也不同。目前,水深600~1200m为深水,1200~3000m为超深水。深水完井技术是深水油气资源高效、经济开采的重要保障。因此,研究深水完井所具有的特点,把握其发展趋势,对于促进我国石油工业可持续发展、增加油气产量、保障能源安全具有重要意义。1深水油田深入井深水油田和浅水油田以及陆上油田,从完井的角度来看,没有本质区别。只要深水油田的地质特征、油气藏特征足够清晰,同样可以像陆上油气田一样完善。深水油田主要开发高渗透的油气层,其完井方法反而比陆上油田更加简单,然而深水油气勘探开发的特殊环境决定了深水完井也有其自身的显著特点。深水完井的显著特点主要概括为以下几个方面:(1)受水合物的影响。深水海域海底温度一般4℃左右。气体水合物形成并稳定存在的理想温度是0~10℃,压力为10MPa以上,海洋中的气体水合物主要贮存于水深500~3500m或更深的海底之下,埋深于0~650m的沉积物中。因此,在深水油田开发中要考虑水合物对完井的影响,完井期间下入坐放水下采油树之前,在井口头内先注入甲醇和乙二醇以防止水合物的生成,避免对安装采油树作业的影响。(2)费用较高。深水钻井装置的租金费用高达每天30多万美元。对于深水石油开采而言,缩短油井建井周期、减少非生产时间对于降低井的成本非常重要,提前一天完成建井过程就意味着节约成本30多万美元。为此要求完井完井方法越简单越好,越简单越利于后期修井作业的完井越好。(3)深水油田的完井方式一般由五大部分构成:上部完井方式的防砂;中部完井,主要为上部井段的完井提供安全保障;下部完井方式的防砂;智能完井,实现多层同时生产;水下采油树的选择和安装,控制模式的确定。其中,中部完井和智能完井是深水与常规水深油田完井根本不同的地方,水下生产控制体系是深水完井的核心部分,是中部智能完井的实施和控制中心,也是深水完井最复杂的地方。(4)智能完井技术应用于深水完井。智能完井系统也称作智能井,是一种能在多层段、多分支油井中从地面控制、分析、管理油井的完井系统。该系统的主要特点是对多层和多分支井能够进行分层地面遥测遥控,从而使测量更加精确,油井管理更加科学,并减少了作业次数。在油田开发中,由于存在许多不确定性因素,使用智能井完井技术可以减少很多不确定性因素,从而达到经济开发的目的。(5)膨胀筛管完井技术应用于深水完井。由于深水油田开发中的防砂问题越来越严重,所以近年来可膨胀防砂筛管技术发展很快。与标准砾石充填相比,使用快速膨胀防砂筛管增加了油藏产量。2主要完井方法深水完井主要追求的目标是更高的稳定产量、更长的生产期和更低的成本。深水油田的完井方法不像陆上油田多种多样,方法种类有限。主要完井方法有:(1)高级优质筛管防砂完井方法;(2)裸眼砾石充填防砂完井方法;(3)水平井常规砾石充填完井方法;(4)管内压裂砾石充填完井方法;(5)管内高速水砾石充填完井方法;(6)膨胀筛管完井方法;(7)智能完井方法。不同的地区选择的完井方法不同,但压裂充填和裸眼直接下高级优质筛管防砂是两种主流的深水完井方法。3地层不稳定全球主要的深水油田集中在墨西哥湾、西非、巴西、北海和东南亚。值得开发的深水油田大多产量较高,如果地层比较疏松,则容易出砂,因此防砂在开发深水油田中是经常遇到的问题。特别是对于那些大型的整装油田,如果其开发方式复杂,开发井多,地层不稳定极易出砂。对于出砂严重、生产周期短、既要防砂又要注水的油田提前做好这方面的研究工作尤为重要。3.1超深水完井施工库仑区块是NaKika地区海洋石油发展的第6块超深水区域。在库仑区块2307m(7570ft)水深的两口海底回接井分别在2004年4月和5月完成。水下采油树和地面控制的地下安全阀门也是最深的水下装置。Coulomb油田完井面临的挑战主要有:(1)完井设计要充分考虑安全、技术完整性和可操作性;(2)要适应随着地层压力的衰竭储层被压实的风险;(3)通过标准工具要充分发挥常用的套管尺寸和简易的完井设计的优势;(4)要优化完井层段,特别是上部的多层组成的部分,其中30%的可采储层被堵塞;(5)培训进行超深水完井施工的工作人员;(6)在进行压裂防砂的过程中,较大的隔水管体积产生的大范围的冷却效应对压裂液的影响;(7)选择适宜的具有内部塑料涂层的生产油管;(8)基于不充分的地层矿物数据选择预探井的完井方法和不同井之间的流体配伍性。库伦区块地层容易出砂,采用了优质的砾石充填筛管进行防砂。在开发浊流沉积地层时,其高产油气井的完井方式基于壳牌公司深水生产井的数据优选出。经验表明,井筒周围污染严重的井比同位地层经过压裂的井产量有所下降,因此,对于井筒周围污染严重的井要定期进行酸化以保持较高的产量。压裂的另外的一个益处是支撑剂进入地层,形成了导流能力比地层高的渗流带。除了砾石充填封隔器,这些井也安装了液压控制的生产封隔器。井内油管上安装了密封电缆(TEC)的永久性井底压力温度计。信号通过一根安装在油管上的密封电缆(TEC)进行传输,终端安装在油管悬挂器上,由安装在水下采油树的水下控制设备中的传感器接口卡进行信号采集。传感器接口卡可以与水下控制设备制造商提供的第二张接口卡进行信息传输,数据信息通过一个共同的油田电缆传输到主平台上的主控制台。为了便于压裂,井中安装了远程控制的井下压力隔离系统,足以抵挡井底压力,因而在进行井下完井和测试后可以移除防喷器。这要求井下压力隔离系统可以通过远程打开控制,而不是采用常规操作,即安装采油树后通过完井立管的试井钢丝去除隔离系统。在这个案例中,最深的安全阀作为第一个隔离装置,地面控制井底安全阀是第二个隔离装置。这两口井都采用了这种完井方式完井。其中采油树通过浮式平台安装,在安装和投产过程中均在遥控潜水器的监控之下。3.2防砂系统设计在亚马逊热带雨林区的CamposBasin深水海域发现了一个新的深水油藏,巴西石油公司在开采过程中采用了非常规防砂完井技术。该完井技术主要目的是增加产能,延缓气锥和底水锥进,并在注水井中起到支撑地层的作用。岩心实验表明地层会出砂,需要在开发井中进行防砂完井。对于水平注入井,需要下入防砂筛管来解决地层坍塌的问题,并保证20年内不会失效。在方案中,对防砂设备的要求主要有以下几点:(1)根据需要,可以通过完井总成进行旋转控制;(2)当下入时可以从完井总成底部进行循环;(3)封隔器下入后,具有清洗裸眼井段的能力,冲洗工具能有效的去除泥饼,从水平井指端到跟端;(4)具有清洗筛管组合的能力;(5)完井组合有较大的流通面积,以获得最大的流量;(6)清洗工作结束后,对水平段进行分段。筛管要满足以下要求:防砂;承受摩擦阻力;下入后可以安放压力计和温度计;具有较高的流通面积。该油田采用的是烧结陶瓷筛管完井,这种筛管类型能提供最大的流通面积。例如,在水平段部分获得相同的产量,与预制滤砂管相比,这种筛管的使用量更少。测试表明,可以有效承受阻力,在通过树脂隔膜时压降比较小。由于这两个油田的储层岩石泥质含量较低,堵塞的风险也随之降低。这种完井系列包括水平生产井、水平注水井,砾石充填完井,常规筛管完井,带环空分隔和智能完井系统的裸眼砾石充填完井。裸眼砾石充填完井如图1所示。4深水智能完井技术目前国内关于深水完井的研究尚处于起步阶段。国外深水油田的完井技术正逐步得到完善。深水完井是一项复杂的系统工程,特别是可实时、任意调节和控