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魏鲲鹏，古小红，邹峰梅，姚慧智，尹朝伟
(中国石化中原油田分公司采油工程技术研究院，河南濮阳 457001)
摘 要:“5.12”汶川地震期间，普光气田膏盐地层蠕变导致多数气井发生套管变形，其中部分井变形严重，已经不能下入酸压生产一体化完井投产管柱，无法进行正常的投产作业。气田投产建设面临十分严峻的形势。针对这种情况，提出了“分类投产”的投产思路，按照套变程度，将套变井分成轻度、中度和严重套变三种类型，分别设计出不同的完井投产管柱，特别针对严重套变井，创造性地提出“遇油膨胀封隔器+永久式封隔器”的管柱结构，满足了酸压作业与长期生产的需要。各种投产工艺在现场得到了较好的应用，为普光气田产能建设提供了技术保证。 关键词：普光气田；套变；完井投产管柱；遇油膨胀封隔器
中图分类号:T E375 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0034—03 普光气田是我国目前发现的储量最大的海相高含硫气田，具有气层埋藏深、高含硫化氢与二氧化碳、高压、高产的“超深三高”特点。采用三开井身结构，产层套管外径5177.8mm ，钢级110S ，内径5152.5mm ，从产层顶部一
直到井底均采用镍基合金套管，从井口到产层顶部采用抗硫套管。完井投产管柱采用永久式酸压、生产一体化管柱。封隔器设计位置在气层顶部合金套管内，防止含硫气体与上部抗硫套管接触，出现硫化氢应力腐蚀[1,2]。
2008年“512”汶川大地震以后，普光气田及其毗邻的元坝、罗家寨等区块的气井均出现了普遍套变现象，极大地增加了普光气田投产作业的技术难度，使得各项投产作业技术不能按照原定的开发方案进行，如何克服高强度、厚壁套管带来的技术困难，保证这些套变井正常投产、完成酸压作业施工，并确保今后长期稳定生产，成为普光气田投产过程中遇到的最突出技术难题。研究普光气田套变井的套变特点，制定相应的完井投产管柱，对普光气田安全顺利完成105×108m 3/a 产能建设具有重要意义，对其他周边区块类似高含硫气井的投产也具有借鉴作用。
1普光气田套变现状
2008年5月12日，四川汶川发生了8级大地震，此时普光气田正在进行第一口开发井302-1井的投产作业，在作业过程中，发现该井出现套变情况，同时周边一些区块也陆续传出出现套变的消息。为了掌握开发井套管变形的分布状况、严重程度和发展趋势，采取一边进行投产作业，一边进行套变检测和观察，采用40臂井径仪对普光气田开发井进行了测井。测量结果表明，普光气田开发井普遍出现了套
变现象，测量的31口井，其中29口井发生了套变，套
变发生率达93.5%，套变段均在盐膏层的嘉陵江四-五段，位置在井下4000～5000m (海拔深度3500～4000m )，而普光气田平均气藏埋深在5500m 左右。部分气井套变严重，原本5152.5mm 的套管内径，最小已经在5130mm 以下，而普光气田完井采购的永久式封隔器最小外径为5138.89mm ，已经不能下入正常的酸压、生产一体化完井管柱。
为了方便套管变形机理研究和生产运行管理，按照套管变形的严重程度、是否影响采气完井管柱下井、套管修复的难易程度，将套变等级分成轻微变形井、中度变形井和严重变形井等三种类型，其中轻微变形是指套管最小内径在140mm 以上；中度变形是指套管最小内径在138±1.0mm 范围内；严重变形是指套管最小内径在132mm 以下。具体分类统计见表1。
表1
普光气田套变井分类统计表最小井径
井数数量百分比轻微变形井≥140mm 1965.5%中度变形井138±1mm 310.3%严重套变井
≤132mm
724.2%总
计
29
100%
注：不存在套管变形缩径介于132～137mm 的井。
2 普光气田套变井完井投产工艺
面对普遍出现的套变情况，一方面分析研究套变机理，另一方面探索研究套变井的完井投产方法。研究结果表明，普光气田发生的套管变形与地下盐膏层的厚度、地震发生密切相关，气井地下盐膏层越厚，套变就越严重。由于普光气田“超深三高”，产层套管直径大、钢级高、管壁厚，实施修套工艺难以有
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内蒙古石油化工 2012年第11期
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收稿日期35
作者简介魏鲲鹏()，工程师，毕业于中国石油大学(北京)，长期从事高含硫气田采气工艺、完井设计工作。
:2012-0-2:1978-
虚拟实验室
效保持井身结构的完整性和气密封性，套管修复难度大。因此，在普光气田套变井投产作业工艺上，主要通过调整、优化采气管柱结构，结合适度的套管整形，达到投产目的。
制定了“分类投产”的建设思路，遵循以下几个原则：尽可能地减轻套管损伤或不损伤套管；必须满足防腐要求和大规模酸压改造要求；必须考虑长期安全生产、后期可能采取作业措施的需要。2.1 轻微变形井完井工艺
轻微变形(包括无变形)井，多位于盐膏层较薄区块，后期再次发生严重套变的可能性不大，因此对此类井的完井投产，主要根据单井套变程度和采购的完井工具情况，通过采气管柱优化和完井工具合理选配，完成投产作业。其中内径在145mm 以上的井，选配直径较大的永久封隔器等完井工具，外径在144mm 以内；内径在140～145mm 的井，选用直径较小的永久式封隔器完井工具，外径保证在138.89mm 以内。完井管柱结构见图1
。
图1 轻度套变井完井管柱图 图2 中度套变井完井管柱
管柱整体耐压在70MPa 以上，只要能够顺利下入就能满足酸压施工和后期生产的需要。因此在配套作业工艺上，主要通过通井规通井和研制模拟封隔器通井检测能否顺畅下井，确保气井完井工具下入顺利。
2.2 中度变形井完井工艺
此类气井大多位于盐膏层厚度中度地区。在普光气田投产作业期间，汶川大地震的余震仍然不断，部分井的变形仍持续发生，后期投入生产以后，个别井仍有可能继续加剧变形，存在发生套管错断的安全风险。另外，由于套管内径在3左右，现有的完井封隔器已经无法下入，如果在合金套管段内不
坐封封隔器，含硫气体将直接与上部普通抗硫套管接触，极易发生硫化氢应力腐蚀，导致严重后果，因此必须在合金套管段下入封隔器。因此对后期持续变形可能性不大的井，采用适度液压滚珠整形+小直径封隔器的完井投产工艺。对持续变形的井，必须考虑采用新型的管柱结构，既可以封隔下部产层，又能防止气体从上部套变段上窜。防止气体上窜，可将永久式封隔器上提至套变段以上，封隔下部产层需要重新选择小直径封隔器。根据普光主体酸压施工经验，地层破裂压力梯度一般在0.016M
Pa/m，因此下部的封隔器必须满足耐压差20MPa 以上，如何选择外径较小又能满足性能需要的封隔器，成为中度变形井完井投产的首要技术难题。
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常见的机械式封隔器外径过大，无法穿过套变段，因此不能采用。膨胀封隔器作为近几年新兴起的技术，采用特殊的EPDM 橡胶，具有外径可调、施工简单、耐H 2S 和酸蚀等优点。经过反复论证，创新设计了“膨胀封隔器+永久式封隔器”的管柱结构。主要由耐蚀合金油管配套井下安全阀+滑套+上部的永久式封隔器+球座+膨胀封隔器组成。管柱结构示意图见图2T [2]。膨胀封隔器包括遇油式和遇水式，普光套变井酸压一体化完井管柱不采用遇水式，是因为遇水式膨胀封隔器在后期地层水减少后，会发生外径回缩的现象，因此采用遇油膨胀封隔器。遇油膨胀封隔器外径5129.5mm ，可顺利通过变形段，下入到合金套管内。在经过柴油长时间的浸泡之后，膨胀封隔器能够充分膨胀,3m 的遇油膨胀封隔器耐压差能力达到50MPa 以上，完全满足普光气田大规模酸压施工的需要。同时，封隔产层流体，防止气体从环空上窜，对上部的抗硫套管造成腐蚀。
上部的永久式封隔器坐落在套变段上部固井质量较好段，一方面可以防止后期含硫气体从套管错断处进入上部环空内，造成严重后果；另一方面为后期可能出现的封井等后续的处理作业措施奠定了基础，减少了后期作业难度。整趟管柱既充分考虑到作业施工、酸压改造和正常生产时的安全可靠性，又充分考虑了套变持续加重可能出现的各种严重后果，为今后的各类处理措施奠定了基础，减少了后期作业的安全风险性。
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在配套完井工艺上，变径液压滚珠整形+小直径封隔器的完井方式，主要考虑适度整形，配套通井规和加长模拟封隔器通井，确保完井管柱下入顺利。双封管柱完井主要考虑遇油膨胀封隔器的浸泡坐封，在注入柴油进行浸泡时，需要加入前置隔离液和顶替液，确保柴油充满膨胀封隔器上下环形空间内。此外，延长柴油浸泡时间至～天，保证膨胀封隔器能够充分吸收柴油膨胀，与套管紧密接触，达到最大耐压差能力[3,]。3 严重变形井完井工艺
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2012年第11期 魏鲲鹏等 普光气田套变井完井投产工艺18mm 100m 212842.
此类气井位于井下盐膏层较厚区块，多次井径监测的结果表明，这些井的套管变形仍在持续加剧。由于井径过小(小于5130mm )，可以下入的小直径的遇油膨胀封隔器不能满足耐压要求，因此必须考虑进行修套整形。
在修套工艺上，尽量降低对套管的损伤，保持一定的套管强度。若采取扩铣修套，则必然会损伤套管，破坏井筒的完整性和密封性，若采取大规模套管整形，整型量过大，必然会降低套管的强度，后期出现回弹。因此，考虑采取适量整形，将整型量控制在一定范围内，满足下入外径5129.5mm 遇油膨胀封隔器的要求。普光气田引进采用新型的井下震击冲击整形技术，通过改进整形器材质，调整施工方法，向下冲击整形，向上震击解卡，解决了高钢级、厚壁、大管径套管整形的技术难题，实现了
保证一定套管强度下的扩径要求。
考虑到后期可能继续套变，此类井采用“整形+双封隔器管柱”的完井投产工艺，兼顾投产作业和后期作业。将套管内径整形到5132mm 以上，保证能够下入遇油膨胀封隔器进行施工作业，管柱结构图与中度变形井相同，见图2。
宿迁学院图书馆在配套完井工艺上，通过各种整形器的组合应用，结合通径规通井和模拟封隔器通井，确保整个完井管串能够顺利下入，其余工艺要求与中度变形井相同。
3 现场应用情况
从2008年普光气田套变井发生后，普光气田完成了37口井的投产作业。在已发生套变的气井，全面推广应用了“分类投产”的套变井完井投产技术，除了3口严重复杂套变井(最小内径已小于125mm)目前仍在讨论修套完井方案外，其它各类套变井均实现了投产作业施工。其中1口井采用液压滚珠整形+小直径封隔器实现投产,5口井采用井下震击冲击整形工艺技术和永久封隔器+遇油膨胀封隔器
江苏中行采气管柱结构完井。普光气田修套完井投产技术取得了显著的应用效果和经济效益，盘活了巨额气井投产资产，可行性和可靠性得到了充分的验证。4 结论
(1)普光气田投产过程中，受汶川地震影响，发生的普遍性套管变形现象，增加了投产试气的技术难度，
成为普光气田投产过程中突出的技术难题。
(2)采用“分类投产”的完井投产思路，对套变井进行了分类，制定了不同的完井投产方法，完成了普光气田套变井的投产作业，取得较好的现场应用效果。
(3)设计采用的“遇油膨胀封隔器+永久式封隔器”一体化完井管柱应用于中度变形井和严重变形井，满足了酸压作业施工的要求，确保了长期稳定生产，为今后采取作业措施提供了技术保证。
(4)采用变径液压滚珠整形和井下震击冲击整形技术，控制整型量，在保证一定套管强度的基础上，实现了整形目的，达到了严重套变井的下入管柱要求，效果明显。
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Casing Defor mation Well Completion Technology in Puguang Gas Field
WE I K un -peng ,GU Xiao -ho ng ,ZOU F eng -mei ,Y AO H ui -zhi ,YI N Cha o -wei
(Petroleum Engineering Institute of Zhongyuan Oilfield Br anch ,SINOPEC ,Puyang 457001,P .R .China )
Abstr act :During “
5.12”Wenchuan Earthquake period ,casing deformation happened to most gas wells in Puguang gas field because of car bonate formation cr eep deformation .Some wells casing defor med seri-ously .Normal well completion string couldn't down into well ,which is a serious situation to gas field con-str
uction .In view of this situation ,a “classification completion ”thought is put forward to such wells ,which divided into mild ,moder ate and severe three types deformation according to the casing defor mation degr ee .Different well completion strings are designed ,especially to the severe deformation wells ,“oil swellable packer +permanent type packer ”such structural str ing is designed creatively ,which meets the f f f ,f y K y f ;f ;W ,;O 36
内蒙古石油化工 2012年第11期
need o acid r acturing and long time production .All kinds o well completion technologies are used well in well site which provide a technical guarantee to Puguang gas ield capacit construction .
e wor ds :Puguang gas ield Casing de ormation ell completion string il swellable packer
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