油管傳輸負壓射孔(天然氣開采是怎樣的？)

　海上油管輸送射孔與鉆井中途測試技術

一、海上油管輸送射孔技術

最早的采油方式是裸眼采油或篩管采油，隨著固井工藝的產生，發展了射孔采油方式。1932年美國LENEWELLS公司開始子彈式射孔，1946年WELEX公司開始使用聚能射孔彈射孔，1949年麥克洛夫公司開始搞油管輸送射孔（TCP），但由于技術上的欠缺而沒有發展起來，1953年EXXON和斯倫貝謝爾公司開始搞過油管射孔，1970年VANN公司正式將TCP用于生產。

目前世界一流的射孔公司有Compac、Halliburton、Owen、Goex、Baker、Schlumberger等公司。這些公司的射孔器材共同的特點是：產品系列化程度高、加工精度高、檢測手段完備、檢測數據準確齊全、技術更新快、向高密度多方位高技術發展、低巖屑污染小。

國內在1958年以前使用蘇聯的槍身射孔器，20世紀60年代初開始用磁性定位器測套管接箍進行定位射孔，70年代廣泛開展使用了過油管射孔，80年代中期開始引進油管輸送射孔TCP技術，1988年以后逐漸在各油田推廣使用。

隨著海上勘探成果不斷擴大，海洋石油勘探開發工作的重點將進一步由勘探向開發轉移，油田開發井將逐年增加。然而，海上準備開發的油田大多屬于邊際油田，若在開發中采用進口器材進行作業，則有很多邊際油田因成本高而無法進行開發。為滿足海上油氣田勘探開發井作業中所需的新型系列射孔器材，用國產射孔器材全面替代進口產品，降低開發成本，填補套管高密度射孔在國內的空白，推進我國海洋石油勘探開發進程，研制新型射孔器材成為當務之急。我國射孔器材產品盡管在小口徑、低密度上取得了較大的成就，但與國際相比總體水平仍然較低，加工精度也較差，加之產品系列不配套、檢測手段不完善，無法完全滿足海上作業的需要。

為使海洋石油勘探開發進一步降低成本，加快射孔器材的國產化進程，中國海油開發研制了油管傳送射孔（TCP）——HY114、HY159射孔搶，并將這一具有自主知識產權的實用新型專利設計產品盡快地應用于生產。

（一）海上射孔

1．射孔

利用火攻器材或其他能源的能量射開套管、水泥環和地層，溝通油氣流通道的井下作業叫做射孔。

在勘探開發過程中射孔是一項不可缺少的重要手段。經鉆井、錄井和測井發現了油氣層之后，就要下套管、固井，然后必須射孔，進行試油，以確定該油層有無開采價值。對于開發生產井，進行完井作業、射孔，而后才能進行下生產管柱、下泵、防砂等其他采油、注水等作業。油氣田在開發過程中，若進行開發方案的調整，往往需進行補孔，以保持油氣田的產量。

隨著射孔技術采油技術的發展和我國各大油田二三十年來在勘探開發工作中的經驗積累，逐步提高了對射孔技術重要性的認識，對射孔作業越來越予以重視，因而近年來我國射孔技術有了飛速的發展，取得了很大的成績。

2．射孔方式

目前國內外廣泛被采用的射孔方式主要有3類：①電纜輸送射孔；②過油管射孔；③油管輸送射孔（TCP）。

這3類射孔都屬于炸藥聚能射孔，即利用制成倒錐形的高能炸藥在爆炸時產生的聚焦高能射流來射開套管和地層的工藝。

最近水力射孔在穿透深度上有新的突破，但還沒有廣泛地推廣使用。

3．射孔工藝

射孔工藝有正壓射孔和負壓射孔兩種，根據現場不同的井筒條件、地層條件以及完井工藝要求選擇不同的射孔工藝。

a．正壓射孔：為了順利地采出地層里的油氣，鉆井之后必須下套管并固水泥于套管與地層之間，然后射開油氣層井段的套管和水泥環，溝通油氣流通道。因而在射孔之前，地層和套管里邊是兩個不同的壓力系統。如果套管中的液柱壓力大于地層壓力，射孔后井液會壓向地層，加上射孔的壓實作用和杵堵，就構成了對地層的“二次污染”，這叫正壓射孔。

b．負壓射孔：射孔時套管里液柱壓力小于地層壓力，射開以后地層中的油、氣流向井筒，能將射孔產生的碎屑沖出來，井液也不會進入地層。這叫負壓射孔。負壓射孔能產生回流清洗孔眼，消除二次污染，因而能大大提高油氣井的產能。負壓射孔是最好的射孔方式，但要實現負壓射孔，電纜輸送方式是不行的。過油管射孔只是在第一槍才可以構成負壓，第二槍及以后均為等壓射孔。而由于井口防噴裝置長度的限制，過油管射孔每次下井的槍長度有限，只射一槍的井很少，所以過油管射孔不能滿足負壓射孔的要求。只有油管輸送射孔（TCP）才能滿足負壓射孔的各種要求。

（二）海上油管輸送射孔儀

油管輸送射孔（簡稱TCP）是用油管或鉆桿將射孔器材輸送到井下進行射孔的。它與電纜輸送射孔相同的地方是同樣用雷管、導爆索、傳爆管和射孔彈4種火工器材，同樣適應于各種套管的射孔槍。

1．油管輸送射孔特點

與電纜輸送射孔不同的地方只是輸送和引爆方式不同，其特點是：

輸送能力強，能一次射開幾百米油氣層，作業效率高；

使用大直徑、高孔密射孔槍和大藥量射孔彈，能滿足高穿深、大孔徑的射孔要求；

按設計要求構成大的負壓差，射孔時能充分清洗孔眼，消除二次污染；

達到高的產率比，提高單井產量；

在射孔后立即投產，快速受益；

在引爆前安裝好井口和井下安全接頭等控制設施，確保安全；

與DST測試聯合作業求準地層的產能；

使用范圍廣：適合于大斜度井、水平井、高壓油氣井、腐蝕性井液井、礫石充填井、雙油管采油井、泵抽井等。

2．油管輸送射孔管柱結構

圖7-73油管輸送射孔管柱結構

油管輸送射孔管柱（圖7-73）包括射孔槍、起爆裝置、井下工具等，用油管或變扣接頭把它們連接在一起叫做TCP射孔管柱。其作用是便利于引爆射孔槍射開油氣層，使油氣流順暢流入生產管柱，使生產管柱與地層之間產生負壓，可進行釋放射孔槍、打撈點火棒的作業。TCP常用的管柱結構如圖7-73所示，從下至上由引鞋、射孔槍、安全短節（空搶）、引爆裝置、生產閥（防污循環接頭或負壓閥、帶孔管）、釋放裝置、封隔器、放射性定位接頭等組成，根據油氣井條件和施工作業目的，可以有所增減，例如地層測試要加接減震器。

a．射孔槍：是將火工器材送入井下的載體，射孔器是射孔槍裝配好射孔彈、導爆索、傳爆管、雷管、槍頭、槍尾、中間接頭后的總稱。

b．射孔彈：是射孔作業時穿透套管、水泥環直至地層的核心部件。射孔彈的藥型根據用戶要求的射孔彈穿深以及井下溫度和下槍時間進行選擇。

c．點火頭：點火頭也叫起爆裝置，一般來講聚能射孔的全過程是撞擊式雷管被引爆，經過傳爆、導爆，最終使射孔彈釋放出其全部能量形成高壓、高速射流射穿目的靶。它是TCP的關鍵部件。點火頭的種類很多，目前在海上TCP作業中使用比較多的是安全機械點火頭，分低壓和高壓兩種。當點火棒撞擊到釋放桿時，剪銷被剪斷，釋放桿向下運行使鋼珠得以向左運行，從而釋放活塞擊針，活塞擊針在管柱內液墊的壓力作用下向下運動擊發雷管而引爆。

二、鉆井中途測試技術

鉆井中途測試技術即電纜地層測試技術，是油氣儲集層評價的重要手段。20世紀90年代以前，鉆井中途油氣層測試主要利用鉆桿測試（Drilling Stem Test）完成，一般需要幾天時間。近幾年國外興起了一種新的測試技術，即利用電纜式地層測試器測量地層壓力，通過泵抽技術，獲取地層流體原樣，并利用其他測井資料相輔，計算地層產能，達到與鉆桿測試同樣的作用。這種作業一般只需幾十個小時就可以完成，既省時又省力，效率高，成本低，越來越多地替代了鉆桿測試（DST），成為一項非常有發展前途的勘探技術。

當前國內應用較多的是斯倫貝謝的重復式地層測試器（RFT）或阿特拉斯的地層測試器（FMT），但其設計、功能及測量結果等方面都不太理想，不能計算測試層的滲透率，很難準確判別流體性質，最主要的還是不能取得儲集層的流體原樣，特別是在侵入較深的地層中，所取得的流體樣品基本上是泥漿污染流體，很難準確完成產能預測工作。

為打破國外的技術壟斷，填補空白，替代進口，減少占井時間，降低成本，滿足海上勘探開發的需要，及時對儲集層進行精細評價，總公司申請了國家“863”計劃中的《電纜式鉆井中途油氣層測試技術》課題。這標志著在國家支持下，研究具有自主知識產權的電纜地層測試技術，目標就是研制直接為海上油氣儲集層評價提供具有權威性、準確、全面、快速地完成裸眼井地層測試的地層參數測井儀器。該儀器采用先進的模塊化設計，保證采樣過程中在維持儲層原狀的情況下，取全、取準油藏工程所需的大部分資料，來預測儲層生產能力，使油氣資源的開采率達到最大，并減少測試費用，降低成本。具體應用為：①測量地層壓力，以及用重復測量證實結果；②在真實地層條件下收集地層流體樣品；③計算地層滲透性；④識別低壓或超壓區域；⑤確定儲層流體的重力及相關深度；⑥計算地層流體的可動性和可壓縮性；⑦儲集地層污染系數的垂直分布。

（一）電纜式地層測試器簡介

1．結構

儀器采用模塊式設計，每個模塊實現一定的功能。根據需要，模塊之間可以隨意組合。儀器設計為5個模塊，即電子線路模塊；液壓源模塊；封隔器模塊；流體識別模塊；高壓流體泵模塊；PVT取樣模塊；聯樣控制模塊等（圖7-74）。

每個模塊的功能如下。

（1）液壓源模塊

為儀器的液壓動力系統，通過液壓泵提供4500psi的壓力，并通過液壓管線傳輸壓力，用以驅動封隔器（PACKER）的伸縮及各模塊的機械動作。

（2）封隔器（PACKER）模塊

將泥漿與地層封割，地層流體通過封割器探針進入儀器本體以進行測試與取樣。

圖7-74電纜式地層測試器結構

（3）電子線路

完成對井下機械動作的電子控制，如PACKER伸縮、抽取流體、流體泵排、流體取樣以及傳感器信號的采集等。

（4）流體識別模塊

為了取得地層流體真樣，要將井壁污染流體排出到井筒內，利用電阻率、密度或光譜等方法來判斷流體是否是真實地層流體。

（5）高壓流體泵

高壓流體泵將流體從地層排出到井筒內。

（6）可移動式取樣筒

所取得的地層流體樣品裝入取樣筒，以便運到化驗室進行成分化驗。

2．工作原理

儀器可以完成測量地層壓力和抽取地層流體樣品。

（1）測壓

圖7-74流體測壓示意圖

儀器由電纜送到目的層，在地面控制下將封隔器（Packer）打開，如圖7-75所示，封隔器緊貼井壁將地層密封，打開流體預測室，地層流體被吸入預測室，此時預測室內傳感器測量地層壓力，壓力曲線如圖7-76所示。

（2）取樣

地層壓力測試完畢后，要進行取樣工作。要取得地層流體真實樣品，去除泥漿等污染流體，首先要將這些污染流體排出。此時開啟流體馬達，將地層流體排出到井筒。在排出過程中，一直監測流體的電阻率，當排出流體的電阻率趨于穩定時，此時流體為地層真實流體，進行取樣動作。如圖7-77和7-78所示。

圖7-76地層壓力恢復與測試時間關系

A-B—液壓靜壓；B-C—packer推靠井壁，流體被壓縮；C-D—流體進入儀器，解壓縮；D-E—泥餅脫落，壓力增強；E-F—泥漿濾液流動，壓力下降，假設侵入帶壓力高于地層壓力；F-C—抽吸壓力低于地層壓力；G-H—壓力恢復

圖7-77排出地層污染流體

圖7-78打開取樣筒

（二）地層測試器研究

研究一套井下泵抽式流體取樣測試器及其解釋系統，通過其泵抽系統能夠取得地層流體真樣，通過壓力測試曲線計算油氣層的滲透性、壓力分布、產能等參數，部分替代中途試油技術。主要研究內容包括以下5個方面。

1．仿真實驗模型及數值模擬

仿真模型采用三維圓柱體或球體結構，模擬復雜的井眼及地層條件。通過模擬仿真實驗來研究在不同地層壓力、不同流體飽和度、不同滲透率、不同泥餅厚度以及不同排液速度等條件下，儀器的響應特性，從而建立地層特性與儀器數值響應關系。針對渤海大油田不同的儲層條件，建立具有對不同地層壓力和流體進行采樣的模型，取得一系列的實驗數據。重點考慮：①地層淺和弱膠結疏松砂巖對儀器及解釋模型的特殊要求；②稠油開采條件下的趨膚效應和存儲效應；③油井出砂情況下對模型的影響。

兼顧陸上各類油氣田的儲層特性，進行針對性模擬。研究帶有管線存儲和表皮效應的各向異性非穩態滲流模型；研究雙探針各向異性解析解；研究諧波壓力和脈沖的相位延遲滲流模型；研究雙探針有限元模擬方法。

2．液壓動力系統結構設計與制造

鉆井中途油氣層測試技術的井下儀器包括電子線路、液壓動力系統、PACKER（座封液壓探頭）系統、泵抽系統、流體特性實時識別系統、反向注入模塊、PVT(Pressure,Volume,Tem-perature）取樣筒、大取樣控制模塊等。這些模塊的設計除了滿足工程上的要求外，受特定工作環境所限，需要考慮高溫、高壓等惡劣井況條件的要求。由于這些系統都是非常精密的機械裝置，故在本儀器的機械設計與制造工藝方面有著相當大的難度。具體是液壓源的體積、功率、溫度設計；液路及液壓閥門系統設計；雙探測器對三維動態流體模型影響下的間距設計；研究復雜地層條件下高壓流體排出泵的設計制作；不同流體、不同地層壓力條件下的流體反向注入技術；流體自動識別技術；取樣控制及其樣品保存技術研究。

3．電子控制與數據傳輸模塊的設計與制造

井下電子線路部分主要具有兩個功能，一是接收地面發來的指令并進行譯碼，以控制井下儀器各種機械動作和監測儀器各種狀態；二是進行數據采集與數據轉換，并將數據傳輸到地面進行處理。具體是MPU(Micro Processor Unit）微處理器控制電路；繼電器控制電路；各種傳感器信號處理電路；數據采集處理與傳輸。

4．地面支持系統

包括地面面板和系統軟件，油氣層特性測井儀的所有井下功能都由地面系統控制。包括測試數據的記錄、不同測試參數的地面調整（如測壓采樣點的確定，預測體積、泵排速度、壓力降的選擇等）、井下工況及采樣流體性質的判斷。它的泵抽系統能對流過儀器或被抽進采樣筒的液體進行同步監測和計算其特性參數。這些功能的實現都需要地面軟件的支持。

5．測試制度設計、資料解釋模型研究與解釋軟件開發

a．不同油氣藏測試工作制度設計方法。對稠油、低滲透、油氣水多相等復雜條件，研究測試時間短、流速低、排出量小的合理測試工作制度，泵排的時間控制，多探針垂向干擾測試設計。

b．低速、短時壓力資料的定量解釋和解釋新模型開發。球形和圓柱形壓力降和壓力恢復疊加分析，考慮管線井儲和表皮效應的典型曲線分析，流動期識別和流動模型，多層模型、復合模型、多相流模型，垂向干擾模型、反向注入模型，油藏邊界分析模型。

c．與三維地震、鉆井、錄井、油藏工程等多學科綜合評價研究油氣藏方法。確定合適鉆井液，完井設計，油藏開發建議，研究部分代替DST(Drill Stem Test）的短時間測試產能預測技術。

d．資料解釋軟件系統。

上述研究的關鍵技術包括三維仿真模型研究與數值模擬計算；高溫高壓微型液壓動力系統；雙PACKER系統；光譜流體識別技術；流體采樣與樣品保存技術；井下實時自控系統；地面測量與控制系統；復雜油藏的資料解釋方法；反向流體注入技術。

地層測試技術研制成功將在油氣勘探中解決重大疑難地質問題：重復抽樣和重復測試，使壓力測量更為準確；利用泵抽技術將泥漿濾液排出，獲取原狀地層流體樣品；雙封隔器技術，保證在任何巖層中取得地層流體樣品，解決單封隔器在稠油粉砂巖中取樣堵塞等問題；將逐步替代試油技術，成為地層評價的重要工具，并為降低成本提供有利工具。另外，鑒于目前國內尚無較好的油氣裸眼井分層測試技術可以利用，可以作為開展海洋或陸上石油勘探井和開發井分層動態測試及取樣測試，不失為一項極好的分層動態直接測量技術。海洋與陸上每口油氣井都需要進行這項地層動態取樣測試。憑借其測取的前所未有的、十分完備的油藏分層動態資料，就可以確切地、完美地認識油層及各個分層，并將其測試結果用于油氣勘探、油田開發、采油工程的各個方面，有利于高質量高速度高效率地進行油氣勘探及油氣田開發。再就是，儲層特性測井儀器將具有自主知識產權，擁有國內外市場競爭的法律地位，可以沖破種種限制，對國外提供這種測井技術服務，從而獲得較好的經濟效益。

射孔的射孔工藝

要根據油層和流體的特性、地層傷害狀況、套管程序和油田生產條件，選擇恰當的射孔工藝，其工藝可分為正壓和負壓工藝，用高密度射孔液使液柱壓力高于地層壓力的射孔為正壓射孔地；將井筒液面降低到一定深度，形成低于地層壓力建立適當負壓的射孔為負壓射孔。按傳輸方式又分為電纜輸送和油管輸送射孔，從技術工藝趨勢來看，油管輸送射孔將會越來越廣泛使用。

什么是射孔工藝

射孔4434511的觀點，這里補充一點，由于油氣井完鉆、固井后，地層與井筒的通道是封死的，所以需要利用射孔技術在套管上鉆一個眼，并穿透水泥環和一定深度的巖石（一般幾十公分），這樣地層的油氣就可以流到井筒里來了，此后采用一定舉升工藝油氣就被提升到地面

通常來說，射孔采用聚能射孔技術，這與軍事上的反坦克導彈的原理是一樣的，即利用高性能炸藥和一個金屬罩產生高能金屬射流 來完成射孔過程，根據射孔時井筒與地層壓力的大小關系可以分為、超正壓射孔、正壓射孔和負壓射孔工藝；根據井型可分為直井射孔工藝、水平井射孔工藝、小直徑水平井射孔工藝等等等；根據射孔方式，可以分為機械切割、射孔彈射孔（前兩種過時）、聚能射孔（最普遍）、復合射孔(時髦)、水利射孔（應用少）、激光射孔（科研階段）等

天然氣開采是怎樣的？

與石油開采一樣，天然氣是在氣層壓力與采氣井井底壓力差作用下滲流到井底并噴出地面。差別在于天然氣在壓力下降時因體積迅速膨脹會吸熱、降溫，使部分成分冷凝為液體，甚至產生水化物凍堵現象。氣層比油層也更容易受到污染堵塞。

氣井的完井工藝是下套管固井后，采用從油管中傳輸的射孔槍和低密度射孔液的負壓射孔，即射孔時井筒液柱壓力低于氣層壓力。還有一種近平衡射孔即井筒液柱壓力接近氣層壓力，并選用特種無固相射孔液，以保護氣層。射孔后有控制地放噴，凈化井底附近氣層和井筒。對因氣層污染造成的低產井，采用液氮氣舉，有控制地放噴，必要時采用酸化解堵。注意絕不能用空氣氣舉，否則空氣中的氧氣和氣層中的天然氣混合就成為爆炸性氣體，這是十分危險的。對生產過程中因氣體膨脹吸熱產生的水化物凍堵現象，采用加熱、保溫、注熱化學劑、注防凍劑等解凍防凍措施，或關井自然解凍。由于壓力下降，天然氣膨脹吸熱、降溫，部分冷凝為液體，所以氣井經常出現井筒積液。通過不定期的有控制的放噴、氮氣氣舉、抽汲等方式清除井筒內的積液，是保持氣井正常生產的重要措施。氣井的壓裂增產措施與油井壓裂相似，差別在于對氣層保護的要求更高。

塔河油田完井方法及完井施工

楊蘭田宗鐵董秀民

（新星石油公司西北石油局烏魯木齊市830011）

摘要針對塔河3號、4號油田完井方式、完井施工的問題進行分析，提出了完井方法選擇建議和完井施工中存在問題及對策。

關鍵詞油藏特征完井方法套管射孔完井裸眼完井風化殼壓力系統

塔里木盆地油氣層埋藏深度、地質特征、儲層物性、流體性質等在縱向、橫向上都存在很大差異，體現在地區間、構造間，甚至鄰井間。深入分析掌握各構造不同特點與勘探、開發的特殊需要，選擇經濟、合理的完井方法，一直是塔里木油田需要深入研究與解決的問題。

塔河油田由4個相對獨立的中型油田組成，主要產層為三疊系、石炭系及奧陶系。

塔河油田具有地質條件復雜多變，井溫高，油氣藏埋藏深等特點，采用的完井方法見表1。其完井方法的選擇主要依據如下幾個方面：

（1）油田地質特點、儲集層物性與儲集特征；

（2）地層壓力系統變化與特殊地層對鉆井的要求；

（3）鉆井地質目的與井的類型；

（4）鉆井、完井工藝技術現狀；

（5）后續工程對鉆井、完井的要求，如采油、修井、測試、儲層改造等。

表1塔河油田采用的完井方法Table1買粉絲pletion modes in Tahe oil field

1塔河1號、2號油田

1.1油藏特征

塔河1號、2號油田的產層為三疊系；發育了上、中、下3個主力含油砂體；巖性以長石巖屑砂巖為主。該區油層物性較好，屬中孔、中高滲儲集層。

塔河1號油田下油組產層為底水油藏，平均油層厚度為7.1m。根據試油、試采分析，采油指數為38.76m3/(d·MPa），油層有效滲透率為179×10-3μm2，原油性質為低含蠟、中高粘常規原油。

塔河2號油田產層為三疊系油藏上、中油組，兩油組油層之間相隔約130m，上油組為一構造底水塊狀油藏，平均油層厚度為4.9m，采油指數為5.98m3/(d·MPa），地層有效滲透率為22.3×10-3μm2；中油組也是一構造底水塊狀油藏，平均油層厚度為7.3m，采油指數為37.6m3/d·MPa，有效滲透率為38.7×10-3μm2，產能和物性均較上油組好。原油性質為含蠟、低含硫、低粘度原油。

塔河1號、2號油田都存在著下部水層段滲透率高于上部油層段的現象，且底水厚度大，有較活躍的底水能量。

1.2鉆井類型

塔河1號、2號油田開發采用直井＋水平井的方案，根據塔河1號、2號油田的特點，直井存在無水開采期較短，底水錐進快的問題，水平井開采的生產壓差較小，能夠減緩底水錐進速度，相對延長油井無水開采期。

1.3完井方法

（1）直井

采用掛7＂尾管、回接、射孔完井的方法，7＂尾管與

技術套管重疊段為150 m左右；采油管柱采用Φ73 mmEUE油管；采用油管傳輸負壓射孔，槍型選用Φ127 mm槍。

射孔完井方法分析：

①可以有效封隔各滲透層，實施分層開采、分層測試、分層評價。

②便于控制油層打開程度與避水高度。

③可以針對各產層，實施生產控制、生產檢測，防止水錐產生，控制底水錐進。

④可以有效采取任何選擇性增產、增注措施。

⑤套管射孔完井方法對固井要求比較高，水泥漿對儲層有一定的傷害。

（2）水平井

水平井選用

＂鉆頭開孔下

表層套管900 m左右；

＂井眼下

技術套管4250 m左右；

＂井眼內完成造斜段和水平段的鉆進，中曲率半徑的井身剖面，造斜點一般在技術套管以下50 m。

塔河1號、2號油田的儲層膠結比較疏松，為保證油井產能，防止裸眼段井壁坍塌堵塞井筒，同時考慮到井徑與管徑的配合與施工難度，在水平井施工中選擇使用如下方案：

①7＂尾管（回接）＋

割縫襯管

使用管外封隔器，水平段以上注水泥固井。井例：TK104H、TK105H、TK106H井。

②7＂尾管（回接）＋

套管＋

割縫襯管

使用管外封隔器，水平段以上注水泥固井。井例：TK201H井。

2塔河3號、4號油田

2.1油藏特征

塔河3號、4號油田的主力油藏為奧陶系潛山型油藏，其巖性是泥晶灰巖、微晶灰巖、亮晶碎屑灰巖，中部夾洞穴角礫巖；油氣儲集空間主要是溶蝕孔洞、裂縫。油藏具有如下特征：

（1）奧陶系儲層埋藏深度大，存在有多個油氣層段

奧陶系頂風化殼一般在5350～5370m。主要油氣層段3套以上。

（2）儲層具有強烈的非均質性

主要體現在兩個方面，一是孔、洞、縫發育帶橫向、縱向分布；二是儲集空間的類型、發育程度及其連通性。另外，不僅存在垂直裂縫，水平縫也有一定程度的發育。

塔河3號、4號油田奧陶系碳酸鹽巖儲層井間、層間物性存在很大差異。

反映在采油生產上：

根據1997年、1998年生產情況，塔河3號奧陶系已投產井中，產油量最高的達135m3/d，生產壓差為20MPa，采油指數為7.5m3/(d·MPa）；產量最低的為22m3/d，生產壓差為39MPa，采油指數為0.56m3/d·MPa。塔河4號油田S48井用試井分析方法處理得到地層靜壓為59.26MPa，以此計算生產壓差為1MPa，采油指數為745m3/d·MPa;T401井生產壓差達8.3MPa，采油指數為37.6m3/d·MPa。

反映在儲層物性資料上：

塔河3號油田產能較低的T302井地層滲透率為0.000805×10-3～18.7×10-3μm2，孔隙度為0.2％～2.4％，相對較差，屬低孔、低滲油氣層；產能較高的 T301井5358.2～5371.2 m井段，孔隙度為3.5％～18.6％，滲透率為0.1×10-3～150×10-3μm2。該井儲層物性在縱向上的差別尤為突出，鉆井施工中5545.66～5546.86 m放空1.2 m，該段測井曲線顯示電阻率明顯降低，孔隙度增大，為溶洞、裂縫極發育段。S48井采油生產和鉆進過程中的現象說明該井屬特高滲超常規大彈性容量類型，儲集空間類型應以溶洞型或裂縫－溶洞型為主。

利用大斜度井對碳酸鹽巖油藏進行開發，提高孔、洞、縫發育帶的穿越數，提高對儲層的認識，提高產能，提高單井控制儲量，是縫洞型油藏開發的重要手段。

（3）原油性質差異很大

根據目前采油情況來看，塔河3號以輕質油為主，S47井原油密度為0.82～0.841g/cm3，運動粘度為4.13～7.12mm2/s;T301井原油性質相對變化比較大，原油密度為0.826～0.9105g/cm3，運動粘度為4.62～68.28mm2/s，說明原油性質在各層間存在很大差異。

塔河4號以高粘度重質油為主，原油密度為0.9524～0.9644g/cm3，運動粘度為444.46～2677mm2/s。

2.2地層特點與相應的鉆井工程問題對完井方法的要求

（1）風化殼

從地層界面因素考慮，上層套管應下到古風化殼之上。該層段一般在井深為5350～5370m，由于地層水的溶蝕和風化作用，古風化帶地層較破碎，孔、洞、縫往往較發育，鉆井過程中易井漏。

（2）不同壓力系統風化殼上下地層屬不同壓力系統，石炭系地層壓力當量密度為1.20～1.24g/cm3，奧陶系地層壓力當量密度為1.08～1.10g/cm3，必須下一層套管，采用不同密度體系的鉆井液進行鉆進。

（3）復雜井段

石炭系、三疊系泥巖不穩定，坍塌壓力較高，容易發生剝落、垮塌，井徑擴大率偏大，易產生復雜情況。同時，石炭系上部地層壓力相對較低，壓差較大，容易發生壓差卡鉆。

2.3現用完井方法分析

塔河3號、4號油田均采用裸眼完井方法，即7＂尾管下至風化面以上，用57/8＂鉆頭鉆穿風化殼，揭開奧陶系碳酸鹽巖儲層，然后裸眼完井。

由于井況不同，有的井在裸眼段完成后，進行了7＂尾管回接作業，如 S46井、S47井、T302井、T401井、T402井，有的井未進行回接，如S48井、T301井。

完井采油管柱采用如下幾種：

（1）Φ73mm油管柱，如T302井；

（2）Φ88.9mm油管柱，如T401井；

（3）Φ73mm油管＋回采封隔器，如S46井、S48井；

（4）Φ88.9mm油管＋回采封隔器，如T402井；

（5）Φ88.9mm油管＋Φ73mm油管＋回采封隔器，如T301井。

采用裸眼完井方法所存在的問題：

（1）不利于分層開采、分層評價。塔河3號、4號油田奧陶系存在多個產層，各層物性、流體性質都存在較大差別，各產層產能、油質各有不同。裸眼完井方法難以避免層段之間相互串通、相互干擾；難以全面認識、評價各產層；難以分別制訂并實施符合各油層特點的開采方案，對各產層的生產進行控制，進行分層開采；難以保證各油層油氣采收率，不利于各油層油氣資源的綜合利用與全面開發。同時，由于產層間性質的差異，產能貢獻也各有不同，所獲得的生產檢測資料相對不可靠。

（2）可選擇的增產措施有限，不利于有針對性、有選擇性地進行儲層改造作業。塔河3號、4號油田奧陶系儲層非均性強，物性、原油性質層間差異大，鉆井過程中存在不同程度的污染，原油有效餾分低，膠質、瀝青及蠟含量相對較高，對儲層進行分層改造是極為必要的。酸化壓裂是對碳酸鹽巖儲層進行改造的有效方法。目前塔河油田多采用全裸眼酸壓的辦法，全裸眼酸壓跨度大，有效厚度大，多層段，各層段孔洞縫發育程度、地層物性、破裂壓力值不一致，一方面增大了酸液的損失與能量的消耗，相應減小了已壓開層段的有效酸液量，限制了酸壓改造的深度、力度；另一方面全裸眼酸壓，酸液勢必首先壓開并進入孔洞縫發育程度好，連通性好，破裂壓力低的層段，對于儲層物性相對不好的層段難以達到酸壓目的。而利用封隔器或其它工程手段進行分層酸壓的風險、難度較大，有效性、成功率很難保證。

2.4完井方法選擇建議

應根據孔洞縫發育程度、連通性、地層物性資料選擇完井方法，有效封隔各產層。

2.4.1選用掛5＂尾管，射孔完井方法

套管射孔完井是層段分隔最有效的完井方法，可以進行有效的生產控制、生產檢測和包括酸化壓裂在內的任何選擇性增產措施。

采用套管射孔完井必須首先解決地層漏失問題，這是固井成敗的關鍵。其次必須解決水泥漿體系選擇與施工工藝問題，減小水泥漿對儲層的損害，保證固井質量。同時，井深、井段短、管徑小，對射孔作業有較高的要求。

2.4.2選用管外封隔器（ECP）完井方法

套管外封隔器及割縫襯管完井方式與套管外封隔器及滑套完井方式。

管外封隔器完井，要求對層間裂縫發育情況、物性變化情況有更深入的認識。封隔器座封位置應在層間相對致密、井徑規則的井段，封隔器座封和密封件的耐壓、耐溫效果與長期性必須有充分保證；垂直裂縫的發育對層間封隔與分層處理（如酸化壓裂）效果有一定影響。

2.4.3繼續選用現裸眼完井方法

這是目前常用的完井方法，但應減少奧陶系的揭開深度，完鉆井深盡量控制在油水界面以上。

2.5完井施工中存在的問題與對策

塔河3號、4號油田奧陶系頂部風化破碎帶，溶蝕孔洞、裂縫發育較好的層段存在井漏問題，井漏的嚴重程度不僅對油氣層造成不同程度的傷害，而且對鉆井、完井施工作業造成嚴重影響。

2.5.1防漏堵漏問題

控制鉆井液密度，采用近平衡或欠平衡鉆井技術；在滿足井眼凈化的前提下，盡可能采用小排量鉆進，以降低環空循環壓耗；控制起下鉆速度、規范開泵操作，減小瞬時激動壓力，通過上述措施防止或減小井漏的發生。

當發生井漏時，根據溶蝕孔洞、裂縫發育程度及井漏的嚴重程度，以保護儲集層為核心制訂堵漏方案。

（1）漏速≤15m3/h：配制濃度為8％～12％的PCC暫堵漿液進行堵漏。

（2）漏速為15～30m3/h：配制濃度為10％～15％的 PCC暫堵漿液＋3％～4％核桃殼進行堵漏。

（3）漏速≥30m3/h：漏層溫度≤90℃，采用酸溶性固化堵漏劑ASC-1堵漏；若漏層溫度為90～120℃，則用高承壓堵漏劑ZC6-6堵漏；若漏層溫度＞120℃，則采用高承壓堵漏劑ZC6-6與PCC暫堵劑復合堵漏。

2.5.2安全鉆井、完井問題

塔河3號、4號油田奧陶系儲層溶蝕孔洞、裂縫發育好且連通性好的井對壓力相當敏感，安全窗口小（0.02～0.045g/cm3），易漏，易噴，漏噴并存。這類井比較典型的是S48井、T301井，其中S48井因無法繼續鉆井提前終孔。

（1）這類井難以建立井內平衡，難以建立有效循環，攜帶出鉆屑，使用常規鉆井方式不能滿足安全鉆進的要求，大量的漏失不僅大大增加了鉆井成本，更重要的是對油氣層造成污染。為此建議采取以下措施：

①采用負壓鉆井技術。

②選擇使用低密度鉆井液體系。

（2）這類井測井、下完井管串、拆換井口等完井作業難度、風險較大，特別是在常規作業方式下，對完井作業工序、工藝有較高的要求。建議采取以下措施：

①必須掌握靜止狀態、循環狀態下鉆井液與地層的相對平衡點，掌握靜止與循環狀態下鉆井液密度與漏速的關系，掌握井內相對穩定時間。在下完井管串及測井作業過程中，應及時補充密度略高于平衡點的完井液，控制環空液面與漏速，以微漏抑制地層流體進入井筒，為完井各項作業爭取時間。

②應避免敞開井口作業，避免井口處于無控制狀態，保證井口安全，換裝井口作業應在能夠對井筒實施有效控制的前提下進行。T301井長裸眼、多產層、層間物性差異很大，該井采用了先下油管再拆換井口的完井方法，為今后完井提供了經驗。

③合理安排施工工序，選擇符合油井特點、滿足安全作業要求的施工工藝。各項作業要緊湊，測井作業應盡可能減少空井時間。

Completion modes and 買粉絲pletion operations for oil wells in Tahe oil field

YangLantian ZongTie DongXiumin

(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，Ürümqi 830011)

Abstract:This paper introces reservoir Characteristics,drilling types and Completion modes in Tahe oil field;Analyzes the problems existing in Completion modes 買粉絲pletion job in Tahe oil field No.3,4; Gives the Suggestions of 買粉絲pletion modeselection and how to solve the problems ring 買粉絲pletion operation.

Key words:reservior characteristics Completion mode Perforated 買粉絲pletion open hole 買粉絲pletion, weathering crust pressure system

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