《XX全国石油工程设计大赛推荐材料之三：采气工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《XX全国石油工程设计大赛推荐材料之三：采气工程设计.docx（63页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、XX全国石油工程设计大赛推荐材料之三：采气工程设计1气井的完井与试气1.1气井的完井与井身结构1.1.1 气井的完井方法1）裸眼完井：钻到气层顶部后停钻，下油层套管固井，再用小 钻头钻开油气层，这样气层完全是裸露的。2）衬管完井：这是改进了的裸眼完井，有裸眼完井的优点，又 防止了岩石垮塌的缺点。衬管用悬挂器挂在上层套管的底部，或者直 接座在井底。3）射孔完井：钻完气层后下气层套管固井，然后用射孔枪在气 层射孔，射孔弹穿过套管与水泥环射入气层，形成若干条人工通道， 让气进入井筒。长庆气田目前使用的是射孔完井方法。4）尾管完井：钻完气层后下尾管固井。尾管用悬挂器挂在上层 套管的底部，射孔枪射开气层
2、。尾管完井具有射孔完井的优点，又节 约了大量套管。尾管顶部还装有回接接头，必要时，还可回接套管一 直到井口。尾管完井特别适用于探井，由于探井对气层有无工业价值 情况不明，下套管有的时候会造成浪费。1. 1.2井身结构井身结构包含下入套管的层次，各层套管的尺寸及下入深度，各 层套管外水泥浆返深、水泥环厚度与每次固井对应的井眼尺寸。井身3. 1气液混合物在垂直管流中的流淌形态油、气、水混合物在从井底流向井口的垂直上升过程中压力不断 下降，流体的流淌形态随之发生变化。1）纯气井：不产油或者产油很少的气井，井筒中呈单相气流。 由于气体密度小，流淌摩阻也很小，只需要井底压力大于井口油压， 气井就能正常生
3、产。2）气水同产井：关于存在气液两相流的气井，气液混合物在上 升过程中，随着压力的逐步降低，气体不断分离、膨胀，使得流淌形 态不断变化，通常要经历气泡流、段寒流、环雾流与雾流几种流态， 如图3-lo图37气液混合物在油管中流淌形态3. 2垂直管流中的能量供应与消耗在垂直管流中，气体的膨胀能一方面是携带、顶推液体上升的动 力，而另一方面又由于气液之间产生的滑脱现象而增加了滑脱缺失。气井举升油、气、水出井口的能量来源是井底流压，能量消耗要 紧是气液柱的重力、流淌的磨擦阻力、井口回压（油压）及滑脱缺失。二者平衡,即：井底流压+气体膨胀能二气液柱重力+摩阻缺失+滑脱缺失+井口回 压流淌摩阻随流速（产量
4、）的增大而增大，油、气混合物在油管中的 上升速度为：泡流V段塞流V环雾流雾流滑脱缺失与下列因素有关：1）流淌状态：泡流段塞流环雾流雾流2）油管直径：油管内径越大，滑脱现象越严重，滑脱缺失越大。3）气液比：举升一定量的液体，气量越大，滑脱缺失越小。2. 4采气生产参数之间的关系采气生产参数要紧有地层压力、井底流淌压力、油压、套压、输 压、流量计静压、差压、油气比、水气比、日产气量、油量、水量、 与出砂量等。天然气从气层到计量站通常要通过气层渗流、井筒垂直管流、井 口针阀的节流与地面管流四个过程。在这四个过程中，务必满足下列 两个基本规律，即流量平衡与能量平衡。也就是气层渗流入井筒的流 量应等于井
5、筒的举升量，同时等于井口的产量与集气管线的输送量； 另一方面，系统总的能量供应应等于能量的总消耗。只有这样，气井 生产才会协调，各类生产参数才会保持相对稳固，否则气井就会出问 题，表现为某些参数的突变。根据经验气井生产时各类压力间的关系为：地层压力井底流压套压油压计量前分离器压力流量 计静压输气压力。3气田的增产工艺技术3. 1常规酸化技术3. 1. 1气井酸化基本知识3. 1. 1. 1、酸化增产原理在完井与生产过程中，由于地层污染，渗透率降低，使许多井尽 管在钻井时有井喷或者气显示，但在试气时或者投产后产量却很低。 因此，在低于岩石破裂压力下，将酸液注入地层的孔隙与裂缝中，通 过酸液与地层
6、里的粘土、硅质与钙质等矿物间的化学作用溶解矿物， 解除堵塞，扩大与增加气层岩石的孔隙与裂缝，恢复或者增加井的产 量。3.1.2、 盐酸处理盐酸处理要紧用于碳酸盐岩地层与胶结物以碳酸盐为主的砂岩 地层。盐酸处理原理碳酸盐岩地层要紧为石灰岩与白云岩。盐酸处理是利用大多数碳 酸盐可与盐酸作用的特性，通过化学反应后，生成溶于水的氯化物与 二氧化碳气体，这些生成物容易排出。因此，经盐酸与气层中的碳酸 盐反应后，扩大了与增加气层岩石的孔隙与裂缝，提高了渗透率，改 善了地下流体的流淌状态，减小了流淌阻力，达到了增产的目的。酸液的构成与用量酸液构成：不一致浓度的盐酸+各类添加剂。目前气田常用的两种浓度的酸液构
7、成为:低浓度酸液浓度15% 20 %盐酸+0. 5 %甲醛（重量百分数）+2 %醋酸（重量百分数）+2 %4 % 烷基磺酸钠（重量百分数）+清水。高浓度酸液浓度28 %31 %盐酸3% 甲醛（重量百分数）+0. 3%“770A”（重量百分数）+3%烷基磺酸钠（重量 百分数）+0. 5%聚氧乙烯烷基醇酸（R102）（重量百分数）+清水。高浓度酸液能够延长反应时间，使酸蚀裂缝加长，同时产生更多 的二氧化碳，有利于排液，但对钢材腐蚀严重，也易生成不溶性微粒。添加剂：酸液中加入添加剂后，能够起到减缓酸液反应速度与 防腐作用，便于残酸返排与防止三价铁离子沉淀。缓蚀剂：酸液与石灰岩反应很快（比如初始浓度为
8、15%的酸液 与石灰岩反应，不到1分钟浓度就降为1%）,使得在井底邻近酸液 浓度已经很低，挤入地层内就不起作用了。为了消除地层深处堵塞， 就要在酸液中加入缓蚀剂。使其反应速度降低，以提高酸液有效作用 距离。常用的缓蚀剂有烷基磺酸钠（As）、聚氧乙烯烷基醇酸（R102）, 醋酸与二氧化碳等。防腐剂：盐酸与氢氟酸对油套管与施工设备有强裂的腐蚀作 用，使管子与设备寿命降低，甚至造成事故。因此，酸液中要加入防 腐剂以抑制腐蚀。常用的防腐剂有甲醛（福尔马林）、乌洛托品、烷基 酚聚乙烯酸（OP）、丁焕二醇与碘化钠等。表面活性剂：酸液的表面张力较高，进入气层后，容易积存 在地层孔隙与喉道中难于排出，使天然气
9、流淌困难。表面活性剂的作 用是降低酸液的表面张力，以利于反应完后酸液的排出。常用的表面 活性剂有烷基磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醴等。铁离子稳固剂（又称蛰合剂）：盐酸中常含有铁离子，酸液与金 属接触也会产生铁离子。随着酸反应的进行，酸的浓度降低，当pH 值升高到大于2. 2时，三价铁离子（Fe，会以氢氧化铁形式开始沉淀, 且沉淀随pH值的继续升高而增加。这种沉淀物会堵塞地层孔隙与喉 道，使渗透率降低。铁离子稳固剂就是防止三价铁沉淀的一种附加剂。 常用的稳固剂有醋酸、柠檬酸与乙二胺四乙酸（EDTA）等。助排剂用作帮助残酸排出地层的一种附加剂，常用的助排剂 有二氧化碳与氮气。施工中把助排剂混入酸液一起注
10、入地层，排残液 时，由于井底压力降低与助排剂在地层温度下气化，可携带残酸排出。用酸量的确定：关于碳酸盐岩地层，可靠的用酸量应根据岩心 试验与现场实际酸化资料确定。假如没有实际资料，也能够先按射孔 段长度计算。关于砂岩地层，则与设计酸化半径、钻头半径、油层有效厚度与 有效孔隙度有关。施工程序洗井：目的是把积沉在井底的杂质清洗干净，防止杂质随酸液挤 入地层。洗井用清水，洗井质量标准是以出口处水的机械杂质含量小 于0.2%为合格。起、下油管：洗井合格后起出油管，再按设计的管柱要求，下入 油管到估计深度（如需下入封隔器等井下工具时，应先用通井规通井,以保证工具顺利下入）。若原井内油管能满足酸化要求，可
11、不起下油 管。低压替酸：下完油管、装好井口与施工管线并试压合格后，用压 裂车把酸液从油管替入，直到充满气层部位为止。高压挤酸：高压挤入全部酸液，最后用顶替液（清水）把油管内的 酸液全部挤进地层后关井。关井反应：让酸液与地层矿物在一定时间内进行反应，溶解矿物。 通常反应时间操纵在1小时以内。排液求产：打开油管闸门，操纵一定回压排出反应后的残酸。假 如地层能量不足，排液困难，应及时采取抽吸或者气举等方法人工排 液。待残酸排尽，进行测试求产，熟悉酸化效果。3. 1.3、土酸处理土酸即盐酸与氢氟酸按一定比例配制成的混合酸液。土酸处理常 用于碳酸盐含量少，泥质含量高的砂岩气层。土酸处理原理土酸中的盐酸能
12、溶蚀地层中的碳酸盐类及铁铝等化合物，氢氟酸 则能溶蚀地层中的粘土质与硅酸盐类。氢氟酸与石英反应很慢，而与粘土反应很快。因此用氢氟酸解除 泥浆粘土颗粒堵塞是很有效的。然而气层岩石是复杂的，在酸化生成 可溶性物质的同时，也可能与某些矿物质发生沉淀反应，沉淀产物要 紧有钠盐、钾盐与钙盐等。如碳酸盐胶结物与氢氟酸反应生成氟化钙 沉淀。因此，关于碳酸盐含量高的地层，在酸化前宜用盐酸预处理， 这样效果会更好。土酸处理的酸液构成典型酸液构成：早期多用3%5%氢氟酸与12%15%盐酸及添 加剂配制成土酸。这种酸盐不能有效地防止钠盐与钾盐的沉淀，故使 用下面典型配方：液体构成用量（m3/m地层）预冲洗液15%盐
13、酸0.61.2土酸3%氢氟酸+12%盐酸1.24后冲洗液15%盐酸+互溶剂1.22. 4预冲洗液的作用是清除近井地带的碳酸钙，并使土酸与地层盐水 隔开；土酸的作用是溶解粘土、石英等矿物；后冲洗液的作用是排除 氢氟酸的反应产物，防止硅沉淀造成堵塞损害。三种液体都加有各类 添加剂，施工时按顺序挤入地层。自生土酸酸液：氢氟酸与粘土反应很快，在井底邻近即消耗完毕, 不能深入地层深部反应。因此为解除地层深处的粘土堵塞，现在已使 用自生氢氟酸的酸化方法。该方法是向地层注入化学剂，让化学剂在 地层中互相反应生成氢氟酸。其中一种方法是：HC00CH3+H20 HC00H+CH30H（甲酸脂）（甲酸）（甲醇）H
14、C00H+NH4F NH4+HC00-+HF甲酸甲脂水解生成甲酸的速度很慢，故能穿入地层深部与粘土等 矿物反应。自生氢氟酸酸化已在一些井中试验，取得一定成果，它具有能提高酸化效果、排液快、腐蚀性较低的优点。施工程序：与盐酸处理相同。3. 2常规压裂技术压裂是在高于岩石破裂压力下，将压裂液与支撑剂挤入地层被压 开的裂缝中，形成具有良好导流能力的裂缝，达到增加气井产量的目 的。3. 2. 1、加砂压裂压裂增产原理与酸化一样，压裂也是通过提高地层的渗透率增产的。不一致的 是酸化只能改善近井地带的渗透率，而压裂却能够在地层内造出一条 或者数条人工裂缝，并填入支撑剂保持造出的裂缝。由于裂缝的存在, 可能
15、出现下列两种情况使气井获得大幅度增产。压裂形成的裂缝使天然气在地层内的流淌由径向流变成直线流。压裂前天然气是以径向流方式流到井里的；压裂后天然气先从地层孔 隙流到裂缝，再沿裂缝以直线流方式流到井里。由于径向流的流淌截 面越接近井底越小，因而天然气流速越来越大，流淌阻力也增大，井 底剩余压力就越小。而直线流的流淌截面基本不变，流速只受压力降 低时的体积膨胀影响。因此对同一口气井来说，压裂后在相同产量下 井底剩余压力要比压裂前高。或者者说在相同的井底压力下，压裂后 的产量比压裂前高。压裂产生的裂缝也可能穿过夹层沟通原有气层以外的新气层，或者 者穿过低渗透区沟通新气源。压裂增产倍数与裂缝的形式（水平
16、裂缝或者垂直裂缝）、穿入深度、 地层渗透率、裂缝渗透率、地层有效厚度、供给半径与裂缝张开宽度 等因素有关。为了提高增产倍数，要紧是增加裂缝的长度与裂缝的导 流能力。因此目前世界上压裂都是向超大型进展，一次能够压出几百 米，甚至上千米长的裂缝，使许多原先没有开采价值的超低渗透率的 气田成为具有工业开采价值的气田。压裂能够解除地层堵塞，恢复气层原先的渗透率，从而使气井的产 量得到恢复与提高。压裂液与支撑剂压裂液：压裂液是进行水力压裂时的工作介质。地面高压泵向井内 压入的全部液体，称之压裂液。在进行气层压裂时，压裂液将地面高 压泵的压力传递到地层，劈开裂缝，同时又将固体颗粒支撑剂携带送 进地层中压开
17、的裂缝里去，以支撑裂缝保持张开的状态，达到改善气 层渗透率的目的。由于压裂过程中不一致阶段压裂液所起的作用不一致,可将压裂 液分为前置液、破裂液、携砂液与顶替液。一种理想压裂液的性能，应具备如下几点：a）滤失量低。b）携砂 能力强。c）泵送摩阻小。d）返排性能好。e）性能稳固。f）对气层损害 小。支撑剂：支撑剂的作用是支撑已压开的裂缝，防止压裂后在上覆岩 层与侧向地层的重压下裂缝闭合。支撑剂有石英砂、核桃壳、玻璃珠、 钢环与陶粒等。选择支撑剂，要根据具体井的岩石闭合压力的大小， 通过试验确定。要求支撑剂在岩石闭合压力下不破碎，假如支撑剂被 压碎，裂缝将部分闭合，降低导流能力。石英砂是最常用的，
18、通常用 于3000m以内的中深井中，支撑剂的粒径常用直径0. 84-0. 42mm与 20. 84mm两种。压裂施工程序替清水洗井：用干净水反替出井内压井液，充分洗井，使返出水质 杂质含量小于0. 2%o注前置液 洗井后，替前置液以启动封隔器，随后增加排量向地层 注入压裂液，并用平衡车向套管加压。注携砂液 当井底压力超过地层破裂压力时，地层被压开，这时泵压突然下降，排量上升。开始按设计砂比加砂。注顶替液 加砂完毕，注顶替液，把地面管线与油管中的携砂液全 部顶替到地层裂缝中。关井 顶替液注完后，关井待压裂液破胶，降低粘度。排液求产。3. 3长庆气田压裂酸化技术的运用3. 3.1低粘酸压裂酸化工艺
19、技术、工艺机理及适用条件低粘酸压裂酸化技术是在普通酸压基础上进展完善起来的，要紧 是针对陕甘宁气田储层的特点提出的一项工艺措施。低粘酸压裂酸化 技术要紧是为熟悉决陕甘宁盆地中部气田特有的深度伤害问题，适用 于以解堵为目的I类气层(K25X10%ni2,6=610%)的改造。通过结构通常用井身结构图表示，它是气井地下部分结构的示意图。经论证，适合长庆气田开发的最小生产套管尺寸为6 139. 7mm, 套管程序为6 244. 5mm+6139. 7mm。考虑到下古气层H2s含量较高， 套管腐蚀后的修复、气田开发后期侧钻与上、下古气层的分层开采， 下古气层开发井使用6 273mm+6 177. 81
20、nm（7）套管程序。上古气层使 用力244. 5mm+ 6 139. 7mm井身结构。1）长庆气井井身结构演变过程：（三个阶段）第一阶段：1986年往常，以找油为主，兼顾石盒子组底砂岩气 层。第一阶段井身结构图2-1套管程序：339. 7nm 表套（150200m） +0177. 8mm或者 139.7mm套管。井身结构见图2-1。cf 445mmr、套管311mm钱 头c t 2451711X1- ITT.SmmoK、 力181mm钻头c127rmm管图2-2第二阶段井身结构（1）第二阶段：1986年至1988年，油气并举阶段。（1）区域探井及超探井：表层套管+技术套管+生产套管+尾管。井身
21、结构见图2-2。优点：不熟悉地层的情况下，裸眼段长，能解决盐岩层等复杂问题。缺点：井眼大，套管层次多，钻速慢，建井周期长，成本高。 这项措施改造后，通常井的表皮系数由处理前的S = 1090降到-5 2,部分井通过试井与压降分析解释认为有一定的裂缝长度。、技术特点低粘酸压裂酸化技术是用于较深伤害下的一项综合技术措施、总 体上有下列几个技术特点：排量较大、施工压力高；通过降阻剂、缓速剂、变浓度酸减少酸液流淌阻力，延缓酸岩反应 速度，增大酸液处理范围；通过投球实现多层段改造；使用深穿透射孔弹加密射孔；注酸过程中伴注氮气；建立了严格的质量操纵标准与质量监督体系，监督液体配制及施工 全过程，保证了施工
22、质量。、要紧施工参数的优化裂缝高度以储层的有效层的厚度作为裂缝高度，尽管马五】层有四个段， 中间的隔层较薄，封隔能力较差，但由于盐酸本身粘度低，射孔段又 比较长（通常射开储层有效厚度的80%以上），射孔密度13孔/m,在 隔层垂向渗透率小于0. 01 X 10,n2的情况下，径向渗透率比垂向渗透 率要高出近千倍，因此通常酸液只在有效层内延伸。酸蚀有效作用距离由压力恢复资料与压降分析说明，酸蚀缝长通常为1020m,由 于储层纵横向的非均质，有些井可达30m。用酸量根据现场施工井统计资料与经济效益分析，用酸量优选结果为3. 35. 3m3 / mo排量泵注强度优选值为110240L / min /
23、 m。投球实现全井各层有效改造根据具体井况，投入适量尼龙球进行暂堵选压，投球量通常操纵 在欲堵孔眼数的1.2倍左右。、低粘酸压裂酸化工艺酸液配方根据室内试验评价结果，一胶选用20%的盐酸，添加剂有：缓蚀剂：IS130X2%或者 AP 304X1%铁离子稳固剂：柠檬酸X0. 15% （储层含黄铁矿时加0.3%）防膨剂：聚季胺X 0.25 %助排剂：长庆A1X0.5%、低粘酸压裂酸化工艺现场实施低粘酸压裂酸化工艺原理简单，使用的液体单一，因而现场施工 简便，具有良好的可操作性。现场施工步骤大致为：进行优化设计，确定现场施工方案；根据施工方案，组织现场施工前的准备，包含通井、洗井、射 孔、下酸化钻具
24、等常规工序；现场组织实施，低粘酸压裂酸化施工的泵注程序通常为：a预冲洗管线与井筒；b顶替及座封隔器；c根据施工规模注入适量盐酸，中间根据情况进行投球；d注入适量后置液，加助排剂，在施工过程中可根据实际情况伴 注氮气。、作业后快速排液求产、施工效果分析关于陕甘宁盆地中部气田低压低渗的碳酸盐岩储层，在钻井与完 井过程中的伤害较严重，即使是物性较好的气井（高渗气井），在完井 射孔后自然产量也很低,但高渗气井一旦解除污染，可获得较高产量, 因此使用低粘酸压裂酸化工艺施工后效果很好。3. 3. 2稠化酸酸压工艺技术、工艺机理及适用条件酸岩反应的动、静态实验都说明，稠化酸与普通盐酸对比具有明 显的缓速效果
25、。而且，稠化酸具有粘度较高、滤失速度较慢等特点， 因而，稠化酸酸压能有效地压开储层并延伸裂缝，由于延缓了酸岩反 应速度，从而提高酸液的穿入深度与有效作用距离。稠化酸酸压工艺适用于渗透率为15 X lO-W的储层改造,通常 酸蚀裂缝长度为2040m。、施工参数的优化稠化酸比普通盐酸摩阻低，有利于提高施工排量。根据模拟运算的缝中流速、雷诺数及有效作用距离对比，施工排量选用20002300L/min为宜，施工酸量应视井的情况而定。关于初次酸化井而言, 优先选用4. 5m3/ni；关于重复酸化井（已使用常规酸压处理过），用酸 量要大于第一次施工用量，通常选用65n）3/m。根据设计运算的液体 穿入深度
26、、现场排液情况及增产效果对比分析，稠化酸的地面表观粘 度应在2030mPa - S为宜。稠化酸施工的裂缝高度，由于马五1层之间夹层形不成有效分 隔，且施工排量较高，通常认为裂缝穿透了整个马五1气层段，即裂 缝高度为2025m,具体气井设计应根据电测曲线与固井质量情况划 定。、稠化酸酸压工艺酸液配方通过室内评价、筛选及现场试验对比分析，目前在中部气田所确 定的酸液稠化剂要紧有两种：一是从四川引进的CT1-6,二是长庆研 制的CJT。酸化工作液如下：20%HCL+3. 5CT1-6+0. 2%QP-10+0. 15SPT69+l%AH-304+0. 15%柠檬 酸+0. 5长庆A20%HCL+L
27、5%CJT+0. 15%柠檬酸+2. 0%IST30+0. 5%聚季胺+0. 5% 长庆A、稠化酸酸压的施工工艺稠化酸酸压施工除了具备酸压的单项施工技术要求以外，根据所 需要的酸蚀裂缝长度、酸蚀裂缝导流能力与井底邻近的导流能力，我 们还使用了如下工艺组合方式进行施工，即：a、稠化酸+顶替液b、稠化酸+后置液+顶替液 c、稠化酸+普通酸+顶替液由于第一种施工工艺操作简单，因此大多数井是按这种方式进行 施工的。但是，后两种工艺又各具特点，因此关于具体的气井而言， 应根据具体的储层地质特征及经济评价来确定。、施工效果分析通过试验，压力恢复资料分析及压降资料分析都说明，低粘酸压 裂酸化缝长为1020m
28、,超过20nl的不多，而稠化酸酸压缝长可达到 30nl以上，也是在常规酸压基础上进一步增产的要紧原因。3. 3. 3多级注入酸压一闭合酸化工艺技术多级注入酸压工艺又称之a 技术，它是在前置液酸压工艺基础 上进展起来的一项工艺措施，要紧是针对碳酸盐岩储层的改造。自 Cnulter等1976年提出以来，其有效性在室内实验与现场应用中得 到了验证，目前在世界各油气田的施工改造中得到了广泛应用。 、工艺机理、流程及适用条件 多级注入酸压工艺机理a.靠前置液造缝并在缝面上形成滤膜，用以降低酸液滤失，同时降 低了酸液的面容比，使酸岩反应速度降低，在酸液延伸至一定距离局 部滤膜受到破坏后，再通过后一级的高粘
29、液填充酸蚀溶洞，抑制溶洞 的扩大，增加酸蚀作用距离；b.依靠前置液与酸液的粘度差，在缝内酸液中产生粘性指进，在裂 缝壁面形成分布均匀的刻蚀沟槽，提高酸压后酸蚀裂缝的导流能力，继而提高增产效果；C.通过前置液预先降低地层温度，延缓酸岩反应速度，可有效地增 大酸蚀作用距离。闭与酸化工艺机理在低于裂缝闭合压力条件下，低速注入适量酸液，进一步溶蚀 井筒邻近酸蚀裂缝沟槽，提高近井地带酸蚀裂缝导流能力。多级注入酸压一闭合酸化工艺流程进行多级注入酸压一闭合酸化施工时，通常分段交替注入高粘前 置液与酸液，具体施工步骤如下：第一级前置液：注入高粘压裂液；第一级酸液：根据储层情况，选用适当类型与浓度的稠化酸；根据
30、施工规模的大小，依次交替注入多段前置液、酸液；待裂缝闭合后，在低于裂缝张开压力条件下低速注入适量的普 通盐酸，进一步溶蚀井筒邻近酸蚀沟槽，提高井筒邻近的裂缝导流能 力。在施工过程中，可根据地层情况与施工条件伴注适量氮气。适用条件根据各类敏感参数与工艺技术类型对酸压效果影响进行了模拟 分析，关于in类储层，即低渗储层（渗透率为0.2IXIOn?）,缝长 lef对增产效果起主导作用，选用多级注入酸压一闭合酸化工艺能大 幅度降低滤失、增大裂缝长度，提高裂缝的导流能力、是改造中部气 田HI类储层的最佳工艺。、现场工艺实施施工注入程序通常泵注程序为前置液1 /酸液1+前置液2 /酸液2+前置液3 / 酸
31、液3+后置液+替置液+关井（测压降）+注入液氮+闭合酸+替置液+开 井排液。隔离液技术每一级酸液注完后，后一级前置液的前缘要受到管线内残余酸液 的影响，使前置液产生降解，为了保证前置液的流变性能，使用两项 办法解决：a.注前置液前先注入5m3前隔离液（不交联的服胶液），然后再正常 注前置液，注前置液结束时，再连续注入12m3后隔离液。注隔离液 后，能够尽力保证前置液的性能，减少掺合部分。b.改加PH调节剂代替隔离液，前2分钟加入10LX 15%的Na2c溶 液，后2分钟加入5LX15%的眼0）3溶液，第5分钟加入2LX15% Na2c溶液，使前置液PH保持在911,以减少降解。2）闭合放喷技术
32、对低渗、特低渗储层、多级注入酸压顶替结束后，压力下降缓慢, 如今采取油管操纵放喷排液的措施，促使裂缝闭合，不仅能够确保在 裂缝闭合状态下注入闭合酸，有效地实现闭合酸化技术，同时及时排 放出残酸液体及酸不溶物，使总排液速度加快，减少注闭合酸时井下 高压带造成残酸对储层的末端伤害。比如陕38井多级注入施工注入 前置液量140.4nr5,稠化酸90, 8m3,顶替完后停泵压力38MPa,关井 40分钟后降为34MPa,采取闭合放喷办法，放喷8小时30分钟，井 口压力降至0,排出残酸液130m：最后残液PH值56,说明大部份 残酸已排完后，井口注入液氮4t后再注闭合酸37. 85m：同时伴注氮 气，注
33、完后放喷排液一次排通测试。3)井下工具与压裂装置井下工具陕甘宁盆地天然气井酸化作业中使用三种井下工具，以封隔油套 环形空间。占作业井数80%以上的井下工具是改进后的川-774型水 力压缩式封隔器。要紧技术性能为：最大外径：力146、6 148两种适用不一致套管壁厚；工具座封压差：1. 0-1. 3MPa ( d) 32361nm节流咀)；承受压差：50MPa；最大工作压力：80Mpa。酸化作业结束后，投球打掉节流咀，达到2 1/2口寸油管全通径， 可通过压力计，实现井底测压。94年引进SB-3型永久型封隔器，通过改进座封工具后使这套 工具得到完善，其要紧技术参数为：外径：148mm；内径:21
34、/2 寸油管全通径；承受压差：70MPa；工作温度：150；不锈钢9crlMo材料，粘性氟化橡胶耐AS、CO2腐蚀。该工具的要紧特点是:压座封承托式结构，封隔环空可靠。滑套关闭后环空套管不承受高 压，也不受酸侵蚀影响。酸化后快速排液过程中，环空液面不可能下 沉，有利于快速排出残酸。21/2口寸全通径摩阻小，有利于大排量施工。停泵时测压降及裂缝闭合过程中，封隔器不因压降收缩，造成油套 压平衡，液体窜流，压降资料失真。止匕外，现场还应用了 Y221 146可洗井机械压缩式封隔器，SAB-3 分层酸化封隔器，也都取得了成功，但未大量推广。施工装备现场要紧用1989年从美国西方石油公司引进的WT400
35、型压裂机 组，主压车8台，仪表车、混砂车、管汇车各两台，配套的液氮车4 台，连续油管车1台，整套机组最大组配功率12800马力，能满足现 场大、中、小型各类作业施工。混砂车三台比例泵在加入少量的添加 剂时，能在小容器中循环，并能按排量成比例的加入到前置液或者酸 液中。这些装置的配套，为深度酸化作业制造了良好条件。3）施工效果分析多级注入酸压一闭合酸化工艺施工15 口井，施工有效率为 78.6%,为对比多级注入酸压一闭合酸化工艺技术效果，使用了 K, G. Hoite, S. W.S. lee等人的压裂压力降落分析理论编制了计算机解 释软件，并利用了万庄分院的压力恢复解释软件（使用均质无限大油
36、藏的有限导流能力模型）对多级注入酸压一闭合酸化工艺及其它工艺 技术实施结果进行了对比分析。得出多级注入酸压一闭合酸化工艺能 获得较深的穿透距离，是深度酸化的最佳选择，酸蚀裂缝最长，缝宽 也较大；单级前置液酸压与单纯的稠化酸酸压工艺的穿透深度接近， 低粘酸酸压工艺缝长最短，缝宽最小。由试井分析结果可知，多级注 入酸压一闭合酸化工艺、稠化酸酸压工艺的酸蚀作用距离明显大于低 粘酸酸压工艺，陕52井尽管缝长不突出，但裂缝导流能力很大，这 可能是该井酸压后增产效果显著的要紧原因；而陕42井导流能力较 低，可能是该井增产幅度较小的原因。3. 4技术拓展及新技术的应用3. 4. 1酸化技术拓展、降阻酸酸化工
37、艺用降阻酸酸化与用普通酸酸化适用的储层基本一样，都是适用于 物性较好的I类储层（即t2167us/m, SgN80%, 少三8%）,要 紧原理是利用普通酸（即盐酸）与岩石反应速度快，滤失量大，酸蚀 有效距离短的特点，有效解除钻井完井过程中完井液对近井地带储层 造成堵塞，但是由于普通酸在施工过程中摩阻大，导致井口注入压力 较高，因此在普通酸酸液中加入一定量的降阻剂与活性剂，以降低施 工压力，同时由于降阻酸具有一定的粘度，延缓了酸液与岩石的反应 速度，使酸液溶蚀长度增加，从而起到增产的作用。降阻酸酸液体系 的基本配方及各物质作用见表4,其用量在50-100m3之间，施工排量 在 2. 0-2. 5
38、 m3/min 之间。(2)盆地东部中深井：表层套管+技术套管+尾管井身结构见图2-3。优点：相对前一种井身结构，简化了套管程序，钻速快，建井周期短。缺点：表层套管下深浅，未封固延长水层。40200m 6 445mm钻头d 339.7mm 套管 9241.5mm钻头中177.8mm套管 d152mm钻头127mm套管图2-4第二阶段井身结构(3)图2-3第二阶段井身结构(2)(3)东部探井第三次简化：表层套管+生产套管增加了表套下深，简化了套管成程序，提高了钻速，节约了成 本。井身结构见图2-4。第三阶段：盆地中部地区，以找气为主。(1)边探井：以扩大储量与面积为目的，要求中途测试，目的 层先
39、期完井。井身结构见图2-5。500m349mm钻头6 273mm套管 24L3mm 钻头风化壳23m中177.8mm套管 6 60mm钻头127mm 套管图2-5第二阶段井身结构(3)化学名称HCLHJF-94CA柠檬酸CF-5AYFP-1CYJ-1作用溶蚀缓蚀铁粒子稳固助排起泡降阻比例20%1.5%0. 15%0.5%0.5%0.5%、稠化酸及其与普通酸、降阻酸组合酸化工艺稠化酸及其组合酸压工艺要紧用于渗透率中等的n类储层(即 155 At167ps/m, 4%W68%),其中稠化酸的要紧作用是增大 酸液的粘度，减小酸液滤失量，从而减缓酸液与岩石的反映速度，增 加酸液在储层中的溶蚀缝长、提高
40、近井带导流能力，最终达到增产目的。在此基础上，根据各储层特性，加入一定量的普通酸或者降阻酸。表7 稠化酸配方及各物质作用、变粘酸与降阻酸组合酸化工艺化学名称HCLHJF-94CA柠檬酸CF-5AYFP-1CJ1-2作用溶蚀缓蚀铁粒子稳固助排起泡降阻比例20%1.5-1.8%0. 15%0.5%0.5%0.5%1000o o o o O o o o O 8 6 4 2 (S.图3照柒图1变粘酸粘磨随dH值变化过程示意图在实际的酸化过程中，由于酸 液会选择性地溶蚀岩石而形成酸蚀 溶洞，继而导致酸液过量滤失，从而 降低了酸液的有效作用距离。变粘酸 就是针对此情况研制出的一种酸液 体系，它在地层中随着
41、与酸岩的反应，pH值发生变化，酸液粘度也 随着改变(变粘酸粘度随pH值变化过程示意图见图1),最终使酸液 滤失得到操纵、反应时间得以延迟，从而达到提高酸蚀缝长的目的。因此变粘酸酸化工艺要紧应用于储层物性介于I类与n类之间的地 层。靖边气田所用变粘酸的基本配方见表9：化学名称HCLCJ1-2LS1-1LS1-2CF-5AI1JF-94作用溶蚀稠化铁粒子稳固降滤失助排缓蚀比例20%2. 5%1.5%0.5%0.5%1.5%3. 4. 2下古加砂压裂技术实践说明，关于物性较差的下古储层，使用目前现有酸压工艺所 能起到的增产幅度是有限的，即使能获得一定的产量，其产量也较低。 但是随着靖边气田近几年的进
42、展，气田内储层较好的区块基本已经全 部开发，而气田后期的稳产开发只能依靠储层较差的区块。面对这一 问题，近几年靖边气田对下古储层开展了水力加砂压裂工艺试验。下 古储层加砂压裂就是通过对物性较差的下古储层进行水力压裂，使储 层产生远大于酸蚀作用并具有一定导流能力的长缝，以扩大泄流面 积，从而达到增产的目的。基液化学名称CJ2-6（HPG）CJSJ-2Na2c。3YFP-2CF-5EKCL作用携砂杀菌调节PH起泡助排粘土防膨剂比例0. 55%0. 1%0. 12%0.5%0.5%1.5%交联液有机硼（A）：有机硼（B） =100： 破胶剂20kgLZEN （破胶剂）+25kgAPS （稳固剂）活性
43、水0. 25%CF-5E （助排剂）+0.3%C0P-1（粘土稳固剂）+清水2005年靖边气田在开展下古加砂压裂过程中，针对往年过程中加砂困难的问题，对部分工艺进行了下列调整：1）使用小粒径陶粒（40-60目）作为主支撑剂，以降低缝内桥 堵几率；2）使用具有较好耐温抗剪切性能与压后快速破胶能力的JL-3 体系压裂液；3）酸化预处理降低施工压力。3. 4. 3不动管柱分层改造技术利用机械封隔器不动管柱分层改造工艺，即关于发育多套产气层 系的产建新井，结合地质解释对各产气层进行射孔，然后根据各气层段的埋深与厚度下入合理的分层改造工具，最后对各储层分别进行施工，这样不但简化了储层改造的施工程序，缩短
44、了试气周期，而且降低了压井液对储层伤害,增加了单井产气量。上层排液求产两层排液压井捞桥塞压起钻上层射孔压裂上层下压裂钻具3. 5气井解堵工艺技术3. 5. 1油管解堵工艺技术、井筒堵塞机理分析造成气井井筒堵塞的原因很多，通常能够分为：a地层出砂、岩屑颗粒与钢铁腐蚀产物堵塞；b机械落物堵塞；c油套管变形堵塞；d地层产出的沥青质或者开采期间入井的各类化学药剂及微分堵塞；e钻井泥浆与压裂过程中入井的聚合物堵塞等。靖边气田井筒堵塞的要紧原因是腐蚀产物、入井化学药剂及储分 与地层产出物堵塞。由于这类物质均为有机物或者者混合物，其粘性 大，相互之间基本无缝隙，容易堵死气流通道，影响气井的正常生产。 、井筒
45、堵塞的危害当气井井筒堵塞后，会对气井的生产、测试分析及保护造成分大 危害，要紧表现在下列几个方面：a通井遇阻，无法进行井下仪器及设备的下入，影响产气剖面测 试，压力监测、工程测井、探液面、井下节流、柱塞气举等重要的测 试及保护增产作业。b油套压差增大，产水气井带液生产困难，产气量、产水量下降, 甚至关井，严重影响气井产能的正常发挥。c产水气井长时间关井或者者间歇开井，加大了管柱的腐蚀速率, 同时对储层也有严重的伤害，为气井保护管理增加了难度。、解堵剂的选择及作用机理根据气井特殊需要，气井所用的有机物解堵剂务必具备下列条 件：a能有效溶解井下有机物堵塞物；b解堵剂密度应根据井下堵塞物存在位置进行
46、调节，堵塞物在井 下液面以上，解堵剂密度应小于1,堵塞物在液面下列，解堵剂密度 则应大于1；c解堵剂应部分或者全部溶于水，且对助排剂影响较小，有利于施工作业后井下废液返排。d解堵剂的毒性应尽量低，最大限度的防止施工人员中毒与给环境造成污染。井下堵塞物由有机物与无机物构成，解堵剂与井下堵塞物接触 后，解堵剂逐步扩散到堵塞物中，在溶剂分子力的作用下，首先将堵 塞物中的有机成分分散至溶剂中，成为溶液，随之堵塞物由于缺乏了 有机物的粘附作用，各部分相互作用力下降，粘性降低，堵塞物中的 无机成分也辨逐步瓦解成细小颗粒，在气流的作用下与地层水乳化或 者悬浮，而这种溶液体系粘度很低，已接近于水的粘度，在井下气体 冲击下带出地面，达到解堵目的。3. 5. 2地层渗透率改造工艺技术、储层微孔隙水堵机理及危害分析气井在开采过程中，因气藏出水或者者外来流体进入容易引起储 层伤害，造成储层伤害的机理很多，如储层含敏感性矿物、粘土水化 膨胀、颗粒分散迁移堵塞与储渗空间的液体发生物理一化学变化，造 成结垢、水堵、润湿性改变等，从而导致储渗性降低。、渗透率改造剂作用机理药剂进入地层微孔隙后，混酸可溶解少量石灰岩，使岩石微孔隙 扩大；阳离子表面活性剂能提高流体润湿角，降低液体通过岩石微孔 隙的流淌阻力；醇、酸及润湿反转剂降低岩石的含水饱与度，使岩石 的亲水