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1、中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院枯竭型气藏改建地下储气库枯竭型气藏改建地下储气库注采工艺及完井设计优化注采工艺及完井设计优化西南油气田分公司采气工程研究院西南油气田分公司采气工程研究院2012.032012.03中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院汇 报 提提 纲第一部分：第一部分：设计依据及技依据及技术思路思路第二部分：注采工第二部分：注采工艺计算算第三部分：完井工程第三部分：完井工程优化化设计第四部分：第四部分：实例分析例分析中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第一部分：第一部分
2、：设计依据及技依据及技术思路思路中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院一、一、储气气库建建设阶段段初步设计初步设计施工建设阶段施工建设阶段需求分析需求分析立项阶段立项阶段可研阶段可研阶段扩容建设阶段扩容建设阶段运行维护阶段运行维护阶段气库废弃阶段气库废弃阶段 可可研研阶阶段段：筛选成熟合理的工艺技术，论证建库的可行性； 初初步步设设计计：根据可研完善制定细致的实施方案，为现场实施进行技术准备。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院二、二、设计原原则满满足建足建库库要求及气藏工程方案要求，与地要求及气藏工程方案要求，与地质质条件
3、和地面条件相配套。条件和地面条件相配套。采用先采用先进进、成熟、成熟、实实用的工用的工艺艺技技术术，对对主体工主体工艺艺技技术进术进行配套行配套优优化，化， 简简化化设计设计和施工和施工过过程，努力降低生程，努力降低生产产成本，提高成本，提高经济经济效益。效益。满满足足“稀井高稀井高产产”的要求。的要求。满满足足储储气气库库运行安全，保运行安全，保证长证长期安全生期安全生产产的要求。的要求。防止防止环环境境污污染，染，满满足足环环保要求。保要求。方案方案设计应设计应符合相关行符合相关行业标业标准、准、设计规设计规范及技范及技术术要求。要求。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田
4、公司采气工程研究院三、技三、技术思路思路中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院四、四、规范及技范及技术标准准（1）石油勘字）石油勘字2006215号文号文 天然气开发管理纲要天然气开发管理纲要. 中国石油天然气股份有限公司，中国石油天然气股份有限公司，2006；（2）石油勘字）石油勘字2007178号文号文 采气工程管理规定采气工程管理规定.中国石油天然气股份有限公司，中国石油天然气股份有限公司，2007；（3）SY/T6463-2000 采气工程方案设计编写规范采气工程方案设计编写规范.中国石油和化学工业局发布，中国石油和化学工业局发布，2000；（4）SY
5、/T6259-1996 气井开采技术规程气井开采技术规程.中国石油天然气总公司发布，中国石油天然气总公司发布，1996； （5）GB/T 22513-2008 石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树.中国国家标准化管理委员会发布，中国国家标准化管理委员会发布，2008； （6）SY/T 6268-2008 套管及油管选用推荐套管及油管选用推荐.国家发展和改革委员会发布，国家发展和改革委员会发布，2008；（7）SY/T 5467-2007 套管柱试压规范套管柱试压规范. 国家发展和改革委员会发布，国家发展和改革委员会发布，2008；（8）SY/
6、T 5106-1998 油气田用封隔器通用技术条件油气田用封隔器通用技术条件.中国石油和化学工业局发布，中国石油和化学工业局发布，1999；（9）SY/T6362-1998 石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南.中国石油和化学工业局发布，中国石油和化学工业局发布，2000； （10）SY/T 6756-2009.油气藏改建地下储气库注采井修井作业规范油气藏改建地下储气库注采井修井作业规范. 国家能源局发布、国家能源局发布、2009 ； （11）SY/T 6645-2006枯竭砂岩油气藏地下储气库注采井射孔完井工程设计编写规枯竭砂岩油气藏地
7、下储气库注采井射孔完井工程设计编写规. 国家发展和改革委员会发布，国家发展和改革委员会发布，2006；（12）油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）（油勘（油勘2010106号）；号）； （13）中国石油气藏型储气库建设技术指导意见）中国石油气藏型储气库建设技术指导意见.中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第二部分：注采工第二部分：注采工艺计算算中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 注注采采工工艺计算算是是对储气气库注注采采井井生生产油油管管尺尺寸寸优化化和和注注采采动态预测，不不同同于于
8、常常规气气井井，储气气库既既要要进行行采采气气工工艺的的计算算，又又要要进行注气工行注气工艺计算。算。所需的基所需的基础参数：参数：产层埋埋深深、地地层压力力（储气气库运运行行压力力范范围）、地地层温温度度、储层产能方程、天然气性能方程、天然气性质组分（密度、酸性气体含量等）分（密度、酸性气体含量等）单井井注注采采气气量量范范围、井井口口输压、井井口口最最大大注注气气压力力、井井口口注注气气温温度度中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院一、最大注采气量一、最大注采气量计算算 建建立立气气井井模模型型，绘制制气气井井流流入入动态曲曲线（IPR）和和流流出出动态（
9、VFP）曲曲线，并并进行行节点点分分析析，在在给定定地地层压力力PR，两两条条曲曲线交交点（点（节点）点）即位气井即位气井最大合理流量最大合理流量。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 把把地地层压力力或或油油管管尺尺寸寸最最为敏敏感感性性参参数数，就就可可以以计算算不不同同地地层压力力下下，不不同同油油管管尺尺寸寸在在在在井井口口定定压条条件件下下，气气井井所所可可以以达达到到的的最最大大采采气气量量（注注气量）。气量）。采气能力预测图采气能力预测图注气能力预测图注气能力预测图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院储层渗透
10、率敏感性分析储层渗透率敏感性分析表皮因子敏感性分析表皮因子敏感性分析中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院高渗储层（高渗储层（K=1000mDK=1000mD）u气井受油管限制（管径对流量的敏感性强）气井受油管限制（管径对流量的敏感性强）低渗储层（低渗储层（K=10mDK=10mD）u气井受储层限制（管径对流量的敏感性弱）气井受储层限制（管径对流量的敏感性弱）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院储层物性好：物性好：生生产能力受管径限制（大管径可减少能力受管径限制（大管径可减少压力力损失）；失）； 储层物性差：物性差：生生产能
11、力受能力受储层限制。限制。 增大流动区域（增加井网密度）；增大流动区域（增加井网密度）；增大井与储层接触面积（大斜度井、水平井、合理的增产措施等）；增大井与储层接触面积（大斜度井、水平井、合理的增产措施等）；根据储层特征，调节管径，即调整管径和储层的产能匹配。根据储层特征，调节管径，即调整管径和储层的产能匹配。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院储气气库实例：例：采气能力预测图采气能力预测图（地层压力（地层压力28MPa28MPa、井口采气压力、井口采气压力7MPa7MPa）注气能力预测图注气能力预测图（地层压力（地层压力11.7MPa11.7MPa、井口注
12、气压力、井口注气压力30MPa30MPa）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院二、井筒二、井筒压力力损失失计算算井的几何形状（井眼轨迹）井的几何形状（井眼轨迹）油管特征（内径、粗糙度）油管特征（内径、粗糙度）流体（单相或多相、密度、粘度）流体（单相或多相、密度、粘度）外部参数（地温梯度、热传导性）外部参数（地温梯度、热传导性）油管内油管内压力力损失失计算取决于多种参数：算取决于多种参数：重力（流体的密度）重力（流体的密度）摩阻（流体和井壁摩擦）摩阻（流体和井壁摩擦）加速度（压力减小、气体膨胀所致）加速度（压力减小、气体膨胀所致）油管内流油管内流压梯度包含三个
13、方面：梯度包含三个方面：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院一定一定产量条件下的井筒量条件下的井筒压力力损失：失： P=Pwf-Pwh计算气井在采气算气井在采气时不同不同产量条件下不同油管管径内的量条件下不同油管管径内的压降降损失。失。内径76mm油管内径100.53mm油管内径112mm油管内径159.42mm油管中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 计算算注注气气时，不不同同管管径径油油管管，井井口口注注气气压力力随随注注气气量量的的变化化结果果（井口（井口压缩机机压力力级别的的选择）。）。中国石油西南油气田公司采气工
14、程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院三、油管抗气体冲三、油管抗气体冲蚀能力能力计算算由于注采井的由于注采井的强强采采强强注特点，抗气体冲注特点，抗气体冲蚀蚀能力分析是确定注采井油管能力分析是确定注采井油管尺寸的关尺寸的关键键因素。因素。根据根据API RP l4EAPI RP l4E标标准，准，计计算算临临界冲界冲蚀蚀流速方程流速方程为为： Ve Ve= =C C/ / m m0.50.5其中：m混合物密度； C常数。（100150）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根根据据计算算公公式式，计算算不不同同管管径径在在不不同同井井口口流流压条条件件
15、下下的的临界界冲冲蚀流流量量，结合合采采气气曲曲线，绘制制气气井井油油管管抗抗冲冲蚀能能力力分分析析图，确确定定气气井井在在一一定地定地层压力条件下力条件下的的最大合理最大合理产量。量。气井配气井配产不能高于最大合理不能高于最大合理产量。量。采气曲线采气曲线临界冲蚀曲线临界冲蚀曲线中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院储气气库实例（全例（全过程的分析）：程的分析）：内径内径159.42mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径112mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径100.53mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径76
16、mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院四、四、临界携液流量界携液流量 计算气井算气井临界携液流量两种物理模型：界携液流量两种物理模型：液滴模型液滴模型和和液膜模型。液膜模型。液滴模型：描述的是高速气流中夹带的液滴状态液膜模型：描述的是液膜沿管壁上升的状态 矿场统计资料料显示示：液液滴滴模模型型更更符符合合现场实际情情况况。气气流流携携带液滴所需的液滴所需的临界流速界流速计算公式算公式为： 计计算算不不同同管管径径在在不不同同井井底底流流压压条条件件下下的的临临界界携携液液流流量量，要要求求配配产产不能低于临界携液流量
17、不能低于临界携液流量，保证气井正常带液。，保证气井正常带液。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院五、油管尺寸五、油管尺寸优化化 通通过以上的以上的计算分析算分析结果，果，对生生产油管尺寸油管尺寸进行行优化化选择。1 1）单井最大注采气量；）单井最大注采气量；2 2）井筒压力损失）井筒压力损失3 3）防气体冲蚀能力；）防气体冲蚀能力；4 4）携液采气能力；）携液采气能力；注采气量要求注采气量要求经济合理、可行经济合理、可行井下配套工具完善井下配套工具完善井筒压力损失平稳井筒压力损失平稳气井自喷携液气井自喷携液不产生冲蚀不产生冲蚀科科学学合合理理的的油管尺寸油管
18、尺寸中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院六、注采六、注采动态预测 对于于选择的的油油管管，应进行行全全周周期期的的注注气气和和采采气气动态预测，全全面面了了解解注采井井口、井筒注采井井口、井筒压力、温度力、温度变化情况。化情况。采气阶段采气阶段不同采气量的井筒压力分布曲线不同采气量的井筒压力分布曲线 不同采气量的井筒温度分布曲线不同采气量的井筒温度分布曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院注气阶段注气阶段不同地层压力下注气量不同地层压力下注气量100100万方时井筒内压力曲线万方时井筒内压力曲线 不同地层压力下注气量不
19、同地层压力下注气量100100万方时井筒温度曲线万方时井筒温度曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第三部分：完井工程第三部分：完井工程优化化设计中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院地下地下储气气库完井的关完井的关键原原则：适合储气库设计运行条件的完井设计（注采气量、压力、温度）；适合储气库设计运行条件的完井设计（注采气量、压力、温度）；双重完整性原则（安全要求）；双重完整性原则（安全要求）；承受交变载荷下的完井（压力和温度周期变化）承受交变载荷下的完井（压力和温度周期变化）在出现损坏、腐蚀等情况下，通过部分更换恢复完
20、井的可能性；在出现损坏、腐蚀等情况下，通过部分更换恢复完井的可能性；失效、重新完井、紧急状况下封堵天然气井的可能性；失效、重新完井、紧急状况下封堵天然气井的可能性；满足储气库相关参数的监测；满足储气库相关参数的监测；与相关的技术规范和标准相符。与相关的技术规范和标准相符。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南
21、油气田公司采气工程研究院一、完井方式一、完井方式 目目前前气气井井主主要要的的完完井井方方式式有有射射孔孔完完井井、裸裸眼眼完完井井、筛筛管管完完井井、砾石充填完井等。砾石充填完井等。 根根据据储储气气库库特特殊殊的的生生产产、安安全全（强强注注强强采采、交交变变应应力力，安安全全运运行行3030年年等等）要要求求，相相比比普普通通气气井井在在完完井井方方式式选选择择上上更更需需重重视视的方面：的方面：气气层层和和井井底底之之间间应应具具有有最最大大的的渗渗流流面面积积，使使气气流流的的渗渗流流阻阻力力和和储储层层所所受受的的伤害最小，保证注采井的单井高产；伤害最小，保证注采井的单井高产；能有
22、效地防止井壁垮塌，控制气层出砂，能保证储气库长期稳定运行。能有效地防止井壁垮塌，控制气层出砂，能保证储气库长期稳定运行。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 在在进进行行储储气气库库注注采采井井完完井井优优化化前前，首首先先要要进进行行一一系系列列的的室室内内实实验评价分析工作：验评价分析工作：气藏开发阶段气井出砂情况分析气藏开发阶段气井出砂情况分析生产井完井时是否有防砂措施？生产井完井时是否有防砂措施？生产过程中是否有出砂或垮塌现象？生产过程中是否有出砂或垮塌现象？修井时井底是否有沉砂记录？修井时井底是否有沉砂记录？岩石力学实验评价岩石力学实验评价岩石抗压
23、强度岩石抗压强度杨氏模量杨氏模量泊松比泊松比内聚力内聚力内摩擦角内摩擦角中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井壁稳定性分析井壁稳定性分析 根根据据岩岩石石力力学学实实验验结结果果和和气气藏藏的的地地应应力力数数据据，进进行行井井壁壁上上最最大大剪剪切切应应力力和和岩岩石石抗抗剪强度关系的计算分析。剪强度关系的计算分析。 注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系 3.8MPa15.4MPa11.728不同生产压差井壁上最大剪应力与岩石抗剪强度关系图不同生产压差井壁上最大剪应力与岩石抗剪强度关系图中国石油西南油气田公司
24、采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院地层出砂预测地层出砂预测 常用的出砂预测方法常用的出砂预测方法出砂指数法出砂指数法、斯伦贝谢比斯伦贝谢比以及以及声波时差法声波时差法。通过理。通过理论计算的出砂指数论计算的出砂指数B B、斯伦贝谢比和声波时差与矿场经验临界值对比，判定、斯伦贝谢比和声波时差与矿场经验临界值对比，判定储层是否出砂。储层是否出砂。 通通过过井井壁壁稳稳定定性性计计算算和和地地层层出出砂砂预预测测分分析析结结果果，合合理理选选择择注注采井的完井方式。采井的完井方式。套管射孔完井适用于直井和斜井，一井多个储集层；碳酸盐裂缝性储层，储层不出砂，要求采用深穿透。大孔径射孔工
25、艺，增大气井与储层的接触面积。工艺相对简单。裸眼完井无井壁支撑，考虑强注强采交变应力对储层岩石的影响，谨慎使用。筛管完井适用于大斜度井和水平井，有效增加气井泄流面积，即可支撑井壁，又可有效的防砂，工艺相对简单。砾石充填完井适用于直井和斜井，工艺复杂。完井方式适用范围（可探讨、仅供参考）完井方式适用范围（可探讨、仅供参考）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介
26、介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管材质选择油管材质选择注注采采气气井井油油套套管管材材质质是是根根据据储储气气库库原原有有流流体体组组分分和和将将来来注注气气组组分分共共同来决定的。储气库运行时间长，强注强采，通常只考虑同来决定的。储气库运行时间长，强注强采，通常只考虑材质防腐材质防腐。1 1、图版法、图版法日本住友材质选择图版QSH0015-2006标准油管选择图根根据据流流体体中中含含酸酸性性气气体体含含量量和和温温度度，利利用用油油管管厂厂家家或或标标准准提提供供的的版版图图进行选择。进行选择。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油
27、气田公司采气工程研究院2 2、室内腐蚀性评价、室内腐蚀性评价模模拟拟井井下下实实际际情情况况，开开展展多多种种材材质质的的腐腐蚀蚀性性评评价价实实验验，可可获获得得比比较较准确的材质腐蚀速率，为井下油套管材质选择提供依据。准确的材质腐蚀速率，为井下油套管材质选择提供依据。宝钢3Cr材质腐蚀性评价结果试验条件：60，1.5m/s，CO2分压1.5MPa，10d；试验介质：（Cl：20000 mg/L、 SO42：2000 mg/L、 HCO3：1000mg/L、 CO32：50mg/L、其余为Na2+K+）。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院3 3、软件模拟
28、、软件模拟 利利用用腐腐蚀蚀分分析析评评价价软软件件（美美国国OLIOLI软软件件），模模拟拟现现场场情情况况，进进行行材材质腐蚀性分析。质腐蚀性分析。样品材质腐蚀性稳态图（定性判定）腐蚀速率随温度、PH值变化图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管扣型油管扣型 油油套套管管接接头头可可以以分分为为两两类类：一一类类是是APIAPI接接头头，即即按按照照APIAPI标标准准生生产产和和检检验验的的接接头头；另另一一类类是是非非APIAPI接接头头，也也称称为为特特殊殊螺螺纹纹接接头头（气气密密封封扣扣），具具有有连连接接强强度度高高、密封性能好等优点，例如
29、密封性能好等优点，例如 FOX FOX、VAM TOPVAM TOP、NEM VAMNEM VAM、3SB3SB及及BGTBGT等。等。 储储气气库库对对完完井井管管柱柱密密封封性性要要求求高高，需需要要较较高高的的抗抗交交变变符符合合能能力力，通通常常采采用用金金属对金属的气密封扣油管属对金属的气密封扣油管，并要求入井前进行，并要求入井前进行气密封检测。气密封检测。BGT扣密封示意图-320VAM TOP扣螺纹及密封示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管强度校核油管强度校核1 1、静态下的抗拉、抗内压、抗挤校核、静态下的抗拉、抗内压、抗挤校核2 2
30、、管柱不同工况下的力学分析、管柱不同工况下的力学分析根根据据石石油油天天然然气气安安全全规规程程(AQ2012-2007)(AQ2012-2007)，推推荐荐油油管管柱柱设设计计安安全全系系数数，抗抗挤挤为为1.0-1.251.0-1.25，抗抗内内压压为为1.03-1.251.03-1.25，抗抗拉拉为为1.8 1.8 以以上上，含含硫硫天天然然气气井井应应取取高高限限。根根据据储储气气库库特特殊殊的的工工作作环环境境，安安全全系系数数取取高高限限，即即抗抗挤挤安安全全系系数数应应大大于于1.251.25，抗抗内内压压安安全全系系数数大大于于1.251.25，抗抗拉拉安安全全系系数数大大于于
31、1.81.8，管管柱柱力力学分析学分析时时要求三要求三轴轴安全系数安全系数应应大于大于1.81.8。300万方/天生产时管柱安全系数图封隔器坐封时油管轴向载荷图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院注采管柱具有的功能注采管柱具有的功能： 满满足气足气库库注采井注采井强强注注强强采要求；
32、采要求； 管柱管柱结结构构简单简单、安全；、安全； 实现实现井下安全控制；井下安全控制； 消除注采期消除注采期间间温度、温度、压压力交力交变对变对套管套管产产生的影响；生的影响； 压压力、温度力、温度变变化化时时能自能自动动消除管柱伸消除管柱伸缩应缩应力；力； 环环空注保空注保护护液，保液，保护护套管内壁和油管外壁；套管内壁和油管外壁； 满满足足储储气气库库注运行期注运行期间间的温度、的温度、压压力力监测监测要求。要求。（4）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院在在我我国国首首个个地地下下储储气气库库（大大张张坨坨）注注采采井井，为为了了安安全全实实现现井井
33、下下控控制制，采采用用了了右右图图的的生生产产管管柱柱，此此后后所所建建储储气气库库基基本本上上是是在在此基此基础础上上进进行行优优化。化。从从井井口口到到井井底底为为油油管管、流流动动接接箍箍、安安全全阀阀、流流动动接接箍箍、XDXD循循环环滑滑套套、键键槽槽式式伸伸缩缩接接头头、锚锚定定密密封封总总成成、永永久久封封隔隔器器、X X坐坐落落接接头头、带带孔孔管管、XNXN坐坐落落接接头头、平平衡衡隔隔离离工工具、射孔具、射孔枪丢枪丢手、射孔手、射孔枪总枪总成。成。储气库常用完井管柱图（大张坨、苏桥苏4、板中南）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院安全阀流
34、动短节流动短节安全接头封隔器坐落接头引鞋控制管线循 环 滑套相国寺储气库注采井完井管柱图麻丘储气库注采井完井管柱图 定向井定向井 水平井水平井中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井下安全阀井下安全阀安全阀的主要作用是当地面发生紧急情况安全阀的主要作用是当地面发生紧急情况如火灾、地震、
35、战争以及人为破坏，可以自动如火灾、地震、战争以及人为破坏，可以自动或人为关闭井下安全阀，实现井下控制，保证或人为关闭井下安全阀，实现井下控制，保证储气库的安全。储气库的安全。主要由上接主要由上接头头、液缸外套、液缸、液缸外套、液缸、弹弹簧、簧、阀阀板以及下接板以及下接头组头组成。成。通通过过地面液地面液压压控制其开控制其开关，安全关，安全阀阀阀阀板在液板在液压压作用下打开，失去液作用下打开，失去液压压作用作用时时关关闭闭。为为防止流体流防止流体流动对动对安全安全阀阀的冲的冲击击，需要在，需要在安全安全阀阀上下各安装一个流上下各安装一个流动动接箍。安全接箍。安全阀阀安装安装在井口以下在井口以下8
36、0m80m的位置。的位置。地面控制的自平衡式井下安全阀示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院该该滑套滑套连连接在油管中，可接在油管中，可处处于三个位置：打开、平衡、关于三个位置：打开、平衡、关闭闭，通，通过钢丝过钢丝作作业业可以可以实现实现。可。可进进行洗井、行洗井、压压井、替井、替环环空保空保护护液。液。循环滑套循环滑套循环滑套开关工具中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院可以自可以自动调节补偿动调节补偿在注采在注采过过程中由于温度、程中由于温度、压压力力变变化引起的油管伸化引起的油管伸缩缩，消除加在，消除加在油管挂、
37、封隔器上的油管挂、封隔器上的应应力，改善管柱的受力状力，改善管柱的受力状态态。伸缩短节伸缩短节中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 有有效效封封隔隔注注采采管管和和生生产产套套管管环环空空，避避免免气气体体腐腐蚀蚀套套管管和和阻阻止止气气体体压压力力变变化化对对套套管管产产生生的的交交变变应应力力，保保护护套套管管，延延长长油油井井寿寿命命；当当地地面面发发生生紧紧急急情情况况，井井口口遭遭到到破破坏坏或或失失控控，与安全与安全阀阀一道可以有效控制井下气体大量泄漏，确保井下安全。一道可以有效控制井下气体大量泄漏，确保井下安全。 封封隔隔器器按按作作用用功功能
38、能可可分分为为永永久久式式封封隔隔器器和和可可取取式式封封隔隔器器。永永久久式式封封隔隔器器一一旦旦坐坐封封，封封隔隔可可靠靠，不不易易解解封封，只只有有通通过过套套铣铣才才能能解解封封取取出出；而而可可取取式式封封隔隔器器坐坐封封后后，可可以以通通过过旋旋转转或或上上下下提提放放进进行行解解封封，可可方方便便管管柱柱更更换换，但但该该类类封封隔隔器器受受外外力力作作用用后后容容易易解解封封，不不适合适合压压力高的气井及大斜度井和水平井。力高的气井及大斜度井和水平井。井下封隔器井下封隔器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院SB-3永久式封隔器 插管封隔器及插
39、管 可取式封隔器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院坐封球座坐封球座坐封隔器时，投球坐封；内径坐封后内径保持全通径。坐封隔器时，投球坐封；内径坐封后内径保持全通径。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院坐放短节坐放短节可可通通过过钢钢丝丝作作业业将将堵堵塞塞器器坐坐落落在在座座放放短短节节，实实现现管管柱柱上上下下隔隔绝绝，完完成成油油管管密密封封试试压压及及不不压压井井更更换换井井口口作作业业；用用钢钢丝丝作作业业将将储储存存式式温温度度压压力力计计悬悬挂挂于于座座放放短短节节上上，可可实实现现对对注注储储气气库库压压力力
40、、温温度度的的阶阶段段性监测。性监测。 坐放短节 堵 塞器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储储气气库库运运行行是是注注气气和和采采气气两两个个过过程程交交替替进进行行的的，要要求求井井口口必必须须承承受受高高压压、高高温温，并并具具有有一一定定的的耐耐腐腐蚀蚀性性，同同时时应应
41、具具有有较较好好的的气气密密封性能。封性能。井口装置井口装置基本要求基本要求井口装置能适井口装置能适应储应储气气库库使用工况，如温度、使用工况，如温度、压压力、配力、配产产、腐、腐蚀蚀性气体及后期性气体及后期动态监测动态监测要求；要求；主密封均采用金属主密封均采用金属对对金属密封；金属密封；油管油管头头四通与生四通与生产产套管的密封套管的密封为为全金属密封；全金属密封；井下安全井下安全阀阀控制管控制管线线可可实现实现整体穿越；整体穿越；要求采气要求采气树树出厂前必出厂前必须进须进行水下整体气密封行水下整体气密封试验试验，确保采气，确保采气树树的的质质量；量；闸阀为闸阀为全通径，双向浮全通径，双
42、向浮动动密封密封闸门闸门；主通径与生主通径与生产产管柱配套。管柱配套。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 “ 十”字形采气井口装置 “ Y”字形采气井口装置 整体式采气井口装置 采气井口装置的主要类型采气井口装置的主要类型: :中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 按照按照API 6AAPI 6A划分的压力等级划分的压力等级: :API 压力额定值（压力额定值（PSI）API 压力额定值（压力额定值（MPa）2,00013.83,00020.75,00034.510,00069.015,000103.520,000138
43、.0中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 按照按照API 6AAPI 6A划分的材料等级划分的材料等级: :API材料等材料等级级本体、阀罩、端部和出本体、阀罩、端部和出口连接口连接压力控制件、阀杆、压力控制件、阀杆、芯轴式悬挂芯轴式悬挂AA-一般工况碳钢或低合金钢碳钢或低合金钢BB-一般工况碳钢或低合金钢不锈钢CC-一般工况不锈钢不锈钢DD-酸性工况碳钢或低合金钢碳钢或低合金钢EE-酸性工况碳钢或低合金钢不锈钢FF-酸性工况不锈钢不锈钢HH-酸性工况耐腐蚀合金耐腐蚀合金中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井口腐蚀环境分级
44、表（井口腐蚀环境分级表（API 6A API 6A 、ISO 15156-2 ISO 15156-2 ）: :序号序号材材质质滞留流体滞留流体氯根离子（mg/l）CO2分压（psi）H2S分压（psi）1AA 10000 7 0.052BB 100007 30 0.053CC 30 0.054DD 10000 0.055EE 0.056FF 30 0.057HH 30 0.05中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院按照按照API 6AAPI 6A划分的温度等级划分的温度等级: :序号序号温度类别温度类别适用温度范围，适用温度范围，1K-50822L-46823
45、P-29824R4495S-18666T-18827U-181218V2-1219X-1817610Y-1834311Z-18380 根根据据环环境境的的最最低低温温度度、流流经经采采气气井井口口装装置置的的流流体体最最高高温温度度选选择井口装置温度等级。择井口装置温度等级。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根根据据API API 6A6A有有关关井井口口装装置置的的另另一一个个重重要要规规格格类类别别是是产产品品规规格格等等级级（PSLPSL），此此参参数数是是对对产产品品质质量量控控制制的的要要求求。级级别别越越高高，要要求求测测试的项目就越多。试的
46、项目就越多。 设备的质量控制要求（节选）设备的质量控制要求（节选）要求要求PSL-1PSL-2PSL-3PSL-3GPSL-4通径测试通径测试是是是是是是是是是是流体静力流体静力学测试学测试是是是是是，延长是，延长是，延长是，延长是，延长是，延长气体测试气体测试-是是是是组装的追组装的追踪能力踪能力-是是是是是是连续性连续性-是是是是是是是是中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院美美国国腐腐蚀蚀工工程程师师协协会会推荐的最低推荐的最低PSLPSL选择图。选择图。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 “ 十”字形采气井口装置
47、“ Y”字形采气井口装置中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井口安全控制系统井口安全控制系统在在发发生火灾情况下，可以自生火灾情况下，可以自动动关井；关井；在井口在井口压压力异常力异常时时，可以自，可以自动动关井；关井；在采气在采气树树遭到人遭到人为为毁毁坏和外界破坏坏和外界破坏时时，可以自，可以自动动关井；关井；在在发发生以上意外，自生以上意外，自动动关井没有关井没有实现时实现时，或者其它原因需，或者其它原因需要关井要关井时时，可以在近程或，可以在近程或远远程程实现实现人工关井；人工关井；要能要能够实现够实现有序关井，保有序关井，保护护井下安全井下安全阀阀
48、。主要功能：主要功能：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井下安全阀；井下安全阀； 地面安全阀；地面安全阀； 采集压力信号的高低压传感器；采集压力信号的高低压传感器； 熔断塞；熔断塞； 紧急关井用的紧急关断阀；紧急关井用的紧急关断阀； 单井控制盘和井组的总控制盘。单井控制盘和井组的总控制盘。主要设备：主要设备：安安全全控控制制系系统统主主要要由由井井下下和和地地面面设设备备组组成成，井井下下由由安安全全阀阀和和封封隔隔器器配配套套形成井下防形成井下防线线，地面由地面安全，地面由地面安全阀阀和和传传感器以及控制感器以及控制盘组盘组成地面防成地面防线线。中国石油
49、西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院连接方式：连接方式：安全系安全系统统的安装有两种方式：的安装有两种方式：单单井控制井控制和和多井多井联联合控制合控制方式。方式。（1 1）单单井控制就是每一口井的安全井控制就是每一口井的安全设备设备自成系自成系统统，不与其它井，不与其它井发发生生联联系。系。单单井控制系井控制系统统能能监监控井下和井口控井下和井口压压力力传传感器的工作状感器的工作状态态，在，在压压力超出力超出规规定高定高压压或低或低压压范范围围、现场现场起火或有害气体泄漏等情况起火或有害气体泄漏等情况时时，自，自动动地地对对要求要求紧紧急关急关闭闭的的报报警信警信
50、号做出快速反号做出快速反应应，实现实现自自动紧动紧急关井。急关井。单单井控制的井控制的优优点是点是简单简单、有效。它可以无、有效。它可以无须须安装控制安装控制盘盘，各个，各个设备设备直接控制井下安全直接控制井下安全阀阀和地面安全和地面安全阀阀的关的关闭闭。（2 2）多井）多井联联合控制就是通合控制就是通过过一个控制一个控制盘盘控制一个井控制一个井组组。多井。多井联联合控制适用于合控制适用于井口井口较较集中的集中的陆陆上上丛丛式井井式井井场场和海上平台。和海上平台。储储气气库库多数多数采用采用是是单单井和多井井和多井联联合控制相合控制相结结合合的形式，的形式，这这种形式的种形式的优优点是可以在点
51、是可以在紧紧急情况下急情况下统统一关井，如个一关井，如个别单别单井井发发生生问题问题不影响其他井的不影响其他井的正常生正常生产产。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提纲一、完井方式一、完井方式二、生二、生产油管油管选择三、完井管柱三、完井管柱结构构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技六、完井配套技术简介介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院（一）油管气密封（一）油管气密封检测技技术利利用用氦氦气气分分子子直直径径很很小小、在在气气密密封封扣扣中中易易渗渗透
52、透的的特特点点，精精确确地地检检测测出出油油管管的的密密封封性性。从从管管柱柱内内下下入入有有双双封封隔隔器器的的测测试试工工具具，向向测测试试工工具具内内注注入入氦氦氮氮混混合合气气，工工具具座座封封，加加压压至至规规定定值值，稳稳压压一一定定时时间间后后泄泄压压，通通过过高高灵灵敏敏度度的的氦氦气气探探测测器器在在丝丝扣扣外外探探测测氦氦气气有有无无泄漏，来判断泄漏，来判断丝丝扣的密封性。扣的密封性。检检测测管管径径范范围围： inin20in20in。（19mm19mm 508mm508mm） 探测器氦气检测的灵敏度为探测器氦气检测的灵敏度为5ppm5ppm。检测原理及工艺检测原理及工艺
53、气密封检测工艺及配套工具示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 检测压力的确定按照检测压力的确定按照油管抗内压最大载荷的油管抗内压最大载荷的7575。 在在一一定定的的检检测测压压力力小小，当当漏漏率率大大于于某某一一规规定定值值时时，就就判判定定丝丝扣扣密密封封性性不不合合格格。为为保保证证检检测测结结果果的的准准确确性性，在在发发现现氦氦气气检检测测仪仪检检测测结结果果为为不不合合格格时时，应应该该对对同同一一丝丝扣扣进进行行再再次次检检测测，方方可可判判定定此此丝丝扣扣密密封封不不合格。合格。 对对丝丝扣扣密密封封性性能能不不合合格格管管柱柱不不能
54、能入入井井，必必须须要要加加以以整整改改，再再次次检检测合格后方可入井。测合格后方可入井。检测压力及质量的确定检测压力及质量的确定中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院动力部分动力部分，主要包括发动机、高压水泵、液压泵、空气泵及附件；，主要包括发动机、高压水泵、液压泵、空气泵及附件；绞车部分绞车部分，包括绞车和控制台；，包括绞车和控制台；检测工具，检测工具，包括油管封隔器，气体注入管线及工具连接管线等；包括油管封隔器，气体注入管线及工具连接管线等；储能器，储能器，主要包括储能器本体、控制阀、氦气瓶、氮气瓶；主要包括储能器本体、控制阀、氦气瓶、氮气瓶；氦气检漏仪
55、氦气检漏仪。主要设备主要设备常见不合格的原因常见不合格的原因上扣扭矩不到位；上扣扭矩不到位；丝扣清洗不合格，丝扣密封面有杂物；丝扣清洗不合格，丝扣密封面有杂物；螺纹加工不合格，存在毛刺或损毁。螺纹加工不合格，存在毛刺或损毁。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院（二）不（二）不压井起下油管技井起下油管技术 不不压压井井起起下下油油管管柱柱配配套套工工艺艺技技术术是是一一种种在在带带压压环环境境中中借借助助于于机机械械装装置置将将油油管管内内和和油油、套套环环空空密密封封，将将气气井井中中的的有有压压气气体体与与大大气气之之间间隔隔离离，在在这这种种状状态态下下
56、安安全全地地起起下下更更换换油油管管的的作作业业方方法法。它它能能避避免免压压井井液液对对产产层层的的污污染染，使使开开采采潜能和产量得以最大保护。潜能和产量得以最大保护。不压井作业井口示意图通过大直径工具（封隔器）施工示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院最高工最高工作作压力力（MpaMpa）作作业能力能力运行速度运行速度冲程冲程通径通径最大最大下推力下推力最大最大上提力上提力最大最大上行速度上行速度最大最大下行速度下行速度3535212143t43t68t68t26.4m/min26.4m/min41.1m/min41.1m/min3.6m3.6m1
57、79.38mm179.38mm液液压动力系力系统（车辆提供）提供）防防喷器系器系统压力力释放放/平衡系平衡系统卡瓦系卡瓦系统举升系升系统 不不压井作井作业装装备结构及主要技构及主要技术参数参数中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院序号序号堵塞器堵塞器类类型型产产地地性能参数性能参数用途用途1 1固定式式堵器固定式式堵器威德福威德福35MPa35MPa管柱有工作筒的情况下起下油管管柱有工作筒的情况下起下油管2 2钢丝桥钢丝桥塞塞威德福威德福35MPa35MPa管柱无工作筒的情况下起下油管管柱无工作筒的情况下起下油管3 3爆炸式堵塞器爆炸式堵塞器欧文欧文70MPa
58、70MPa用于用于88.9mm88.9mm油管起油管作油管起油管作业业4 4油管油管丢丢手盲堵手盲堵35MPa35MPa下油管下油管时时使用使用 不不压压井井起起下下管管柱柱作作业业过过程程中中，井井筒筒内内压压力力控控制制是是其其作作业业的的关关键键，尤尤其其是是油油管管内内的的压压力力控控制制，也也是是不不压压井井起起下下管管柱柱作作业业成成败败的的关关键键因因素素，配配套套工工具具有有固固定定式式堵堵塞塞器器、钢钢丝丝桥桥塞塞、电电缆缆桥桥塞和油管盲堵。塞和油管盲堵。 井下配套工具井下配套工具中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院S-9不压井作业装置中国
59、石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院（三）井筒安全性（三）井筒安全性评价技价技术 根根据据挪挪威威NORSOKNORSOK标标准准 D-010D-010钻钻井井和和井井下下作作业业中中井井的的完完整整性性、API API RP90 RP90 海海上上油油气气井井环环空空压压力力管管理理和和加加拿拿大大(IRP2)(IRP2)高高危危含含硫硫井井的的完完井井与与作作业业等等标标准准，结结合合西西南南油油气气田田公公司司气气田田实实际际特特点点，建建立立了了天天然然气气泄泄漏漏通通道道分分析析模模板板，编编制制了了高高酸酸性性气气井井环环空空压压力力管管理理办办法法
60、，形形成成了了一一套套气气井井井井筒筒安安全全性性评评价价技技术术。近近年年来来，完完成成了了罗罗家家寨寨、铁铁山山坡坡、滚滚子子平平、渡渡口口河河、双双家家坝坝、高桥、龙岗等气田高桥、龙岗等气田5050余口气井井筒安全性评价。余口气井井筒安全性评价。 评价的因素：1 1、井屏障评估、井屏障评估2 2、腐蚀、腐蚀/ /冲蚀评估冲蚀评估3 3、机械、机械/ /压力载荷分析压力载荷分析4 4、环空有毒气体的释放风险、环空有毒气体的释放风险5 5、压井、压井/ /修井措施修井措施风险等级：A：无井下泄漏，可接受；：无井下泄漏，可接受；B：环空有空有烃类气体，但泄漏速率小，可接受；气体，但泄漏速率小，
61、可接受；C：压力力超超过最最高高允允许压力力，但但如如果果存存在在风险的的因因素可控的情况下，仍可接受；素可控的情况下，仍可接受；D：井井的的双双重重屏屏障障已已经不不能能满足足/井井屏屏障障已已严重重失失效效/已已发生泄漏到生泄漏到邻近区域，近区域，为不可接受。不可接受。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井筒安全性评价技术流程中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院评价内容：评价内容：1 1）生产运行监测分析）生产运行监测分析2 2）放压取样分析）放压取样分析3 3）井筒安全屏障分析）井筒安全屏障分析4 4）管柱气密封检测
62、分析）管柱气密封检测分析5 5）井下漏点检测分析）井下漏点检测分析6 6）井下管柱力学分析）井下管柱力学分析7 7）固井质量分析）固井质量分析8 8）评估结论及对应措施）评估结论及对应措施评价方法：评价方法：1）对气井的生产情况监测数据进行分析，初步确定是否出现异常情况。2）对出现异常情况的环空进行放压、取样分析，确定气源以及能量大小。3）对井筒现有安全屏障进行逐级分析，是否满足高温高压高酸性气井安全屏障要求。4）现场下完井管柱是否进行了气密封检测，检测结果及整改情况分析。5）对出现环空压力异常的井是否进行了井下漏点检测，对检测出的漏点情况进行分析。6）根据单井实际安全屏障按照实际载荷工况进行
63、逐级力学性能分析，是否满足强度要求。7）对各级套管固井质量原始曲线进行分析，确定各级套管固井质量是否满足要求。8）根据上述各项评估内容综合得出对应评估结论和单井现场可操作的对应措施。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 注注采采井井井井筒筒完完整整性性是是地地下下储储气气库库整整体体完完整整性性的的主主要要组组成成部部分分，是是储储气气库库长长期期、安安全全、高高效效运运行行的的保保障障，井井筒筒完完整整性性评评价价是是一一个个系系统统工工程程，贯贯穿穿于于储储气气库库运运行行始始终终。因因此此要要求求单单井井完完井井后后，应应开开展展单单井井的的井井筒筒完
64、完整整性性评评价价，分分析析气气井井的的安安全全风风险险点点，制制定定针针对对性性的的措措施施，保保证证单单井井安安全全；储储气气库库运运行行期期间间，加加强强气气井井的的监监测测、资资料料录录取取工工作作，每每2 23 3个个运运行行周周期期，应应全全气气藏藏注注采采井井开开展展安安全全性性评评价价工工作作；对对发发现现异异常常应应对对单井进行安全性评价。单井进行安全性评价。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第四部分：第四部分：实例分析例分析中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石
65、油西南油气田公司采气工程研究院可行性研究可行性研究( (建库的可行性建库的可行性论证论证) )初步设计初步设计( (现场实施技术现场实施技术) )优化设计优化设计( (根据先导试验根据先导试验井评价结果优化井评价结果优化) )一、注采工一、注采工艺计算算二、完井工程二、完井工程设计三、井口装置三、井口装置四、四、监测设计五、防腐五、防腐设计六、出砂六、出砂预测七、完井施工步七、完井施工步骤及及时间预测提提纲中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u油管注采能力采气油管注采能力采气地地层压力力最大采气量（井口定最大采气量（井口定压7MPa)76mm100.53mm
66、112mm159.42mm28130.8183.4195.7214.226118.5164.9176.6193.824106.3147.2157.8173.62294.3130.5140.1152.92082.0113.4121.0132.41870.095.6102.2111.51659.978.583.190.71439.859.763.267.611.730.740.040.844.0 内内径径100.53mm100.53mm以以上上油油管管的的采采气气 能能 力力 满满 足足 （ 4040150150）10104 4m m3 3/d/d采气要求。采气要求。 一、注采工一、注采工艺计算算
67、1、生产油管尺寸优化中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u油管注采能力注气油管注采能力注气地地层压力力最大注气量最大注气量(井口注气井口注气压力力30MPa）76mm100.53mm112mm159.42mm2892.35129.79141.61153.4426114.47158.43169.21184.0124127.47175.77187.4202.7122136.76190.01204.68222.4220145.43203.01216.51234.2518153.48213.54228.34248.0416160.29222.83238.19259.
68、8714165.24230.26246.08269.7211.7171.18240.16255.93279.58 内内径径100.53mm100.53mm以以上上油油管管的的注注气气能能力力满满足足（5050100100）10104 4m m3 3/d/d注气要求。注气要求。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u井筒内的压力损失井筒内的压力损失 采气（采气（ P P地地=28MPa=28MPa） 注气（注气（P P地地= 11.7MPa= 11.7MPa） 在在气气库库工工作作范范围围内内，内内径径76mm76mm井井筒筒内内的的压压力力损损失失明明显显高
69、高于于内内径径100.53mm100.53mm，而而内内径径从从100.53mm100.53mm增增大大到到159.42mm159.42mm，井井筒筒内内的的压压力损失变化幅度不大。力损失变化幅度不大。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院内径内径76mm76mm油管的最大合理采油管的最大合理采气量为气量为100.3 100.3 10104 4m m3 3/d/d 1 1）内径）内径76mm76mm油管油管井口流压MPa冲蚀流量104m3/d最大采气能力，104m3/d2825201511.7766.6 130.4112.782.651.730.11082.7
70、 122.2103.571.034.4/1187.4 118.699.665.725.2/1291.9 114.895.159.611.5/1396.1 110.490.152.5/15103.8100.378.132.9/16107.2 94.571.017.5/19116.1 72.641.5/22.4123.932.1/u油管抗冲蚀能力油管抗冲蚀能力 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院2 2）内径）内径100.53mm100.53mm油管油管井口流压MPa冲蚀流量104m3/d最大采气能力，104m3/d2825201511.77116.5183.1
71、157.1113.468.940.010144.7171.1143.796.444.1/11152.9166.0137.988.731.2/12160.8160.3131.479.913.0/13168.2153.9124.169.5/16187.6130.796.320.7/19203.198.953.9/22.4216.840.9/内径内径100.53mm100.53mm油管的最大合油管的最大合理采气量为理采气量为160.3160.310104 4m m3 3/d/d中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院3 3）内径）内径112mm112mm油管油管井口流
72、压MPa冲蚀流量104m3/d最大采气能力，104m3/d2825201511.77131.4196.2168.1120.972.940.810163.2183.2153.6102.546.2/11177.2177.7147.394.332.5/12186.2171.5140.284.713.2/13189.8164.7132.473.5/16211.7139.6102.321.1/19229.2105.356.7/22.4244.742.8/内径内径112mm112mm油管的最大合理采油管的最大合理采气量为气量为177.2 177.2 10104 4m m3 3/d/d中国石油西南油气田公司
73、采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井口流压MPa冲蚀流量104m3/d最大采气能力，104m3/d2825201511.77266.2214.9183.9131.778.642.410330.7 200.5167.7111.149.0/11349.6 194.4160.8102.034.0/12367.5 187.6152.991.313.3/13384.4 180.1144.278.9/16428.9152.4110.921.4/19464.3114.260.2/22.4495.744.8/4 4）内径）内径159.42mm159.42mm油管油管内径内径159.42mm15
74、9.42mm油管的最大合理油管的最大合理采气量为采气量为214.9214.910104 4m m3 3/d/d中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u油管携液能力油管携液能力井底流压井底流压临界携液流量临界携液流量76mm76mm100.53mm100.53mm112mm112mm159.42mm159.42mm5 56.26.210.910.913.513.527.327.37 77.37.312.712.715.815.832.032.09 98.28.214.314.317.717.735.935.911118.98.915.615.619.319.33
75、9.239.213139.59.516.716.720.720.742.042.0151510.110.117.617.621.921.944.344.3171710.510.518.418.422.922.946.346.3191910.910.919.119.123.723.748.048.0212111.211.219.619.624.424.449.449.4232311.511.520.120.124.924.950.450.4252511.711.720.420.425.325.351.351.3272711.811.820.620.625.625.651.851.8前前面面计计算
76、算表表明明：在在下下限限压压力力时时，内内径径为为100.53mm100.53mm和和112mm112mm油油管管最最小小产产气气量量达达到到404010104 4m m3 3以上，因此，能满足带液生产需要。以上，因此，能满足带液生产需要。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u油管尺寸选择结果油管尺寸选择结果采采气气量量404015015010104 4m m3 3/d/d、注注气气量量505010010010104 4m m3 3/d/d时时，采采用用 114.3mm114.3mm6.88mm6.88mm油管。油管。1 1）满足单井注采气量要求；）满足单井
77、注采气量要求；2 2）具有平稳的井筒压力损失；）具有平稳的井筒压力损失；3 3）防止发生气体冲蚀现象；）防止发生气体冲蚀现象；4 4）满足携液采气要求；）满足携液采气要求；5 5）钻井成本和工期。）钻井成本和工期。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院u最大合理产量及合理采气范围最大合理产量及合理采气范围 114.3mm114.3mm6.88mm6.88mm油管最大适宜采气量油管最大适宜采气量地层压力（地层压力（MPa）2825201511.7井口压力（井口压力（MPa）最大合理产量（最大合理产量（104m3/d）7116.5116.5113.869.5401
78、0144.7143.796.444.1/11152.9137.988.731.2/12160.3131.479.913/13153.9124.169.5/16130.796.320.7/1998.953.9/22.440.9/ 114.3mm114.3mm6.88mm6.88mm油管合理采气范围油管合理采气范围中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院采气量与井口压力关系预测采气量与井口压力关系预测 气气库库运运行行条条件件下下，注注采采井井在在采采气气过过程程中中的的井井口口最最高高压压力力约约为为23.1MPa23.1MPa。产产气量气量104m3/d井口井口
79、压压力，力，MPaMPa（地（地层压层压力力28 MPa28 MPa）相相1818相相2525相相1616404023.123.122.422.4505022.822.822.021.8606022.622.621.520.9707022.322.321.019.9808021.921.920.418.7909021.521.519.717.210010021.121.118.915.411011020.620.618.113.212012020.120.117.110.413013019.519.516.1/ /14014018.918.914.9/ /15015018.118.113.6/
80、 /地层压力地层压力28MPa28MPa不同采气量下的井筒内压力曲线不同采气量下的井筒内压力曲线 2、注采动态预测 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院采气量与井口温度关系预测采气量与井口温度关系预测 气气库库运运行行条条件件下下，注注采采井井在在采采气气过过程程中中的的井井口口温温度度最最高高约约37.637.6。产产气量气量104m3/d井口温度，井口温度，（地（地层压层压力力28 MPa）相相18相相25相相164034.334.935.05035.836.236.06036.736.936.37037.337.135.98037.637.034.89
81、037.636.532.810037.435.629.911037.034.425.712036.432.819.313035.630.9/14034.528.4/15033.325.4/地层压力地层压力28MPa28MPa不同采气量下的井筒温度曲线不同采气量下的井筒温度曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院注气量与井口压力关系预测注气量与井口压力关系预测 在在气气库库运运行行条条件件下下，注注采采井井井井口的最高注气压力将达到口的最高注气压力将达到30MPa30MPa。不同地层压力下注气量不同地层压力下注气量100100万方时井筒内压力曲线万方时井筒内
82、压力曲线 地地层压层压力力MPa井口井口压压力，力，MPa注气量注气量50万方万方注气量注气量100万方万方相相18相相25相相16相相18相相25相相1611.711.312.813.214.216.920.11513.815.015.416.218.721.72017.718.719.019.721.824.52521.822.622.923.525.427.82824.325.125.325.927.729.9中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院注气量与井底温度关系预测注气量与井底温度关系预测 在在气气库库运运行行条条件件下下，井井口口注注气气温温度度
83、为为5050时时，井井底底温温度约度约545456.656.6。不同地层压力下注气量不同地层压力下注气量100100万方时井筒温度曲线万方时井筒温度曲线 地地层压层压力力MPa井底温度，井底温度，注气量注气量50万方万方注气量注气量100万方万方相相18相相25相相16相相18相相25相相1611.754.054.654.754.756.056.61554.855.155.255.856.556.52055.355.355.356.656.556.02554.954.754.656.255.754.72854.253.953.855.554.853.6中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石
84、油西南油气田公司采气工程研究院1、完井方式选择由由于于石石炭炭系系储储集集层层孔孔、洞洞、缝缝都都十十分分发发育育，渗渗透透性性能能很很好好，裂裂缝缝平平均均密密度度一一般般在在5.695.6927.9727.97条条/m/m；经经过过多多年年开开采采，目目前前压压力力系系数数仅仅为为0.10.1，固固井井时时储储层层保保护护难难度度大大；同同时时，考考虑虑注注采采时时产产生生的的交交变变应应力力对对岩岩石石的的影影响响，推推荐荐采采用用防砂筛管完井。防砂筛管完井。二、完井工程二、完井工程设计中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院优化注采井完井管串化注采井完井
85、管串为：注采井采用井下安全阀+可取式封隔器插管封隔器的完井管串结构。2、生产管柱设计中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管油管规规格格型号型号安全安全阀规阀规格格特点特点114.3mm油管回收式油管回收式41/2具有自平衡特性具有自平衡特性最大外径最大外径材材质质最小内径最小内径工作工作压压力力151168mm9Cr-1Mo9597mm35MPa安全阀控制管安全阀控制管线规格线规格外径：外径：6.35 mm（1/4”）;壁厚：壁厚：1.2446mm（0.049”）；）；内径：内径：3.8608mm（0.152”） 附件：液压控制管线、控制管线护箍、液压油、
86、手压泵、安装工具、流动短节等 （1）井下安全阀井下安全阀3、井下配套工具中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院选用液压坐封的进口可取式封隔器。 （2）可取式封隔器套管尺寸套管尺寸套管重量套管重量级别级别最大外径最大外径最小内径最小内径177.8mm 3235lb/ft147.8mm98.4mm扣型扣型胶筒胶筒类类型型材材质质适用温度适用温度41/2气密封公母扣气密封公母扣氟橡胶氟橡胶9Cr-1Mo65177 C坐封方式坐封方式压压力力级别级别坐封坐封压压力力解封方式解封方式液液压压35MPa28MPa上提上提可取式封隔器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国
87、石油西南油气田公司采气工程研究院附件：坐封工具、伸缩加力器、油管扶正器等。（3）插管式封隔器套管尺寸套管尺寸扣型扣型坐封方式坐封方式压压力力级别级别胶筒外径胶筒外径177.8mm41/2气密封公母扣气密封公母扣液液压压35MPa144mm材材质质密封材料密封材料最大外径最大外径最小内径最小内径插管座插管座长长度度9Cr-1MoAFLAS146mm98.4mm1140mm插管封隔器 双层密封插管封隔器坐封位置在封隔器坐封位置在井斜角井斜角小于小于5050的井段的井段上上 。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院（4）座放短节 用于存用于存储储式式压压力、温度力
88、、温度监测监测，也可下堵塞器，也可下堵塞器暂暂闭储层闭储层，实现实现不不压压井起下井起下钻钻或更或更换换井口。井口。规规格格材材质质压压力力级别级别扣型扣型41/29Cr-1Mo 35MPa气密封公母扣气密封公母扣最大外径最大外径127.25最小外径最小外径79.375座放短节堵塞器具有配套的具有配套的压力、温度力、温度监测仪器。器。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院1 1、压压力等力等级级：35MPa35MPa；2 2、材料、材料级别级别：EEEE；3 3、温度、温度级别级别：P-UP-U级级；4 4、产产品品规规范范级别级别：PSL3PSL35 5、性
89、能要求、性能要求级别级别：PR2PR26 6、主通径：、主通径：4 4 1 1/ /1616（103.2mm103.2mm）；）；7 7、套管、套管闸阀闸阀通径：通径：3 31 1/ /1616（77.8mm77.8mm）；）；8 8、生、生产闸阀产闸阀通径：通径： 4 41 1/ / 1616（103.2 mm103.2 mm）；）； 9 9、控制管、控制管线线整体穿越油管挂；整体穿越油管挂；1010、适用介、适用介质质：天然气。：天然气。三、井口装置及安全控制系三、井口装置及安全控制系统1、井口装置主要技术规格：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井下安
90、全阀；井下安全阀；地面安全阀；地面安全阀；采集压力信号的高低压传感器；采集压力信号的高低压传感器；熔断塞；熔断塞；紧急关井用的紧急关断阀；紧急关井用的紧急关断阀；单井控制盘和井组的总控制盘单井控制盘和井组的总控制盘。（1）主要设备（2）安装方式 相国寺储气库注采井丛式井布置，采用单井控制和多井联合控制相结合的形式，可以在紧急情况下统一关井，如单井发生问题关井时不影响其他井的正常生产。2、安全控制系统：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院1、监测方案 永置式压力温度监测工艺方案，适用于重点观察井。储存式压力温度监测工艺方案，适用于注采井和非重点观察井。 根据相
91、国寺储气库实际情况，结合注采井完井管串结构，拟采用两套监测方案进行压力、温度监测：2、监测内容观察井井底压力、温度监测；平衡期间的注采井井底压力、温度监测；压力恢复试井、干扰试井期间，测试井井底压力、温度变化监测。四、四、监测设计及工及工艺中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院3、监测工艺（1）永置式压力、温度监测工艺 该工艺主要是将压力、温度传感器随完井油管下入产层附近，压力、温度信号通过井下电缆或毛细管传送至地面，经由地面数字采集仪对信号进行处理，进行实时显示和存储，并可得出长期连续的井下压力、温度动态监测数据。 该方案一次性下入监测管串，可以长期实时监测
92、井下压力、温度变化，采集查看数据方便快捷，适用于重点监测井（监测井相8井和相15井）。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根据现场实际需要，通过钢丝作业下入测试仪器在坐封短节处，进行相应的测试项目。测试完成后，将仪器打捞出来，并进行数据回放，即可获得连续的压力、温度变化数据。该工艺要求测试仪器与完井管串中的坐放短节相配套。（2）储存式压力、温度监测工艺 该方案完井管串相对简单，投资成本较小；但需实施钢丝作业，不能实时监测井下压力、温度变化，适用于注采井和非重点观察井（22口注采井和相13井监测井）。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司
93、采气工程研究院1、腐蚀因素分析 （1）注气期间，注入气为净化气，不含水，不会对管柱造成腐蚀；（2）采气期间，采出气含有1.89%CO2和47mg/m3H2S，同时会带出少量凝析水，可能会对油套管造成腐蚀 。 分析：石炭系为边水气藏，水体封闭有限、储量小，能量弱，生产井主要产少量凝析水。储气库运行期间不会产生大量地层水，在运行前几个周期，管柱可能会受到轻微的腐蚀，但几个周期后，井流物主要为联络线净化气，基本上为干气，对管柱的腐蚀将进一步减小。五、油套管防腐五、油套管防腐设计采出水矿化度影响：总矿化度和氯根离子含量高比较强。 PH值的影响：PH值在4.56.93之间，CO2溶解会进一步下降PH值。
94、H2S的影响：电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。CO2的影响：CO2溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致。 水合物影响；井筒中产生水合物同样会造成油管腐蚀。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院2、防腐设计 （1）油套环空防腐 环空注氮气或环空保护液 ，保护套管内壁和油管外壁。采用抗酸性气体腐蚀的管材，进行材质防腐，即可满足储气库运行要求。（2）油管防腐 选择储气库相储17井（北部）、相储3井（中部）和相储20井（南部）作为油管腐蚀监测井，在油管及井下工具下井前，采用超声波测厚仪提前测量其壁厚值，修井时再次测量，取得井下真实的腐蚀速率。 同时，在该三口井的井
95、口或旁通试验管，采用腐蚀挂片法，监测均匀腐蚀和点坑腐蚀程度；根据试验结果，调整油管防腐措施。 3、防腐监测实施方案中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院1、岩石力学实验结果 借鉴七里25井石炭系4块标准岩芯，开展了4套模拟实际地层条件下的岩石力学实验，获得石炭系岩石力学参数。 垂向地垂向地应应力梯度力梯度MPa/10m最大水平主最大水平主应应力力 梯度梯度MPa/10m 最小水平主最小水平主应应力梯度力梯度 MPa/10m 0.2040.2280.129层层位位平均抗平均抗压压强强度，度，MPa平均平均杨杨氏模量氏模量104，MPa平均泊松比平均泊松比石炭系石
96、炭系214.2875.8240.325内聚力，内聚力，MPa内摩擦角，内摩擦角，15.2729根据测井资料分析计算获得相国寺气田应力参数。六、六、储层出砂出砂预测中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院2、井壁稳定性分析 地层压力28MPa时，不同生产压差条件下井壁最大剪应力与岩石抗剪强度的关系。 注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系 地层压力28MPa条件下，生产压差大于15.4MPa时，会出现井壁不稳定的状况。3.8MPa15.4MPa11.728中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根据相国寺地下储气库地层运行压力
97、及注采参数，在地层压力11.728MPa运行时，注采井以最大合理采气量进行生产时的生产压差与地层压力关系曲线。 气库正常运行条件下，注采井井壁稳定，不垮塌。相18相25相16中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院3、出砂预测运用出砂指数法、斯伦贝谢比以及声波时差法对石炭系储层进行出砂预测。 石炭系出砂指数和斯伦贝谢比均大于出砂临界值（B2104MPa，R3.95107MPa2），而声波时差则小于出砂临界值（295s/m），因此，在不超过临界生产压差的条件下进行生产，注采井不会出现出砂现象。层层 位位B104MPaR107 MPa2s/m结论结论石炭系石炭系6.
98、1476.336222.3不出砂不出砂8.75813.682195.6不出砂不出砂10.2315.02218.9不出砂不出砂8.85513.863252.4不出砂不出砂 平均平均8.49812.225222.3不出砂不出砂 基于七里25井岩芯实验结果表明：注采井在气库正常运行条件下，井壁稳定，储层不会出砂；但渗流条件较差的气井的生产压差与临界出砂压差非常接近，产量波动较大的情况下，存在井壁不稳的风险，为保障注采井长期安全运行，采用防砂筛管完井。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院预计完井施工时间8天。包括安装地面流程、试压；井口装置检查、试压；油管的检查、丈量、清洗；井下工具的检查、井筒注液氮等。下完井管串 油管气密封检测 调整管串、插管入座 换装井口、井口试压封隔器坐封环空灌注液氮油管打压，憋通盲堵 开工准备 1天插管封隔器下入，坐封，送入工具的起出 2天下完井管串，换装井口、完井封隔器坐封。 4天 收尾、交井 1天七、完井施工步七、完井施工步骤及及时间预测中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院
