儲氣庫老井封堵及新鉆井固井技術現狀
來源:用戶上傳
作者:
摘要：地下儲氣庫主要包括枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫和廢棄礦坑及巖洞儲氣庫等四種類型?？萁哂蜌獠貎鈳炀哂凶⒉蓧毫Ω?、采出物組分復雜、儲層物性差、地層壓力系數低、老井井況復雜等特點，目前國內儲氣庫建設在低壓易漏長封固段固井、彈性水泥漿、篩管和射孔完井設計、復雜老井封堵方面積累了一定的經驗。準備建設的大慶升平儲氣庫是中俄東線天然氣管道工程的配套地下儲氣庫，老井封堵和新鉆井固井可參照現有的成功經驗進行。
關鍵詞：儲氣庫;老井封堵;新鉆井固井
近年來，美國、土耳其、法國等在儲氣庫建庫時開始推廣應用叢式井、水平井和多分支井，多選用Φ177.8和Φ244.5mm套管，實現了大吞大吐的功能，生產套管均采用氣密封螺紋連接，彈性水泥漿固井，靈活應用預充填防砂篩管、懸掛尾管等砂巖儲氣庫先期防砂完井技術。
我國地下儲氣庫建設起步較晚，20世紀70年代在大慶油田曾經進行過利用氣藏建設地下儲氣庫的嘗試。中石油已建成以大張陀、金壇、呼圖壁為代表的23座儲氣庫，目前重慶銅鑼峽和黃草峽兩個天然氣儲氣庫目前準備進入初試驗階段，正在加快大慶升平、吉林長春等新規劃儲氣庫的工作。
國內枯竭氣藏型儲氣庫具有埋藏深、注采壓力高、采出物組分復雜、儲層物性差、壓力系數低、老井井況復雜等特點。在借鑒國外先進建庫經驗的基礎上，國內儲氣庫在低壓易漏長封固段固井、彈性水泥漿、篩管和射孔完井設計、復雜老井封堵方面積累了一定的經驗。
1 儲氣庫老井封堵技術
老井封堵是保證儲氣庫密封完整性的關鍵，通常采用特殊堵劑擠入儲氣層，從源頭上切斷流體進入井筒和上竄的通道，同時對套管外及蓋層段進行密封處理。老井服役時間較長，井況也比較復雜，由于試油、試采、采油等作業及地下流體腐蝕等影響，套管內外均發生腐蝕，套管壁變薄，強度也不同程度降低，同時水泥環質量也遭到不同程度的影響，儲氣庫建成后需要強注強采，壓力始終處于交變狀態，所以對老井的固井質量及密封性提出較高的要求。
1.1 新疆呼圖壁氣田老井封堵
呼圖壁氣田位于準格爾盆地南緣，由于老井的存在破壞了儲集層圈閉的密封性，所以對老井進行封堵。以呼某井為例，該井是發現呼圖壁氣田的第一口井，井身結構復雜，井內有落魚，產層壓力系數0.35，?139.7mm油層套管固井質量不合格。
1.1.1 封堵難點
1地層壓力系數低，儲集層水敏性強，壓井液易進入地層，污染產層;2 ?139.7mm油層套管與上部?177.8mm油層套管間有1.9m的距離，其固井質量不合格，產層封堵后存在漏氣風險。
1.1.2 封堵技術
1選用吸水樹脂配置密度為1.0g/cm3、黏度大于70s的束縛水壓井液壓井，該壓井液吸水后發生膨脹，在產層周圍形成有效的保護層，有效抑制了井漏的發生，保護了產層;2用水泥漿前置液對產層進行吸收性測試;3產層段封堵，下插管橋塞，選用堵劑顆粒粒徑小的超細水泥，隨后注入氣井封竄劑。封堵后對全井試壓15MPa，30min壓力下降<0.5MPa，滿足封堵要求。
1.2 東濮凹陷文96 枯竭氣藏儲氣庫老井封堵
1.2.1 封堵難點
文96 氣藏處于中央隆起帶文留構造東翼，該儲層物性為中高孔隙度、中高滲儲層，由于地下儲氣庫壓力處于不斷交變狀態，壓力波動大，要求堵劑能夠進入不同物性的地層，特別是物性較差的儲層，能夠對各層都能形成較強的封堵，并和地層與套管粘結能力強，具有較強的致密性，不能出現漏氣現象。
1.2.2 封堵技術
采用氣層封堵劑體系進行封堵，主要性能及現場應用情況如下：1氣層封堵劑粒徑為13.849μm，比普通堵劑粒徑小近7μm，更容易進入地層深部;2普通封堵劑形成的固化體內部成塊狀，而氣層封堵劑形成的固化體是絲狀體，縱橫生長，呈網狀結構。堵劑進入地層后，可迅速吸附在巖石表面，形成三維網架結構，將其他組分聚凝在一起。經后續堵劑的不斷相互疊加，網架結構度逐漸增大，從而實現對地層的有效封堵;3經實驗氣層封堵劑固體可承受15MPa壓力，表明堵劑本身對氣體的密封性良好。
1.3 華北油田京58 儲氣庫老井封堵
1.3.1 封堵難點
一般的超細水泥漿在現場應用中存在以下2個問題：一是由于超細水泥顆粒很細，不易分散，容易黏結在一起形成大小不一的小圓球，影響水泥漿混配的質量;二是超細水泥漿的初凝時間短，易出現工程事故。
1.3.2 超細水泥性能
超細水泥平均粒徑只有普通水泥的十分之一，其表面積是G級油井水泥的4倍。在壓力為0.63MPa，縫寬為0.25mm，25°C下，超細水泥通過0.25mm窄縫的體積為95%左右，而普通G級水泥通過的體積只有17%左右。
1.3.3 超細水泥選擇
京58 儲氣庫目的層儲層孔喉半徑最大為13.65μm，最小僅為0.89μm，平均為4.38μm，其中孔道半徑1-4μm的占46.4%，4-7μm的占39.3%。為了提高封堵的氣密性，經過大量室內實驗研究，最終選擇了粒徑為15μm的超細水泥作為現場封堵的基本材料，配漿后經過粒徑分析，粒徑小于5μm的占總量的40%以上，粒徑小于14μm的占96%以上，完全滿足京58區塊封堵的要求。
1.3.4 現場應用
超細水泥在京58區塊的33口老井封堵中，效果良好，封堵均一次成功，同時該體系在新疆、遼河也進行了應用，都取得了良好的封堵效果。
2 儲氣庫新鉆井固井技術
2.1 國外
1重視每一層套管的固井質量，水泥返至地面;2采用韌性膨脹水泥，減少應力交變對水泥環的影響;3采用自愈合水泥，填充后期產生的微裂縫;4固井質量檢測普遍采用超聲波成像測井方法（如IBC）。法國TIGF儲氣庫目前僅1口井有異常套壓;荷蘭Norg儲氣庫6口生產井生產14年沒有異常套壓。 2.2 國內
2.2.1 相國寺注采井固井技術
相國寺儲氣庫設計運行壓力為11.7～28MPa，周期性強注強采，井筒附近壓力、溫度交替變化，井筒水泥環極易出現微裂紋，從而破壞井筒完整性，影響安全生產，縮短井筒壽命，另外由于井漏等復雜情況也將影響固井質量。以相儲某井為例全井采用四開三完的方案，最后一開采用篩管完井。
2.2.1.1 固井工藝技術
1對于地層破裂壓力低，易漏失井固井前做地層承壓試驗，如地層不能滿足要求，堵漏提高承壓能力;2技術套管和油層套管均采用管外封隔器固井，做到層層封隔，確保全井筒環空的密封效果;3技術套管固井采用正反注水泥工藝，確保水泥漿返至地面;4儲氣庫井水泥環受到交變應力影響，水泥石應具有長期的強度穩定性。
技術套管采用增韌防漏多功能纖維水泥漿體系，其力學性能優于常規水泥石;油層套管采用斯倫貝謝彈性水泥漿，提高水泥石抗沖擊性能、降低動態彈性模量、增加泊松比和破碎吸收能、改善動態斷裂韌性等力學性。
2.2.1.2 現場應用
經過對相國寺儲氣庫4口井的固井質量統計，結果表明水泥膠結合格率93.1%，固井后未發生井口帶壓或氣竄現象。
2.2.2 文96 注采井固井技術
2.2.2.1 固井難點
1地層壓力系數低，僅為0.2-0.35，易發生漏失、污染儲層;2鹽層作為氣庫蓋層，固井質量要求嚴格，易發生鹽溶，污染水泥漿，影響界面膠結;3運行周期長，應力變化更頻繁，對水泥環的力學性能和長期完整性要求更高。
2.2.2.2 固井技術措施
針對儲層壓力低的特點，文96井優化水泥漿體系，研究出非滲透高強度低密度領漿用于二開上部環空封固及承壓能力過低的尾管上部封固;非滲透無氯彈性尾漿用于二開下部、三開尾管固井。三開采用尾管回接至井口的固井方式，降低施工壓力，避免壓漏地層;懸掛器位置進入技術套管250m以上，保證重疊段的質量。高壓層頂部或技術套管內加1～2只管外封隔器，形成永久性封隔，防止后期氣竄。
2.2.2.3 現場應用
文96儲氣庫共14口井，經測井顯示，固井質量合格率100%，固井質量優質率92.9%。
2.2.3 大張陀儲氣庫注采井固井技術
2.2.3.1 固井難點
1地層破裂壓力低，易發生漏失;2地層壓力系數低，產層易傷害;3水泥漿封固段長，地溫梯度高達3.4°C/100m，上部水泥漿凝固時間長，影響水泥漿膠結質量。
2.2.3.2 固井技術措施
1采用屏蔽暫堵技術，提高地層承壓能力;2采用非連續式雙級注水泥漿工藝，一級固井用常規水泥漿密度，二級固井采用低密度水泥漿;3水泥漿采用漂珠與微硅共同配制，抗壓強度高、漿體穩定、不分層，密度易于調節。
2.2.3.3 現場應用
從2000年以來，渤海鉆探鉆井工藝研究院在大張陀儲氣庫應用上述工藝進行了10口井的施工作業，固井優質率達到90%，取得了較好的效果。
2.3 大慶升平儲氣庫固井建議
2.3.1 老井封堵
目前大慶升平儲氣庫的封堵應用了超細水泥、水泥承流器，積累了儲氣庫老井封堵經驗，但是由于大慶儲氣庫老井存在的自有的技術難點，如升深某井1995年固井時蓋層段固井質量就不合格，2004年井口漏氣后進行了注水泥塞封堵，但是未達到儲氣庫封堵標準，此次封堵重新鉆塞，然后再進行固井，封堵難度較大，結果不是很理想，在借鑒其他儲氣庫老井封堵成功經驗的基礎上，對今后升平儲氣庫老井封堵提出以下建議：
1對地層孔隙度、孔喉半徑進行統計分析，對超細水泥的粒徑進行優選;2對超細水泥通過窄縫的能力進行評價;3注入超細水泥后再注入凝膠或氣井封竄劑封堵效果更好。
2.3.2 新鉆井固井
1全井封固，應用尾管及回接固井工藝;2技術套管固井應用纖維類水泥漿提高防漏能力，油層固井考慮引進或者研究應用彈性水泥漿或柔性水泥漿，提高水泥石的致密性、抗滲性、抗腐蝕性和抗射孔沖擊能力，解決儲氣庫不斷注氣采氣對水泥環的破壞難題。
3 結論
1儲氣庫老井封堵時先進行吸水性測試，對產層吸收性進行評價，儲氣庫老井封堵時應用橋塞;2儲氣庫老井封堵時大多應用超細水泥進行封堵，根據地層的孔喉半徑和超細水泥通過窄縫能力的評價對超細水泥的粒徑進行優選，配制出的超細水泥封堵效果更好;3注入超細水泥后再注入氣井封竄劑或者凝膠效果更好;4彈性水泥漿和柔性水泥漿具有提高水泥石抗沖擊性能、降低動態彈性模量、增加泊松比和破碎吸收能、改善動態斷裂韌性等優點，應用在儲氣庫新鉆注采井固井中效果較好。
參考文獻：
[1]錢福海等.大張陀地下儲氣庫注采井固井實踐[J].石油鉆采工藝，2000（6）.
[2]王超等.超細水泥在儲氣庫老井封堵中研究與應用[J].鉆井液與完井液，2001（5）.
[3]黎洪珍等.老井封堵技術在川東儲氣庫建設中的應用[J].開發工程，2013（7）.
[4]丁國生等.中國地下儲氣庫現狀及發展方向[J].安全與管理，2015（11）.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14855227.htm
