深水油田水合物對深水完井的影響

中國石油資源的平均勘探率為38.9%，海洋石油的平均勘探率僅為12.3%，遠低于世界平均勘探率的73%和美國的75%。因此,我國海洋油氣勘探開發(fā)潛力巨大,可作為油氣資源戰(zhàn)略接替區(qū)。從海上鉆井方式及水深來看,海洋油氣的開采逐步趨向深?；?鉆井深度已由20世紀(jì)70年代的500m發(fā)展到3000m。隨著勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進步,海洋深水油田在不同的時期有著不同的定義,而不同地區(qū)或公司對深水的標(biāo)準(zhǔn)也不同。目前,水深600~1200m為深水,1200~3000m為超深水。深水完井技術(shù)是深水油氣資源高效、經(jīng)濟開采的重要保障。因此,研究深水完井所具有的特點,把握其發(fā)展趨勢,對于促進我國石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、增加油氣產(chǎn)量、保障能源安全具有重要意義。1深水油田深入井深水油田和淺水油田以及陸上油田,從完井的角度來看,沒有本質(zhì)區(qū)別。只要深水油田的地質(zhì)特征、油氣藏特征足夠清晰,同樣可以像陸上油氣田一樣完善。深水油田主要開發(fā)高滲透的油氣層,其完井方法反而比陸上油田更加簡單,然而深水油氣勘探開發(fā)的特殊環(huán)境決定了深水完井也有其自身的顯著特點。深水完井的顯著特點主要概括為以下幾個方面:(1)受水合物的影響。深水海域海底溫度一般4℃左右。氣體水合物形成并穩(wěn)定存在的理想溫度是0~10℃,壓力為10MPa以上,海洋中的氣體水合物主要貯存于水深500~3500m或更深的海底之下,埋深于0~650m的沉積物中。因此,在深水油田開發(fā)中要考慮水合物對完井的影響,完井期間下入坐放水下采油樹之前,在井口頭內(nèi)先注入甲醇和乙二醇以防止水合物的生成,避免對安裝采油樹作業(yè)的影響。(2)費用較高。深水鉆井裝置的租金費用高達每天30多萬美元。對于深水石油開采而言,縮短油井建井周期、減少非生產(chǎn)時間對于降低井的成本非常重要,提前一天完成建井過程就意味著節(jié)約成本30多萬美元。為此要求完井完井方法越簡單越好,越簡單越利于后期修井作業(yè)的完井越好。(3)深水油田的完井方式一般由五大部分構(gòu)成:上部完井方式的防砂;中部完井,主要為上部井段的完井提供安全保障;下部完井方式的防砂;智能完井,實現(xiàn)多層同時生產(chǎn);水下采油樹的選擇和安裝,控制模式的確定。其中,中部完井和智能完井是深水與常規(guī)水深油田完井根本不同的地方,水下生產(chǎn)控制體系是深水完井的核心部分,是中部智能完井的實施和控制中心,也是深水完井最復(fù)雜的地方。(4)智能完井技術(shù)應(yīng)用于深水完井。智能完井系統(tǒng)也稱作智能井,是一種能在多層段、多分支油井中從地面控制、分析、管理油井的完井系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點是對多層和多分支井能夠進行分層地面遙測遙控,從而使測量更加精確,油井管理更加科學(xué),并減少了作業(yè)次數(shù)。在油田開發(fā)中,由于存在許多不確定性因素,使用智能井完井技術(shù)可以減少很多不確定性因素,從而達到經(jīng)濟開發(fā)的目的。(5)膨脹篩管完井技術(shù)應(yīng)用于深水完井。由于深水油田開發(fā)中的防砂問題越來越嚴(yán)重,所以近年來可膨脹防砂篩管技術(shù)發(fā)展很快。與標(biāo)準(zhǔn)礫石充填相比,使用快速膨脹防砂篩管增加了油藏產(chǎn)量。2主要完井方法深水完井主要追求的目標(biāo)是更高的穩(wěn)定產(chǎn)量、更長的生產(chǎn)期和更低的成本。深水油田的完井方法不像陸上油田多種多樣,方法種類有限。主要完井方法有:(1)高級優(yōu)質(zhì)篩管防砂完井方法;(2)裸眼礫石充填防砂完井方法;(3)水平井常規(guī)礫石充填完井方法;(4)管內(nèi)壓裂礫石充填完井方法;(5)管內(nèi)高速水礫石充填完井方法;(6)膨脹篩管完井方法;(7)智能完井方法。不同的地區(qū)選擇的完井方法不同,但壓裂充填和裸眼直接下高級優(yōu)質(zhì)篩管防砂是兩種主流的深水完井方法。3地層不穩(wěn)定全球主要的深水油田集中在墨西哥灣、西非、巴西、北海和東南亞。值得開發(fā)的深水油田大多產(chǎn)量較高,如果地層比較疏松,則容易出砂,因此防砂在開發(fā)深水油田中是經(jīng)常遇到的問題。特別是對于那些大型的整裝油田,如果其開發(fā)方式復(fù)雜,開發(fā)井多,地層不穩(wěn)定極易出砂。對于出砂嚴(yán)重、生產(chǎn)周期短、既要防砂又要注水的油田提前做好這方面的研究工作尤為重要。3.1超深水完井施工庫侖區(qū)塊是NaKika地區(qū)海洋石油發(fā)展的第6塊超深水區(qū)域。在庫侖區(qū)塊2307m(7570ft)水深的兩口海底回接井分別在2004年4月和5月完成。水下采油樹和地面控制的地下安全閥門也是最深的水下裝置。Coulomb油田完井面臨的挑戰(zhàn)主要有:(1)完井設(shè)計要充分考慮安全、技術(shù)完整性和可操作性;(2)要適應(yīng)隨著地層壓力的衰竭儲層被壓實的風(fēng)險;(3)通過標(biāo)準(zhǔn)工具要充分發(fā)揮常用的套管尺寸和簡易的完井設(shè)計的優(yōu)勢;(4)要優(yōu)化完井層段,特別是上部的多層組成的部分,其中30%的可采儲層被堵塞;(5)培訓(xùn)進行超深水完井施工的工作人員;(6)在進行壓裂防砂的過程中,較大的隔水管體積產(chǎn)生的大范圍的冷卻效應(yīng)對壓裂液的影響;(7)選擇適宜的具有內(nèi)部塑料涂層的生產(chǎn)油管;(8)基于不充分的地層礦物數(shù)據(jù)選擇預(yù)探井的完井方法和不同井之間的流體配伍性。庫倫區(qū)塊地層容易出砂,采用了優(yōu)質(zhì)的礫石充填篩管進行防砂。在開發(fā)濁流沉積地層時,其高產(chǎn)油氣井的完井方式基于殼牌公司深水生產(chǎn)井的數(shù)據(jù)優(yōu)選出。經(jīng)驗表明,井筒周圍污染嚴(yán)重的井比同位地層經(jīng)過壓裂的井產(chǎn)量有所下降,因此,對于井筒周圍污染嚴(yán)重的井要定期進行酸化以保持較高的產(chǎn)量。壓裂的另外的一個益處是支撐劑進入地層,形成了導(dǎo)流能力比地層高的滲流帶。除了礫石充填封隔器,這些井也安裝了液壓控制的生產(chǎn)封隔器。井內(nèi)油管上安裝了密封電纜(TEC)的永久性井底壓力溫度計。信號通過一根安裝在油管上的密封電纜(TEC)進行傳輸,終端安裝在油管懸掛器上,由安裝在水下采油樹的水下控制設(shè)備中的傳感器接口卡進行信號采集。傳感器接口卡可以與水下控制設(shè)備制造商提供的第二張接口卡進行信息傳輸,數(shù)據(jù)信息通過一個共同的油田電纜傳輸?shù)街髌脚_上的主控制臺。為了便于壓裂,井中安裝了遠程控制的井下壓力隔離系統(tǒng),足以抵擋井底壓力,因而在進行井下完井和測試后可以移除防噴器。這要求井下壓力隔離系統(tǒng)可以通過遠程打開控制,而不是采用常規(guī)操作,即安裝采油樹后通過完井立管的試井鋼絲去除隔離系統(tǒng)。在這個案例中,最深的安全閥作為第一個隔離裝置,地面控制井底安全閥是第二個隔離裝置。這兩口井都采用了這種完井方式完井。其中采油樹通過浮式平臺安裝,在安裝和投產(chǎn)過程中均在遙控潛水器的監(jiān)控之下。3.2防砂系統(tǒng)設(shè)計在亞馬遜熱帶雨林區(qū)的CamposBasin深水海域發(fā)現(xiàn)了一個新的深水油藏,巴西石油公司在開采過程中采用了非常規(guī)防砂完井技術(shù)。該完井技術(shù)主要目的是增加產(chǎn)能,延緩氣錐和底水錐進,并在注水井中起到支撐地層的作用。巖心實驗表明地層會出砂,需要在開發(fā)井中進行防砂完井。對于水平注入井,需要下入防砂篩管來解決地層坍塌的問題,并保證20年內(nèi)不會失效。在方案中,對防砂設(shè)備的要求主要有以下幾點:(1)根據(jù)需要,可以通過完井總成進行旋轉(zhuǎn)控制;(2)當(dāng)下入時可以從完井總成底部進行循環(huán);(3)封隔器下入后,具有清洗裸眼井段的能力,沖洗工具能有效的去除泥餅,從水平井指端到跟端;(4)具有清洗篩管組合的能力;(5)完井組合有較大的流通面積,以獲得最大的流量;(6)清洗工作結(jié)束后,對水平段進行分段。篩管要滿足以下要求:防砂;承受摩擦阻力;下入后可以安放壓力計和溫度計;具有較高的流通面積。該油田采用的是燒結(jié)陶瓷篩管完井,這種篩管類型能提供最大的流通面積。例如,在水平段部分獲得相同的產(chǎn)量,與預(yù)制濾砂管相比,這種篩管的使用量更少。測試表明,可以有效承受阻力,在通過樹脂隔膜時壓降比較小。由于這兩個油田的儲層巖石泥質(zhì)含量較低,堵塞的風(fēng)險也隨之降低。這種完井系列包括水平生產(chǎn)井、水平注水井,礫石充填完井,常規(guī)篩管完井,帶環(huán)空分隔和智能完井系統(tǒng)的裸眼礫石充填完井。裸眼礫石充填完井如圖1所示。4深水智能完井技術(shù)目前國內(nèi)關(guān)于深水完井的研究尚處于起步階段。國外深水油田的完井技術(shù)正逐步得到完善。深水完井是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,特別是可實時、任意調(diào)節(jié)和控