CN112761570A - 一种天然气上翘水平井完井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种针对上翘剖面的天然气水平井的完井方法，包括，将套管下至水平井上翘段中部并固井；将油管下至水平井上翘段，并超过套管鞋进入裸眼段；利用环空完井液封隔油套环空。本发明的完井方法采用U型管原理，取消掉管柱上的封隔器，利用压井液封隔环空，简单可靠，一方面可防止全井套管接触天然气，保护套管不被腐蚀，另一方面可防止气体进入管外水泥环裂缝，造成技套和表套带压，同时方便后期更换管柱、环空加防腐剂、泡沫剂等。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程完井技术领域，尤其涉及一种天然气上翘水平井完井方法。
背景技术
天然气井目前绝大多数采用封隔器完井，如图1所示，即用封隔器封隔油套环空，防止天然气进入套管，使套管和井口承受高压，减少井控风险，同时也避免天然气中的H2S和CO2接触套管和井口，腐蚀套管和井口。
但采用封隔器完井对封隔器承压等性能要求较高，同时由于封隔器解封困难，即使可以解封，但由于井控需要，作业动管柱时必须进行压井，但压井时很难将井压稳，因为气体密度低，液体密度高，在井筒内气液重力置换，气体向上运移，压井液容易漏入地层，特别是对于缝洞型气藏，风险极大，即使将气井压稳了，压井液也会对地层造成较大伤害，常常出现作业后产量大幅下降，这也是气井尽可能不修井作业的主要原因。
对于常规完井管柱，封隔器以下套管直接和天然气接触，天然气中的H2S和CO2会严重腐蚀套管，因此通常封隔器处及以下部位，套管通常需要采用镍基合金等防腐套管，大大增加了完井成本。
另外国内外天然气井绝大多数存在技术套管和表层套管带压问题，主要原因是固井质量不合格，气体通过管外固井水泥裂缝窜到地表，导致技术套管和表层套管带压，给安全生产带来严重隐患。
对于上翘剖面的天然气井，虽然可以避免钻完井及作业过程的井控安全，但不能解决环空带压问题和套管的腐蚀等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对上翘剖面的天然气水平井的完井方法。
本发明的天然气上翘水平井完井方法，包括，
将套管下至水平井上翘段中部并固井；
将油管下至水平井上翘段，并超过套管鞋进入裸眼段；
利用环空完井液封隔油套环空。
进一步地，所述将油管下至水平井上翘段，超过套管鞋进入裸眼段，其中，所述油管的底部低于上翘段的最高点。
进一步地，所述环空完井液的比重等于或高于地层压力系数。
进一步地，所述天然气上翘水平井完井方法还包括天然气上翘水平井的钻井，其中，钻井过程包括，
确定待钻气藏的缝洞储集体在空间上的分布；
在距离所述缝洞储集体设定安全距离处进行直井段和造斜段的钻进，在水平井着陆后，从其着陆点向靶点造斜钻进，使得到达所述靶点前形成井斜角超过设定角度的上翘段，继续钻进直到所述上翘段与所述缝洞储集体的侧面连通，其中，所述着陆点位于低于所述靶点的位置。
进一步地，所述上翘段的高度大于井筒直径。
进一步地，所述设定角度范围在90°～95°。
进一步地，所述设定安全距离范围在50米～200米。
进一步地，所述着陆点低于靶点5米以上。
与现有技术相比，本发明的完井方法简化了完井管柱，提高了完井可靠性和安全性，另一方面又保护了套管不接触H2S和CO2等腐蚀性气体，同时避免气体通过固井水泥环裂缝窜至地面，造成环空带压。
上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了本发明的天然气上翘水平井完井方法的流程示意图；
图2显示了本发明的天然气上翘水平井完井方法原理示意图。
在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
其中，附图标记为：
1、安全阀；2、完井液；3、油管；4、水泥环；5、套管；6、水泥环裂缝。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
如图1所示，本发明提供了一种天然气上翘水平井完井方法，包括，
步骤S101.将套管5下至水平井上翘段中部并固井；
步骤S102.将油管3下至水平井上翘段，并超过套管鞋进入裸眼段，且油管5的底部需低于上翘段的最高点；
步骤S103.利用环空完井液2封隔油套环空，完井液2比重约等于或略高于地层压力系数。利用完井液封隔油套环空一方面保护套管不受腐蚀，另一方面依靠液柱压力平衡气体压力，防止井口套管承受高压，同时也可防止气体沿套管外的水泥环裂缝窜至地面，导致环空带压。
进一步地，所述天然气上翘水平井钻井包括，
确定待钻气藏的缝洞储集体在空间上的分布；通常先根据地震反演方法获取待钻缝洞型气藏的资料，确定缝洞储集体在空间上的分布，包括缝洞储集体的大小和边界；
在距离所述缝洞储集体设定安全距离处进行直井段和造斜段的钻进，在水平井着陆后，从其着陆点向靶点造斜钻进，使得到达所述靶点前形成井斜角超过设定角度的上翘段，继续钻进直到所述上翘段与所述缝洞储集体的侧面连通，其中，所述着陆点位于低于所述靶点的位置，钻完井后形成的井身剖面包括具有上翘段的类似J型的水平井剖面。
其中，设定这个水平方向的安全距离主要是要考虑缝洞储集体的预测误差，以及水平段钻井的造斜能力，为了避开缝洞区，保证直井段和造斜段安全钻进，通常设定在50m～200m的范围内。上翘段的高度在理论上只需要大于井筒直径(约0.1～0.2m)，工程实际应用上可放大至5-10m。
一般来说，上翘高度超过井筒直径(约0.2m)即可，但为保险起见，进一步可以要求着陆点低于靶点5米以上，上翘高度越大越保险。
当生产时，从油管内进行诱喷，管柱内的液体排出后，气体从油管内产出。由于在油管底部入口处，气体压力和有关外液柱压力相等，因此环空内的液体不会向上流动进入油管内，油管内和地层的气体也不会向下流动进入环空内，因此气体不会进入环空接触和腐蚀套管及井口，环空液柱压力可以抵消掉气体压力(如果压井液比重低于地层压力系数时，液体压力不能完全抵消地层压力，则井口会带一定压力，井口套管压力等于地层压力和液柱压力之差，压力较低)。
当地层压力降低时，环空内的液柱压力高于气体压力，环空内的液体会自动流入油管内，被气体携带出地面。
当后期管柱漏失、堵塞、安全阀失效等，可以从环空泵入压井液或油管平推压井，由于本发明的完井方法基于U型管原理，不会产生气液置换现象，可以将井压稳，因此可以安全起下更换管柱，而且由于管柱不带封隔器，管柱起下简单方便，同时压井液不会进入地层，对地层造成污染。
由于套管鞋处被完井液所浸泡，因此即使套管外水泥环有裂缝，气体也不会向下进入裂缝内，引起环空带压。
当地层出水时，由于环空没有封隔器，可以从套管内加入泡沫剂，实现泡沫排水采气工艺。或者作业更换小油管，实现优化管柱排水采气。
也可随时从套管滴加防腐剂，防腐剂从插管处进入油管内实现对油管的防腐目的。
本发明采用U型管原理，取消掉管柱上的封隔器，作业简单方便；利用压井液封隔环空，简单可靠，一方面可防止全井套管接触天然气，保护套管不被腐蚀，另一方面可防止气体进入管外水泥环裂缝，造成技套和表套带压，同时方便后期更换管柱、环空加防腐剂、泡沫剂等。
按照本发明提供的天然气上翘水平井完井方法，以塔里木盆地顺南区块奥陶系碳酸盐岩气藏为例，进行了现场实施。
该区块为高温高压缝洞型气藏，气藏埋深约8000m，地层温度约200℃，地层压力约147MPa，含硫化氢和二氧化碳腐蚀性气体。常规完井管柱封隔器耐温耐压性能不足，失效率高，且解封困难，作业风险极大，封隔器及以下套管需采用防腐套管，成本极高。
按照本发明的完井方法进行施工，
首先，采用天然气上翘水平井钻井形成J型上翘水平井剖面，在井位设计时可根据地震反演的气藏缝洞体资料，有意识的避开缝洞体50-100m，以保证主井眼安全完钻，然后在碳酸盐岩层内裸眼造斜钻进，并使着陆点低于靶点5m以上，继续向靶点造斜钻进，使在达到靶点前形成J形上翘剖面。
采用上翘水平井剖面后可以解决钻完井过程中的气侵和漏失难题，之后在完井时，将套管下至上翘段中部并固井，将油管下至上翘段，超过套管鞋进入裸眼段，但低于上翘段最高点，环空灌满防腐完井液，完井液比重约等于或略高于地层压力系数。
根据上述方法，将完井管柱下至设计位置后，安装井口，连接管线，从套管内缓慢反循环低密度压井液，降低管内压力，气体进入油管内实现诱喷。
由于环空完井液比重略小于地层压力系数，因此套管会带一定压力，(举例来说，如8000m垂深，地层压力系数1.8，完井液密度为1.6，则套管压力16MPa)。但此时气体不会进入套管内。
当后期地层压力降低时，如压力系数降低到1.5，则油套环空压力降至0，且环空内液体会下降800m左右，自动和气体压力平衡。
也可根据油套管压力，适时更换低密度压井液，保持套管内充满液体。
由于套管鞋始终被完井液浸泡，因此即使固井水泥环有裂缝，气体也不会进入裂缝内，造成表套和技套带压。
当后期需要更换管柱时，可以从套管内灌入高密度的压井液，压井液进入油管内，充满油管，但不漏入地层，从而可以将气井压稳。此时可以安全更换管柱。
另外，在生产过程可以随时从套管内加入泡沫剂或防腐剂，实现泡沫排水采气或延缓油管防腐的目的。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，包括，
将套管下至水平井上翘段中部并固井；
将油管下至水平井上翘段，并超过套管鞋进入裸眼段；
利用环空完井液封隔油套环空。
2.根据权利要求1所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述将油管下至水平井上翘段，超过套管鞋进入裸眼段，所述油管的底部低于上翘段的最高点。
3.根据权利要求1或2所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述环空完井液的比重等于或高于地层压力系数。
4.根据权利要求3所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述天然气上翘水平井完井方法还包括天然气上翘水平井的钻井，其中，钻井过程包括，
确定待钻气藏的缝洞储集体在空间上的分布；
在距离所述缝洞储集体设定安全距离处进行直井段和造斜段的钻进，在水平井着陆后，从其着陆点向靶点造斜钻进，使得到达所述靶点前形成井斜角超过设定角度的上翘段，继续钻进直到所述上翘段与所述缝洞储集体的侧面连通，其中，所述着陆点位于低于所述靶点的位置。
5.根据权利要求4所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述上翘段的高度大于井筒直径。
6.根据权利要求4所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述设定角度范围在90°～95°。
7.根据权利要求4所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述设定安全距离范围在50米～200米。
8.根据权利要求4所述的天然气上翘水平井完井方法，其特征在于，所述着陆点低于靶点5米以上。
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