和1U型井组泡沫洗井解堵工艺及效果分析

和1U 型井组泡沫洗井解堵工艺及效果分析

林　刚,汪方武

(中石化华东分公司采油厂,江苏泰州　225300)

摘　要:和1井组是中石化进入煤层气领域的第一组U 型井,水平段裸眼长480m 。投入排采后,排采井为“追液面”生产,水平段裸眼的连通性表现为“通而不畅”,存在严重堵塞。通过优化泡沫配方和施

工参数,开展水平段泡沫洗井,洗出9m 3

煤粉、煤块等固相颗粒。洗井后,恢复了排采井正常生产。

关键词:煤层气;U 型井;泡沫洗井;解堵;排采

中图分类号:T E 252 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)13—0076—021　概述

煤层气的开发利用在防范煤矿瓦斯事故,充分利用能源资源,有效保护生态平衡方面引起了社会各行业的广泛关注。近几年来,我国煤层气的钻井技术发展迅速,从初期的直井、斜井、水平井、多分支水平井发展目前的U 型井技术,煤层气井的开发成本不断降低,钻井效率显著提高,施工周期缩短,促进了我国煤层气的开发水平。

和1U 型井组位于山西沁水盆地北部榆社-武乡构造带,由一口直井(和1井)和一口水平井(和平1井)组成,目的层段为太原组15号煤,水平段长480m,￠152.4mm 裸眼完井(图1)。

通过低部位的和1井排采,降低U 型井组水平煤层段的压力,解吸煤层气,达到开采煤层气的目

的。

图1　和1U 型井组示意图

2　存在问题

和1井与2009年3月2日投入排采, 44泵、泵深395.81m 、冲程2.1m 、冲次0.58～4rpm,至3月10日液面降至405.46m ,液面下降了178.46m ,日产液仅0.35～3.32m 3,排采表现为“追液面”生产,液面下降速度过快,排出物为粉煤、类泥浆、煤灰和深灰色浑浊液,控液排采难以实现。

为验证水平段的连通性和减轻煤层堵塞,3月20日从和平1井灌水3.81m 3,灌水后,和平1井液面立即从388m 上升至327m,表明水平段连通性好。其

后,和平1井先后灌水6次,累计灌水量14.81m 3

。每次灌水后,和1井液面均相应明显,仍无法实现正常

排采,后采用换小泵、调冲次、强抽、微碰泵和螺杆泵等方法,但均无效果,2口井液位差始终保持在60～85m 。分析表明,和1U 型井组水平段的连通性表现为“通而不畅”,水平段存在堵塞。

为彻底解决水平段的堵塞现象,计划进行一次洗井,即从和1井注入洗井液,和平1井返出。在众多的洗井方法中,由于泡沫液密度低且方便调节,作为入井液可减少漏失和污染,且泡沫流体动切力较大,粘度高,其携带固相颗粒的能力强,决定开展泡沫洗井。

3　泡沫配方和施工参数的优化

泡沫流体是一种可压缩的非牛顿流体,其密度低且方便调节,粘度高,摩阻低,携砂能力强,作为入井液便于控制井底压力,减少漏失和对地层污染,已广泛应用于低压、漏失及水敏性地层油气井。国内在煤层气井中的应用泡沫解堵尚未见报道。3.1　气相和液相的筛选

气相成分可供选择的有:空气、氮气、天然气、二氧化碳等气体,由于本井尚处于排采初期,未出煤层气,同时,考虑节约成本,选择空气为气相成分。

液相成分可供选择的有:清水、地层水、煤层水等,为保护煤层,选择煤层水为液相成分。3.2　起泡剂的筛选

表1起泡剂在煤层水中起泡能力(温度15℃)

浓度

(%)

SDS

ABS

起泡体积(ml )

半衰期(min )起泡体积(ml )半衰期(min )浓度

(%)

HJ-2

HJF-1

起泡体积(ml )半衰期(min )起泡体积(ml )半衰期(min )0.2508 5.88380 5.360.2602 6.15385 6.40.3517 5.91380 6.50.362110.23907.060.4533 5.91385 6.530.463112.133977.10.5552 5.973937.050.566714.294107.160.6555 5.984157.110.666715.324057.120.8554 6.014157.120.867416.464057.111555 5.984157.1166017.394057.161.2

552

5.99

410

7.11

1.2660

17.17

400

7.17

各种起泡剂基本的起泡性能差别较大,室内对4

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内蒙古石油化工 2010年第13期　

收稿日期:2010-04-14

作者简介:林刚(1982-),男,2005年毕业于长江大学石油工程专业,工学学士,助理工程师。从事油气井测试和煤层气

井试井、排采研究工作。

种起泡剂进行了筛选。由于筛选的目的是要选出一种能够在煤层水中应用的起泡剂,因此在初选实验中采用了煤层水对起泡剂的性能进行了初步评价。以煤层水为基液时,四种起泡剂的起泡体积及半衰期数据,如表1、图2和图3所示。

从实验结果可以看出,起泡剂的起泡体积与半衰期并不是成比例关系的,其中HJ-2的起泡体积与半衰期都是四种起泡剂中最好的,其综合性能最好。因此,综合各项指标最终选定起泡剂为HJ-2。3.3　泡沫流体密度设计

通过室内实验,优化泡沫配方。根据现场测试数据,和1井在506.00～510.75m 井段,储层压力是2.4M Pa,压力系数0.5,温度13℃。选择泡沫流体密度为0.6g/cm 3,设计泡沫密度为0.55～0.75g/cm 3。3.4　泡沫流体用量设计

总用量100方,包括: 清理和平1井:按630m 井深、3个循环计算,总容积40方(考虑附加量); 清理水平段:按1118m 计算,总容积60方(考虑附加量)。

3.5　井口注入压力的控制

和平1井按所注入泡沫的密度为0.6g /cm 3,钻遇底板后进入15#煤层的斜深638m ,其对应的垂深478m,为确保15#煤层不垮塌、不压开和不倒灌,必

须控制注入压力。和平1井15#

煤层的破裂压力梯度

2.25×10-2

M Pa/m ,垂深480m 对应的破裂压力10.8M Pa,而15#煤层垂深480m 的泡沫压力2.88M Pa,

理论计算注入压力小于8MPa 。考虑泡沫的低滤失性

和实际操作的可行性,要求和平1井初期井口注入

压力小于4M Pa 。4　现场试验

从和平1井套管注入15#煤层水55.03m 3,HJ -2起泡剂120kg ,起泡剂浓度0.2%,空气1081.67m 3。泡沫密度0.21～0.69g /cm 3,最高注入压力3M Pa 。从

和平1井油管放喷出泡沫25m 3

,和1井返出泡沫液95m 3。泡沫后,又进行和1井井筒洗井,累计洗出9m 3固体颗粒和煤粉。5　效果分析

5.1　洗出大量类泥浆、煤粉和煤块等杂物

本次洗井空气泡沫洗井(含后期常规洗井),累计注入液体464m 3,累计返出液体370m 3,液体仅滤失94m 3。清洗出水平段大量泥浆、煤粉和煤块等杂

物9m 3

及一只￠10mm ×2m m 胶状园柱体。5.2　洗井后2口井液位差减小,排采正常

和1井洗井后,2口井液位差从60～85m 降至6～10m,效果显著(图4)。4月29日后,和1井液面进入自然沉降阶段,5月8日投入正式排采,日产水0.3～1m 3,生产正常,液面稳定下降,至6月2日液面降至423m 时,井口突然出现连续气流,套压持续上升,煤层解析(实际临界解吸压力为0.829MPa )。6月19日当套压上升至0.56M Pa 时,采用针型阀控制求产,放喷点火,初期产气量持续上升,煤层进入气液两相流,其产量持续上升。

图4　洗井前后2口井液位对比

6　结论

6.1　针对U 型井组煤层压力系数低、裸眼段长的特点,选择了密度低、粘度高、摩阻低,且携带能力强的空气泡沫开展现场洗井试验,对煤层气井洗井进行了有益的探索。

6.2　和1U 型井组洗井后,2口井液位差从60～85m 降至6～10m ,为和1井排采提供了良好的条件。当套压上升至0.56M Pa 时,采用针型阀控制求产,放喷点火,产气量持续上升。

[参考文献]

[1]　赵晓东.泡沫稳定性综述[J ].钻井液与完井

液,1992,9(1).

[2]　万里平.泡沫稳定性机理研究[J ].新疆石油学

院学报,2003,15(1):7～14.

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　2010年第13期 林刚等　和1U 型井组泡沫洗井解堵工艺及效果分析