普光高含硫气田开发关键技术
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图 3 普光气田主体完井管柱示意图
4
天然气Leabharlann Baidu业
2011 年 3 月
4. 1 气井管柱设计 为确保普光气田长期安全生产, 根据腐蚀评价标
准对多种抗硫钢、镍基合金进行了大量的室内腐蚀评
价实验。确定选用 G3 或同等级的 高镍基合金油管, 井下工具选择 718 高镍基合金材料, 井口装置选用内 堆焊 625 镍基材质的 H H 级井口和井口安全控制系 统。产层套管采用 825 镍基材料, 环空采用永久性保 护液, 有效地解决了井下管柱腐蚀问题。同时, 配套选 用合金油管专用的微压痕作业设备, 有效控制了起下 管柱对油管表面的损害, 缓解了因局部损伤而加剧的 合金管柱腐蚀问题。实验数据显示, G3 油管在含单质 硫的酸性环境下, 腐蚀速率为 0. 014 m m/ a, 气井管柱 寿命超过 20 a。 4. 2 多级分段延时引爆射孔
研究气层钻井密度附加值, 结合气体上窜速度, 确 定合理钻井液安全密度。配套高压力级别( 105 MP a)
封井器, 优选井口封井器组合( 选用双四通, 五密封, 增 加 1 套剪切闸板) , 配置高压抗硫内防喷工具( 达到美 国 NACE 标准) , 实现了海相含硫气层安全钻进。 3. 3 高含硫气井优质固井
类储层交错叠置, 主要是因为鲕粒浅滩、滩间、碎屑 滩等多种微 相交互 沉积造 成的。往东 南方 向, 普光 202- 1 井至普光 9、10 井, 储层逐渐减薄( 图 2) 。
基金项目: 国家 十一五 科技重大专项 高含硫气藏安全高效开发技术 ( 编号: 2008Z X05017) 。 作者简介: 孔凡群, 1963 年生, 教授级高级工程师, 博士; 现任中国 石化中原石油勘探局局长、中原油田分公司总经理, 担任国 家 科技重大专项 高含硫气藏安全高效开发技术 项目长, 获得国家、中国石油化工集团公司 科技奖多项。 地址: ( 457001) 河南省濮 阳 市中原油田分公司总经理办公室。
普光气田多数井为大斜度井, 一次射孔井段长达 数百米, 射孔难度大。针对普光气田的特点, 采用 T P 110S 钢级的防硫枪身, 解决射孔器的氢脆问题; 设 计研发多点、延时起爆技术, 使起爆效率超过99. 99% , 攻克了普光气田长井段传爆起爆的难题; 配套纵向和 径向减震器, 有效降低了射孔器的巨大震动和冲击; 通 过优化射孔工艺参数, 实现射孔与酸压的协同作用, 达 到最佳增产效果。截至目前, 采用该工艺已完成普光 主体 8 口开发井的 射孔施工。普 光 302- 2 井于 2008 年 7 月 8 日一次射孔成功, 射孔层段跨度长达 594. 4 m, 装弹 6 928 发全部起爆 发射, 发 射成功率 100% 。 其他 7 口井平均单井射孔层段跨度长达 381. 8 m, 装 弹 4 953 发, 发射成功率均为 100% 。 4. 3 大规模多级注入酸压改造
1 礁滩相储层展布及含气性预测技术
针对普光气田礁滩相储层埋藏深、非均质性强、裂
缝 孔隙介质多变的特点, 开展了沉积微相研究, 应用 岩石物理建模、稀疏脉冲反演相结合的方法和多属性 分析技术、地震数据结构异常方法, 解决了礁滩相储层 与泥质和膏岩层、三类储层与围岩、含气性难预测和预 测精度低的难题。
1. 1 礁滩相储层沉积微相及储层预测 在区域沉积相带及层序格架研究基础上, 利用新
普光气田产层天然气含硫化氢、二氧化碳等腐蚀 性气体, 在固井过程中水泥浆极易污染, 流动性显著降 低, 使水泥浆的稠化时间缩短, 对凝固后的水泥石造成 腐蚀, 影响其长期封隔效果。为此, 引进和改进了防气 窜水泥浆体系, 使用胶乳、柔性树脂颗粒、纤维、微膨胀 材料可使水泥石具有较强的抗冲击韧性、微膨胀、不收 缩特性, 有效提高了界面胶结强度。
3 安全优快钻井技术
针对普光气田纵向多套压力系统, 目的层高含硫 化氢, 引进并集成气体钻井技术实现钻井提速, 配套井 控技术实现安全钻井, 应用防窜防漏耐腐蚀胶乳水泥 浆体系、正注反挤等固井技术提高固井质量。 3. 1 陆相地层气体钻井提速
普光气田目的层上部陆相地 层钻速慢、易 漏、易 斜、易塌, 为解决上述难题, 引进配套气体钻井技术, 发 展了泡沫钻井、雾化钻井、氮气钻井、气体钻井取心、气 体钻井侧钻等技术, 攻克了气体钻井出水、出气、井下 燃爆、气液转换等难题, 平均机械钻速达 7. 49 m/ h, 比 常规钻井提高 6. 5 倍。 3. 2 海相含硫气层安全钻进
如果地层漏失严重可采用双级固井。使用与套管 柱性能相当的机械式分级箍, 合理确定分级箍位置, 减 少一级固井的封固井段长度, 从而降低固井压差, 避免 固井漏失, 保证固井质量。根据漏失情况, 在不能建立 循环的井中, 直接选用正注水泥为辅、反注水泥为主的 正注反挤 工艺。为提高小间隙尾管固井质量, 采用 旋转尾管固井工艺, 使尾管在注水泥过程中转动, 以提 高水泥浆的顶替效率。
图 1 普光气田飞仙关组储层厚 度等值线图
图 2 普光气田长兴组储层厚度等值线图
1. 2 地震数据结构特征预测储层含气性 地震数据结构特征是指每一地震道离散数据点按
时间顺序排列所显示的波形特征。应用地震数据结构 特征预测气层, 就是通过提取每一地震道的振幅数值, 研究其数据的组合排列特征与含气性的关系( 如拐点、 斜率等) , 预测含气范围及储层含气性的品质。
2 开发技术政策优化
针对普光高含硫气田地质特点, 开展了气田直井、 斜井、水平井井型优化, 应用数值模拟、边际贡献法等
第 31 卷第 3 期
大气 田巡礼
3
技术, 确定了不同井型单井技术经济界限, 优化采气速 度, 使气田整体达到开发指标最优。 2. 1 井型优化
从普光气田地质特点出发, 分析对比各种井型( 直 井、斜井和水平井) 的开发效果。比较不同厚度气层所 钻的斜井和水平井同垂直井之间的产能可以看出, 对 有效厚度小于 100 m 的气层, 水平井相对直井的增产 效果明显好于大斜度井, 其增产倍数是斜井的 2 倍; 但 对于有效厚度大于 200 m 的气层, 大斜度井的开发效 果好于水平井。因此, 气田主体部位( 普光 2、6 井区) 主要选择斜井结合直井的方式开采, 以大斜度井为主, 而边部储层较薄的区域主要部署水平井。 2. 2 井控储量下限
通过对普光气田地震数据体结构特征值计算, 全 区地震数据体结构特征异常值分布范围在 200~ 680, 主异常值分布范围 400~ 680。地震数据体结构特征 异常值主要分布在普光 2 普光 4 普光 1 井上, 平面
上呈带状北东南西方向展布。预测结果表明, 普光主 体含气性可分成 3 类: 、 类储层含气性好, 是气田 开发的主要对象; 类储层含气性差, 开发效益差。根 据这些新认识, 方案部署、井位实施采取了分步实施的 原则, 为方案部署过程中进一步优化井位留下余地, 明 显降低了方案实施的风险。
泥岩、石膏、粉晶云岩、泥质云岩 藻纹云岩、云质灰岩、灰质云岩、角砾状云岩
泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥灰岩 泥晶云岩、砂屑云岩、膏岩、
台内滩、台内礁
砂屑滩、鲕粒滩、生屑滩、 礁核、礁盖、礁翼、礁坪
砂屑灰( 云) 岩 鲕粒云岩、生屑灰( 云) 岩、 海绵障积礁灰( 云) 岩、骨架 灰岩、
礁前角砾状 灰( 云) 岩
完钻井的测井、取心等资料, 采用模式聚类方法, 建立 测井相 岩相对应关系, 对其进行岩相识别, 结合地震 相横向展布结果, 细分出近 30 种沉积微相( 表 1) 。
针对普光地区礁滩相储层埋藏深、平面变化大的 难点, 通过计算 vp 、vs 、v p / vs 等参数, 建立礁滩相储层 的岩石物理模型, 采用稀疏脉冲反演算法, 基本解决了 超深层礁滩相储层与泥质和膏质层难以区分、三类储 层与围岩难以区分的问题。其次, 采用综合子波方法 提高大斜度井的时深标定精度, 采用迭代法构建精细 地质模型, 消除断层附近储层扭曲、错位; 最后, 利用新 井钻遇储层资料, 优化残差因子 值等参数, 进一步修 正储层预测结果[ 6-7] 。研究结果表明: 上二叠统长兴组 礁体呈点状分布, 主要发育在普光 6 普光 5 普光 8 井一 带, 平 面上相互 叠置, 但礁体之 间连通性 差( 图 1) ; 下三叠统飞仙关组储层发育相对稳定, 连通性好, 普光 6 普光 2 井( 构造高部位) 储层厚度大, 、 、
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天然气工业
2011 年 3 月
沉积相 局限 蒸发台地
开阔台地
台地边缘 台缘斜坡、陆棚
表 1 普 光气田飞仙关组 长兴组岩相、沉积微相类型表
沉积亚相
沉积微相
岩相
潮坪 潟湖
潮上 潮间 局限潟湖 蒸发潟湖
云坪、云泥坪、膏云坪 藻坪、灰坪、潮沟
灰质潟湖、云质 潟湖、风暴岩 膏质潟湖、风暴岩、云膏质 潟湖
利用普光 9 井建立的边水地质模型, 研究了不同 采气速度对开采效果的影响。模拟结果显示: 当气藏 采气速度从 2% 提高至 5% 时, 低部位气井的见水时间 由 11. 8 a 提前到 5. 2 a, 见水时间提前近 7 a, 稳产期 也由 22. 3 a 缩短为 3. 7 a。由此可见, 随着采气速度 的增加, 气藏边水推进速度加快, 气井见水时间提前。 为控制边底水推进, 构造低部位离气水边界近的区域, 采气速度应控制在 3% 以内, 气井生产压差应控制在 3 M Pa以内。
第 31 卷第 3 期
大气 田巡礼
1
普光高含硫气田开发关键技术
孔凡群1 王寿平1 曾大乾2
1. 中国石化中原油田分公司 2. 中国 石化中原油田普光分公司
孔凡群等. 普光高含硫气田开发关键技术. 天然气工业, 2011, 31( 3) : 1- 4. 摘 要 普光气田是我国近年来发现的最大海相碳酸岩盐气田, 具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋 藏深、上 覆 地层多、含气井段长、地层压力高、有边底水存在等特点, 通过技术引进、集成和创新, 形成了以礁滩相储层 展布及含气 性 预测技术、高含硫气藏开发技术政策优化、复杂地层安全优快钻井技术以及高含硫气井安全高效采气工 艺技术为核心 的 高含 硫气田开发关键技术。上述技术的应用, 取得了良好的效果: 开发井数 由 52 口优化为 40 口; 钻井成 功率 100% ; 钻 遇气层厚度符合率平均达到 86. 5% ; 单井钻井周期同比缩短 60 d 以上 ; 气层段固井质量优良率超过 85% ; 开发井平均无 阻流量达 487 104 m3 / d, 实 现了普光气田的有效开发。 关键词 普光气田 天然气 高含硫化氢 开发 钻井 采气 优化 早三叠世 晚二 叠世 DOI: 10. 3787/ j. issn. 1000- 0976. 2011. 03. 001
开阔台地
开阔海泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥灰岩
台地边缘
鲕粒滩( 滩核) 鲕粒滩( 滩缘)
砂屑 滩
鲕粒云岩 泥晶鲕粒云岩
砂屑云岩
台缘礁 蒸发坪 滩间海
礁核、礁盖、礁翼、礁坪
云泥 坪 膏云 坪
海绵障积礁灰( 云) 岩、骨架 灰岩、 礁前角砾状 灰( 云) 岩
泥晶云岩、藻纹云岩 膏质云岩
泥晶灰岩、泥晶云岩、灰质 云岩 泥晶灰岩
4 高含硫气井安全高效采气工艺技术
针对气田硫化氢分压高、生产井段长及储层非均 质性强的特点, 模拟普光气田的工况条件, 进行不同材 质腐蚀评价实验, 优化设计配套了生产完井一体化管 柱( 图 3) , 进行 双向双效、多级压力 延时起爆 技术攻 关, 开展抗硫耐温酸液体系、多级注入+ 闭合酸压及暂 堵工艺研究, 有效地改造了 、 类储层, 提高了气藏 的动用程度和单井产能[ 8] 。
根据高含硫气藏开发特征和经济运行规律, 以气 田有效开发必须满足基本投资回收期和收益率的要求 等经济条件为约束, 建立了单井经济界限评价模型, 采 用边际贡献法计算普光气田大斜度井和水平井井控储 量下限分别在 31. 4 108 m3 和 35. 2 108 m3 以上。 2. 3 边水气藏合理采气速度
据统计, 目前全球已发现 400 多个具有工业价值 的含硫气田[ 1] 。由于高含硫气田地质条件复杂, 硫化 氢的剧毒、高腐蚀, 给气田开发带来极大的安全威胁, 开发难度大, 安全环保要求高, 开发成本高。普光气田 是我国目前发现的最大海相整装碳酸盐岩气田[ 2] , 该 气田具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋藏深、上 覆地层多、含气井段长、地层压力高、存在边底水等特 点, 在储层预测、开发方案设计、钻井、采气等方面面临 许多技术难题[ 3-5] 。通过不断深化气藏地质认识, 优化 开发方案和井位设计; 注重技 术引进, 集 成和创新钻 井、采气技术, 实 现了普光超深高含硫气 田的有效开 发。气田已建成天然气生产能力 100 108 m3/ a, 并于 2009 年 10 月 12 日投产, 达到了设计指标。
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天然气Leabharlann Baidu业
2011 年 3 月
4. 1 气井管柱设计 为确保普光气田长期安全生产, 根据腐蚀评价标
准对多种抗硫钢、镍基合金进行了大量的室内腐蚀评
价实验。确定选用 G3 或同等级的 高镍基合金油管, 井下工具选择 718 高镍基合金材料, 井口装置选用内 堆焊 625 镍基材质的 H H 级井口和井口安全控制系 统。产层套管采用 825 镍基材料, 环空采用永久性保 护液, 有效地解决了井下管柱腐蚀问题。同时, 配套选 用合金油管专用的微压痕作业设备, 有效控制了起下 管柱对油管表面的损害, 缓解了因局部损伤而加剧的 合金管柱腐蚀问题。实验数据显示, G3 油管在含单质 硫的酸性环境下, 腐蚀速率为 0. 014 m m/ a, 气井管柱 寿命超过 20 a。 4. 2 多级分段延时引爆射孔
研究气层钻井密度附加值, 结合气体上窜速度, 确 定合理钻井液安全密度。配套高压力级别( 105 MP a)
封井器, 优选井口封井器组合( 选用双四通, 五密封, 增 加 1 套剪切闸板) , 配置高压抗硫内防喷工具( 达到美 国 NACE 标准) , 实现了海相含硫气层安全钻进。 3. 3 高含硫气井优质固井
类储层交错叠置, 主要是因为鲕粒浅滩、滩间、碎屑 滩等多种微 相交互 沉积造 成的。往东 南方 向, 普光 202- 1 井至普光 9、10 井, 储层逐渐减薄( 图 2) 。
基金项目: 国家 十一五 科技重大专项 高含硫气藏安全高效开发技术 ( 编号: 2008Z X05017) 。 作者简介: 孔凡群, 1963 年生, 教授级高级工程师, 博士; 现任中国 石化中原石油勘探局局长、中原油田分公司总经理, 担任国 家 科技重大专项 高含硫气藏安全高效开发技术 项目长, 获得国家、中国石油化工集团公司 科技奖多项。 地址: ( 457001) 河南省濮 阳 市中原油田分公司总经理办公室。
普光气田多数井为大斜度井, 一次射孔井段长达 数百米, 射孔难度大。针对普光气田的特点, 采用 T P 110S 钢级的防硫枪身, 解决射孔器的氢脆问题; 设 计研发多点、延时起爆技术, 使起爆效率超过99. 99% , 攻克了普光气田长井段传爆起爆的难题; 配套纵向和 径向减震器, 有效降低了射孔器的巨大震动和冲击; 通 过优化射孔工艺参数, 实现射孔与酸压的协同作用, 达 到最佳增产效果。截至目前, 采用该工艺已完成普光 主体 8 口开发井的 射孔施工。普 光 302- 2 井于 2008 年 7 月 8 日一次射孔成功, 射孔层段跨度长达 594. 4 m, 装弹 6 928 发全部起爆 发射, 发 射成功率 100% 。 其他 7 口井平均单井射孔层段跨度长达 381. 8 m, 装 弹 4 953 发, 发射成功率均为 100% 。 4. 3 大规模多级注入酸压改造
1 礁滩相储层展布及含气性预测技术
针对普光气田礁滩相储层埋藏深、非均质性强、裂
缝 孔隙介质多变的特点, 开展了沉积微相研究, 应用 岩石物理建模、稀疏脉冲反演相结合的方法和多属性 分析技术、地震数据结构异常方法, 解决了礁滩相储层 与泥质和膏岩层、三类储层与围岩、含气性难预测和预 测精度低的难题。
1. 1 礁滩相储层沉积微相及储层预测 在区域沉积相带及层序格架研究基础上, 利用新
普光气田产层天然气含硫化氢、二氧化碳等腐蚀 性气体, 在固井过程中水泥浆极易污染, 流动性显著降 低, 使水泥浆的稠化时间缩短, 对凝固后的水泥石造成 腐蚀, 影响其长期封隔效果。为此, 引进和改进了防气 窜水泥浆体系, 使用胶乳、柔性树脂颗粒、纤维、微膨胀 材料可使水泥石具有较强的抗冲击韧性、微膨胀、不收 缩特性, 有效提高了界面胶结强度。
3 安全优快钻井技术
针对普光气田纵向多套压力系统, 目的层高含硫 化氢, 引进并集成气体钻井技术实现钻井提速, 配套井 控技术实现安全钻井, 应用防窜防漏耐腐蚀胶乳水泥 浆体系、正注反挤等固井技术提高固井质量。 3. 1 陆相地层气体钻井提速
普光气田目的层上部陆相地 层钻速慢、易 漏、易 斜、易塌, 为解决上述难题, 引进配套气体钻井技术, 发 展了泡沫钻井、雾化钻井、氮气钻井、气体钻井取心、气 体钻井侧钻等技术, 攻克了气体钻井出水、出气、井下 燃爆、气液转换等难题, 平均机械钻速达 7. 49 m/ h, 比 常规钻井提高 6. 5 倍。 3. 2 海相含硫气层安全钻进
如果地层漏失严重可采用双级固井。使用与套管 柱性能相当的机械式分级箍, 合理确定分级箍位置, 减 少一级固井的封固井段长度, 从而降低固井压差, 避免 固井漏失, 保证固井质量。根据漏失情况, 在不能建立 循环的井中, 直接选用正注水泥为辅、反注水泥为主的 正注反挤 工艺。为提高小间隙尾管固井质量, 采用 旋转尾管固井工艺, 使尾管在注水泥过程中转动, 以提 高水泥浆的顶替效率。
图 1 普光气田飞仙关组储层厚 度等值线图
图 2 普光气田长兴组储层厚度等值线图
1. 2 地震数据结构特征预测储层含气性 地震数据结构特征是指每一地震道离散数据点按
时间顺序排列所显示的波形特征。应用地震数据结构 特征预测气层, 就是通过提取每一地震道的振幅数值, 研究其数据的组合排列特征与含气性的关系( 如拐点、 斜率等) , 预测含气范围及储层含气性的品质。
2 开发技术政策优化
针对普光高含硫气田地质特点, 开展了气田直井、 斜井、水平井井型优化, 应用数值模拟、边际贡献法等
第 31 卷第 3 期
大气 田巡礼
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技术, 确定了不同井型单井技术经济界限, 优化采气速 度, 使气田整体达到开发指标最优。 2. 1 井型优化
从普光气田地质特点出发, 分析对比各种井型( 直 井、斜井和水平井) 的开发效果。比较不同厚度气层所 钻的斜井和水平井同垂直井之间的产能可以看出, 对 有效厚度小于 100 m 的气层, 水平井相对直井的增产 效果明显好于大斜度井, 其增产倍数是斜井的 2 倍; 但 对于有效厚度大于 200 m 的气层, 大斜度井的开发效 果好于水平井。因此, 气田主体部位( 普光 2、6 井区) 主要选择斜井结合直井的方式开采, 以大斜度井为主, 而边部储层较薄的区域主要部署水平井。 2. 2 井控储量下限
通过对普光气田地震数据体结构特征值计算, 全 区地震数据体结构特征异常值分布范围在 200~ 680, 主异常值分布范围 400~ 680。地震数据体结构特征 异常值主要分布在普光 2 普光 4 普光 1 井上, 平面
上呈带状北东南西方向展布。预测结果表明, 普光主 体含气性可分成 3 类: 、 类储层含气性好, 是气田 开发的主要对象; 类储层含气性差, 开发效益差。根 据这些新认识, 方案部署、井位实施采取了分步实施的 原则, 为方案部署过程中进一步优化井位留下余地, 明 显降低了方案实施的风险。
泥岩、石膏、粉晶云岩、泥质云岩 藻纹云岩、云质灰岩、灰质云岩、角砾状云岩
泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥灰岩 泥晶云岩、砂屑云岩、膏岩、
台内滩、台内礁
砂屑滩、鲕粒滩、生屑滩、 礁核、礁盖、礁翼、礁坪
砂屑灰( 云) 岩 鲕粒云岩、生屑灰( 云) 岩、 海绵障积礁灰( 云) 岩、骨架 灰岩、
礁前角砾状 灰( 云) 岩
完钻井的测井、取心等资料, 采用模式聚类方法, 建立 测井相 岩相对应关系, 对其进行岩相识别, 结合地震 相横向展布结果, 细分出近 30 种沉积微相( 表 1) 。
针对普光地区礁滩相储层埋藏深、平面变化大的 难点, 通过计算 vp 、vs 、v p / vs 等参数, 建立礁滩相储层 的岩石物理模型, 采用稀疏脉冲反演算法, 基本解决了 超深层礁滩相储层与泥质和膏质层难以区分、三类储 层与围岩难以区分的问题。其次, 采用综合子波方法 提高大斜度井的时深标定精度, 采用迭代法构建精细 地质模型, 消除断层附近储层扭曲、错位; 最后, 利用新 井钻遇储层资料, 优化残差因子 值等参数, 进一步修 正储层预测结果[ 6-7] 。研究结果表明: 上二叠统长兴组 礁体呈点状分布, 主要发育在普光 6 普光 5 普光 8 井一 带, 平 面上相互 叠置, 但礁体之 间连通性 差( 图 1) ; 下三叠统飞仙关组储层发育相对稳定, 连通性好, 普光 6 普光 2 井( 构造高部位) 储层厚度大, 、 、
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天然气工业
2011 年 3 月
沉积相 局限 蒸发台地
开阔台地
台地边缘 台缘斜坡、陆棚
表 1 普 光气田飞仙关组 长兴组岩相、沉积微相类型表
沉积亚相
沉积微相
岩相
潮坪 潟湖
潮上 潮间 局限潟湖 蒸发潟湖
云坪、云泥坪、膏云坪 藻坪、灰坪、潮沟
灰质潟湖、云质 潟湖、风暴岩 膏质潟湖、风暴岩、云膏质 潟湖
利用普光 9 井建立的边水地质模型, 研究了不同 采气速度对开采效果的影响。模拟结果显示: 当气藏 采气速度从 2% 提高至 5% 时, 低部位气井的见水时间 由 11. 8 a 提前到 5. 2 a, 见水时间提前近 7 a, 稳产期 也由 22. 3 a 缩短为 3. 7 a。由此可见, 随着采气速度 的增加, 气藏边水推进速度加快, 气井见水时间提前。 为控制边底水推进, 构造低部位离气水边界近的区域, 采气速度应控制在 3% 以内, 气井生产压差应控制在 3 M Pa以内。
第 31 卷第 3 期
大气 田巡礼
1
普光高含硫气田开发关键技术
孔凡群1 王寿平1 曾大乾2
1. 中国石化中原油田分公司 2. 中国 石化中原油田普光分公司
孔凡群等. 普光高含硫气田开发关键技术. 天然气工业, 2011, 31( 3) : 1- 4. 摘 要 普光气田是我国近年来发现的最大海相碳酸岩盐气田, 具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋 藏深、上 覆 地层多、含气井段长、地层压力高、有边底水存在等特点, 通过技术引进、集成和创新, 形成了以礁滩相储层 展布及含气 性 预测技术、高含硫气藏开发技术政策优化、复杂地层安全优快钻井技术以及高含硫气井安全高效采气工 艺技术为核心 的 高含 硫气田开发关键技术。上述技术的应用, 取得了良好的效果: 开发井数 由 52 口优化为 40 口; 钻井成 功率 100% ; 钻 遇气层厚度符合率平均达到 86. 5% ; 单井钻井周期同比缩短 60 d 以上 ; 气层段固井质量优良率超过 85% ; 开发井平均无 阻流量达 487 104 m3 / d, 实 现了普光气田的有效开发。 关键词 普光气田 天然气 高含硫化氢 开发 钻井 采气 优化 早三叠世 晚二 叠世 DOI: 10. 3787/ j. issn. 1000- 0976. 2011. 03. 001
开阔台地
开阔海泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥灰岩
台地边缘
鲕粒滩( 滩核) 鲕粒滩( 滩缘)
砂屑 滩
鲕粒云岩 泥晶鲕粒云岩
砂屑云岩
台缘礁 蒸发坪 滩间海
礁核、礁盖、礁翼、礁坪
云泥 坪 膏云 坪
海绵障积礁灰( 云) 岩、骨架 灰岩、 礁前角砾状 灰( 云) 岩
泥晶云岩、藻纹云岩 膏质云岩
泥晶灰岩、泥晶云岩、灰质 云岩 泥晶灰岩
4 高含硫气井安全高效采气工艺技术
针对气田硫化氢分压高、生产井段长及储层非均 质性强的特点, 模拟普光气田的工况条件, 进行不同材 质腐蚀评价实验, 优化设计配套了生产完井一体化管 柱( 图 3) , 进行 双向双效、多级压力 延时起爆 技术攻 关, 开展抗硫耐温酸液体系、多级注入+ 闭合酸压及暂 堵工艺研究, 有效地改造了 、 类储层, 提高了气藏 的动用程度和单井产能[ 8] 。
根据高含硫气藏开发特征和经济运行规律, 以气 田有效开发必须满足基本投资回收期和收益率的要求 等经济条件为约束, 建立了单井经济界限评价模型, 采 用边际贡献法计算普光气田大斜度井和水平井井控储 量下限分别在 31. 4 108 m3 和 35. 2 108 m3 以上。 2. 3 边水气藏合理采气速度
据统计, 目前全球已发现 400 多个具有工业价值 的含硫气田[ 1] 。由于高含硫气田地质条件复杂, 硫化 氢的剧毒、高腐蚀, 给气田开发带来极大的安全威胁, 开发难度大, 安全环保要求高, 开发成本高。普光气田 是我国目前发现的最大海相整装碳酸盐岩气田[ 2] , 该 气田具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋藏深、上 覆地层多、含气井段长、地层压力高、存在边底水等特 点, 在储层预测、开发方案设计、钻井、采气等方面面临 许多技术难题[ 3-5] 。通过不断深化气藏地质认识, 优化 开发方案和井位设计; 注重技 术引进, 集 成和创新钻 井、采气技术, 实 现了普光超深高含硫气 田的有效开 发。气田已建成天然气生产能力 100 108 m3/ a, 并于 2009 年 10 月 12 日投产, 达到了设计指标。