摘要：針對澀北氣田第四系疏松砂巖氣藏長井段、多產層的地質特征，開展了兩層、三層分層開采工藝管柱及配套的測試工藝和分層采氣配產優化技術的研究，實現了該氣田長井段疏松砂巖氣藏防止氣井出砂和達到提高氣井產量的目的，形成了一項高效開發澀北氣田的特色采氣工藝技術。現場實施了油套分采工藝、同心集成式三層分采工藝和偏心投撈測試三層分采工藝技術共72口井，通過分采工藝技術的應用，在控壓生產條件下，最大限度降低了層間跨度，有利于發揮不同氣層的生產能力，極大地提高了澀北氣田的單井產能。

關鍵詞：澀北氣田；分層開采；開采方式；測試；配產

    青海澀北氣田為典型的長井段多產層氣藏，且每層均具有較大的地質儲量，具有多套開發層系，具有實施分層開采的潛力^[1]。由于地層膠結疏松，氣井在生產過程中需要嚴格控制井底生產壓差，實行定井底生產壓差進行生產，因此分層采氣工藝是最直接、最經濟的一項工藝技術。

    通過不斷的試驗攻關，澀北氣田分層開采工藝由一井兩段油套分采發展為三層開采，分采工具由永久式管柱發展為可打撈式工藝管柱，測試工藝由油套無法測試發展為測試聯作以至三層單芯電纜多路信號傳輸、太陽能供電、地面24h直讀甚至遠程數據傳輸系統等全套測試工藝(表1)。

油套分采工藝采用可取式封隔器密封工藝，通過一次作業完成封隔器的錨楚、密封及插管與插管座動態密封，通過滑套開關實現油套連通，完成洗井、沖砂等工藝，并且可以隨時將封隔器取出實現更換管柱，由電纜完成分層測試，順利解決了油套分采工藝中生產動態資料的實施在線監測技術難題(圖1)。

 

該管柱由Y341型封隔器、堵塞器及連通器等井下工具組成^[2]，其原理如圖2所示。

 

    澀北氣田先后進行了3口井的同心集成式三層分采工藝現場試驗，由于對澀北氣田生產特點認識不足和氣層嚴重出砂，同心集成式分層采氣工藝對于澀北出砂氣田具有較大的局限性，主要原因如下：

    1) 同心集成式分層采氣工藝技術可行，但存在著現場打撈井下配產器時上提負荷大，存在鋼絲容易被拉斷的隱患。

    2) 配產器采用臺階定位的限位方式容易積砂，造成再次投送配產器時，配產器無法投送到位的現象。

    3) 對井下地質情況認識不清，氣嘴孔徑大小選擇不當，氣井嚴重出砂，造成現場試驗失敗。

    生產管柱主要由伸縮器+配產器+Y341封隔器+伸縮器+配產器+Y341封隔器+配產器+死堵組成，通過投撈氣嘴可調配各產層的氣量，分層測試可由電纜或地面投撈方式完成^[2]，三層分采工藝管柱圖如圖3所示。

 

    新澀試3井采用安裝井下偏心配產器及氣嘴控制生產壓差，進行一井三層分采提高單井產量先導試驗，作業后該井自下而上分別安裝Ø4.0mm、Ø4.5mm、Ø5.0mm氣嘴生產取得成功，測試瞬時產量24×10⁴～26.4×10⁴m³/a，井口壓力6.5MPa，試驗后氣井產量穩定在19.4×10⁴m³/d，目前產量4.64×10⁴～8.19×10⁴m³/d，同時實現了氣井動態測試資料的井底監測。

    采用可撈式封隔器密封工藝，通過一次作業完成封隔器的錨定、密封及插管與插管座動態密封，通過循環洗井閥實現油套連通，完成洗井、沖砂等作業，并且可以隨時將封隔器取出實現更換管柱，通過電纜分層測試工藝技術在線監測氣井動態資料。

    油套分采技術工藝簡單、成本低、有效期長，是澀北氣田提高氣井單井產量的一項主要技術之一。澀北氣田的油套分采管柱結構，主要由Y441插管封隔器+繩索式滑套開關+座封短節組成，可以實現一趟管柱完成封隔器座封、生產的工藝要求，油套分層開采及測試工藝管柱。

    該工藝自1998年應用以來，到2007年12月底三大氣田累計推廣試驗66口井，通過油套分采工藝的應用，在控壓生產條件下極大地提高了氣田單井產能。根據生產數據資料統計，澀北一號氣田氣井平均單井產量3.2×10⁴m³/d，油套分采井平均產氣量6.3×10⁴m³/d；澀北二號氣田氣井平均單井產量3.6×10⁴m³/d，油套分采井平均產氣量7.3×10⁴m³/d，油套分采是目前澀北氣田一項主要的提高單井產量工藝技術。

    澀北氣田三層分采試驗6口井，其中Y341封隔器+偏心配產器+電纜測試分采試驗5口井，橋式偏心配產器投撈測試分采試驗1口井(新澀4-8井)，氣井三層分采后單井產量平均提高93.11%^[4](表2)。

    澀北氣田三層分采工藝，受氣井出砂影響，投撈測試技術難度大，通過氣田5口三層分采試驗井30井層的投撈氣嘴測試分析，井下氣嘴經常刺壞，下部封隔器和配產器經常出現砂埋現象。雖然經過多次重復投撈測試，平均投撈測試成功率也僅有73%，而且5口三層分采試驗井均進行了更換管柱作業。

    經過多年的先導性試驗，澀北氣田分層開采工藝技術得到了不斷地完善和發展，雖然具備了分層采氣和分層測壓的功能，但仍存在一些問題。

    1) 油套分采井井口無法混輸，必須鋪設雙管線，增加了進站管線；并且在站內每口井必須有兩個入口，從而增加了建站壓力。

    2) 長期使用套管生產，會對套管強度產生一定影響，再加上環空流速低，降低了氣井的攜砂、攜水能力，不利于套管產層產能的發揮。

    3) 出砂氣井三層開采投撈及測試工藝技術難度大。

    澀北氣田分層開采工藝，雖然滿足了疏松砂巖氣藏提高氣井單井產量和防止氣井出砂的作用，但氣田目前油套分采技術工藝簡單、地面系統復雜、套管生產不利于長期穩產和氣井攜液以及排砂的需要，而且在分采工藝的理論研究、工藝優化、發揮不同氣層產能和多層采氣各產層生產資料的測試方面，仍需進行研究和完善。

[1] 陳建軍，萬玉金，陸家亮.天然氣開發新技術論文集[M].北京：石油工業出版社，2008.

[2] 周望，李志，謝朝陽.大慶油田分層開采技術的發展與應用[J].大慶石油地質與開發，1998，17(2)：37-40.

[3] 胡德芬，肖世芳.臥龍河氣田嘉陵江氣藏油套管合采工藝效果評價[J].鉆采工藝，2002，25(1)：116-118.

[4] 阿斯普.生產動態分析理論與實踐[M].雷群，萬玉金，譯.北京：石油工業出版社，2007.

 

(本文作者：汪天游^1，2 李進秀² 馮勝利² 王孝政² 阿雪慶² 1.中國石油大學(北京)；2.中國石油青海油田公司鉆采工藝研究院)