呼图壁气田储气库老井利用可行性分析-文章

呼图壁储气库建设老井再利用可行性分析章敬摘要：老井利用是一个提高利用效率、节约资源的研究课题。重新利用老井的方法有两种：一是不重新固井，直接进行完井配套；二是采用小尺寸管柱重新固井。通过研究，在老井用作采气井方面，老井在重新固井后下油管利用，存在产气量小以及工具不配套的问题；重新固井后不下油管利用，虽然产气量提高，但是不符合安全要求。如果不固井下油管完井利用，虽然有一定的调峰能力，但是由于套管、固井质量等方面无法改变的缺陷，不固井下油管完井利用有较大风险。在老井用作监测井方面，重新固井后下油管利用，在完井方面，由于工具规格的不配套性，无法利用；不固井下油管利用，由于完井套管、固井质量等存在防腐、扣型、水泥返高不够的缺陷，也无法用作监测井。因此，通过研究，建议呼图壁气田的老井全部封堵。关键词：老井利用完井固井采气井监测井1、前言呼图壁储气库建设项目是为了能够保障新疆北疆冬季用气，同时兼作西气东输二线天然气的应急和战略储备气库而建设的。目前呼图壁气田的13口老井，如果能够利用，将能节约投资。但是，2010年8口井电磁探伤和1口井的四十臂井径成像测井解释结果显示，6口井(呼2、呼001、HU2002、HU2004、HU2006、HU2008)油层套管存在不同程度的损伤、孔洞、缩径、变形、腐蚀问题，只有HU2003、HU2005井井身质量完好，存在利用的可能性。本文在分析老井井况的基础上，研究了老井利用完井工艺，以及老井利用作采气井与监测井的可能性。2、老井井况分析呼图壁气田目前已连续生产10多年。根据前期的套管探伤检测的结果，HU2003、HU2005井有重复利用的可能性。表1列出了HU2003、HU2005井的井身结构。由表中数据可知，HU2003、HU2005井油层套管均为Φ139.7mm非密封、非防腐材质。表1HU2003、HU2005井井身结构井号套管类型外径(mm)壁厚(mm)钢级顶深(m)底深(m)水泥返高(m)HU2003表层套管50812.7J550304.23地面技术套管339.7312.19P11002506.27156244.4811.9903398.99280井号套管类型外径(mm)壁厚(mm)钢级顶深(m)底深(m)水泥返高(m)油层套管139.77.72VM125HC03762.15418HU2005表层套管50812.7J550220.76地面技术套管339.7312.19P11002543.93地面244.4811.993351.961259油层套管139.79.17N8003666.493313、老井利用完井工艺分析经过10多年的开采，虽然老井的井身结构基本完好，但是如果作为储气库注采井、监测井重复利用，其安全可靠性及使用寿命无法满足呼图壁储气库安全高效运行30年的建库要求。按照《油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）》和《中国石油气藏型储气库建设技术指导意见》的规定，老井再利用时原则上不作为注气井，可以作为监测井、采气井。老井重复利用可考虑两种利用方式：一是不进行重新固井，直接进行完井配套。当气井技术状况及安全等级低于储气库技术安全指标要求时，再进行封堵作业。二是采用小尺寸管柱重新固井。对老井的油层套管安全升级可考虑在老井原Φ139.7mm的油层套管内重新下入具有气密封扣、防腐材质的小一级尺寸油层套管，再经过注水泥固封，达到储气库技术安全性能要求。根据套管程序设计，新下入的油层套管尺寸最大为Φ88.9mm（见表2），采用平式油层套管即可。表2老井油层套管尺寸优选管柱类型外径（mm）接箍外径（mm）壁厚（mm）内径（mm）通径（mm）钢级HU2003油层套管139.7153.677.72124.26121.08VM125HCHU2005油层套管139.7153.679.17121.36118.19N80新油层套管（平式）88.9108.06.457672.82P110新油层套管（外加厚）88.9114.3.09.5369.8566.68P1104、老井用作采气井的可行性分析4.1重新固井后下油管利用经过油层套管修复后，老井技术安全性能均可满足储气库运行要求，但在井眼尺寸上，属于小井眼范畴。油层套管尺寸外径Φ88.9mm，壁厚6.45mm、内通径72.82mm。按照油套管程序设计，该小井眼油层套管内配套的生产油管最大尺寸为Φ48.26mm(1.9″)（见表3）。表3老井作为采气井油管尺寸优选管柱类型外径（mm）接箍外径（mm）壁厚（mm）内径（mm）通径（mm）钢级油层套管（平式）88.9108.06.457672.82P110生产油管48.2663.55.0838.1835.71P110（1）1.9″管柱强度分析对Φ48.26mm(1.9″)油管进行强度校核计算，结果如下表4。数据表明:对于3600米的井深，Φ48.26mm(1.9″)油管能够满足丝扣抗拉强度要求。表4油管强度计算规格外径（mm）壁厚（mm）内径（mm）钢级每米重（Kg/m）抗拉强度（Kg）最大下深（m）安全系数1.9″48.265.0838.181105.565332153271.8（2）采气能力分析当井口压力为15MPa时，利用PIPESIM软件分析不同地层压力气井采气能力，分析结果如下：表5Φ48.26mm(1.9″)油管采气能力分析油管内径（mm）地层压力（MPa）井口压力（MPa）日采气量（104m3/d）最小携液量（104m3/d）冲蚀流量（104m3/d）38.1831.5156.8210.8由于Φ48.26mm(1.9″)油管内径过小，虽然油管的最小携液流量可达到2×104m3/d，但最大冲蚀流量10.8×104m3/d远远限制了气井的大规模生产，无法达到气库调峰应急的根本目的。（3）配套工具选择按照常规储气库生产井安全、防腐技术要求，采气管柱井下工具至少应配备井下安全阀及封隔器。根据相应配套的井下工具规格进行调研，咨询国内外各大石油技术服务公司（包括哈里伯顿、贝克休斯及威德福），目前能下入Φ88.9mm套管井眼的封隔器技术规格有限，而配套的井下安全阀则没有产品可匹配。综合以上分析，老井在重新固井后利用，存在以下问题：（1）产气量小，无法满足调峰要求，不具备调峰功能；（2）井下安全阀、封隔器没有现成产品，工具不配套。因此，不能够在固井后作为生产井使用。4.2重新固井后不下油管利用老井经过油层套管安全升级后，井眼尺寸上大幅度缩小。若采用无油管生产方式进行生产，采气能力将会得到很大提高。Φ88.9mm生产管柱的最大采气量可大大提高，能够实现储气库调峰应急的功能。但是，从安全角度考虑，储气库气井生产必须符合相关安全管理规定和技术标准。气井无油管生产由于没有配套井下安全阀等相应的安全设备，生产过程中无法实施安全管理作业；由于没有环空，在气井生产异常时，也不能按照常规井控作业实施压井作业。这给储气库的安全、高效、平稳运行带来巨大隐患。因此，不推荐老井采用无油管生产方式进行采气作业。4.3不固井下油管完井利用根据老井井况分析，HU2003、HU2005井井身结构基本完好，如果套管无腐蚀、损伤、强度满足要求。按照经济、有效、重复利用原则，在老井目前完井结构的基础上，采用常规气井完井方法，对老井进行利用。根据套管程序设计，与老井Φ139.7mm油层套管匹配的油管尺寸为Φ73mm(27/8″)或Φ88.9mm(31/2″)，注采能力较高，能够充分满足储气库调峰应急的运行要求。但是，按照储气库气井完井原则，气井生产过程必须确保安全、高效、平稳运行。如果直接利用，具有以下缺陷：（1）水泥返高不到地面，且固井的水泥浆为非弹性的水泥浆，因此容易产生气窜；（2）新的注采气井的油层套管，在封隔器以下采用的是防腐套管，而老井不具备这一条件；（3）新的注采气井的油层套管，在封隔器以下采用的是气密封扣，而老井不具备这一条件。（4）如果油层套管存在损伤，强度下降，则存在安全隐患。总之，不固井直接下油管利用，虽然采气有一定的能力，但是由于套管、固井质量等方面无法改变的缺陷，不固井下油管完井利用有较大风险。5、老井用作监测井的可行性分析5.1重新固井后下油管利用对老井进行重新固井后，如果作为监测井，则要求在Φ88.9mm油层套管内下入温、压监测工具，实现监测功能。按照储气库常规监测井的设计方法，为避免油层套管及油管受工作介质的腐蚀，需下入井下封隔器封隔油套环形空间。由上面的分析可知，与套管配套的油管可以选择，但是配套的井下安全阀则没有相应尺寸的产品可匹配外，另外能下入Φ88.9mm套管井眼的封隔器也无法实现测压系统的电缆穿越，监测井不能实现常规完井。如果不采用井下安全阀与封隔器，采用光油管下入测压系统，则同样给气库的长期安全运行带来安全隐患。总之，重新固井后下油管利用为监测井时，在完井方面，由于工具规格的不配套性，无法利用。5.2不固井下油管利用采用Φ73mm(27/8″)油管，环空置入保护液，下入51/2″可穿越封隔器，老井用作监测井。但是按照储气库气井完井原则，气井生产过程必须确保安全、高效、平稳运行，如果直接利用，具有以下缺陷：（1）水泥返高不到地面，且固井的水泥浆为非弹性的水泥浆，因此容易产生气窜；（2）新的注采气井的油层套管，在封隔器以下采用的是防腐套管，而老井不具备这一条件；（3）新的注采气井的油层套管，在封隔器以下采用的是气密封扣，而老井不具备这一条件。（4）如果油层套管存在损伤，强度下降，则存在安全隐患。总之，在完井方面，不固井下油管利用为监测井，由于完井套管、固井质量等存在防腐、扣型、水泥返高不够的缺陷，给气库的安全运行带来很大的安全隐患，因此无法利用。6、结论通过研究，对于老井重新利用，无论是不重新固井或是采用小尺寸管柱重新固井；无论是用作采气井或是用作监测井，由于工具配套、安全要求等问题，都存在较大风险。因此，通过研究，建议呼图壁气田的老井全部封堵。