大学生身亡-大学生身亡
南德克萨斯州使用耐腐蚀连续油管解决气井排液难题—六年的案例分析
南德克萨斯州使用耐腐蚀连续油管解决气井排液难题
–
六
年的案例分析
1
摘要
在气井中下入连续油管进行排水采气是一种行之有效的方法，
由于常规金 属材料制
成的连续油管受
CO
2
腐蚀经常发生断脱事故，此种方法在
21
世纪初期在南德克萨斯的
Lobo
油田中就停止了使用。自从
2004
年 以来，康菲公司安装了
90
套耐腐蚀连续油管
速度管柱作
为常规碳素钢连续油管的替代品，安装此类连续油管的井增加气产量超过
14.16×<
/p>
10
4
m
3
/d
，与安装碳素钢连续油管相比，极大的降低了故障率以及修井次数，为制
定选井标准、安全措施、生产规范等提供了依据。同时，也介绍了两种不同的金属材料
管柱的对比情况，后期使用状况的检查数据分析以及全过程的潜在成本等情况。
2
内容介绍
南德克萨斯州<
/p>
Lobo
油田是一个已产
22.65×
10
10
m
3
天然气的致密
岩层的老气田，发表
的论文中已经详细阐述了康菲公司管理着类似特性的
1800
口生产气井，
每口井的平均产
量大约为
4248 m
3
/d
，其中
80%
的井的流速低于临界流速，存在着井筒积液问题。
康菲公司于
20
世纪
80
年代后期开始在南德 克萨斯安装了连续油管速度管柱进行排
液采气作业。
90
年代，已经在井深为
1920m
至
3536m
，外 径为
60.3mm
或
73mm
的油
管或
73mm
至
88.9mm
外径的套管 中，安装了
90
多套
31.75mm
外径的碳素钢 连续油管
速度管柱，随后也安装了少量的
38.1mm
外 径的连续油管。
生产结果表明，大多数安装了连续油管速度管柱的井成
功实现了排液采气，增加了
气产量。
但是，
3
< p>至15
年期间，
总共有
30
套 碳素钢材料的连续油管受
CO
2
腐蚀而损坏。<
/p>
在修井前
CO
2
腐蚀导致
管柱穿孔而发生断脱事故。
在大多数情况下，
连续油管在几个月
< br>或几年内就损坏，早于发现故障而进行的修井作业。从井中打捞出损坏的连续油管成本
较高，在
1998
年之前还不知道使用腐蚀抑制剂的方法来减轻连续油管的腐 蚀程度。
2004
年，与其它耐腐蚀合金钢相比，使用 不锈钢合金连续油管降低了成本。然后，
康菲公司开始重新在南德克萨斯候选井中安装了
低成本的耐腐蚀连续油管速度管柱，
其
排液采气作业取得了不错的效果。
1
西南石油大学本科毕业论文（翻译）
2.1
下入速度管柱几点原因
下入小直径管柱可以提高流体速度，避免气井产生积液，延长气井的生产寿命，从
而提高
其采收率。管柱排液特线曲线（如图
1
所示）
（
C oleman 1991
）表明，
73mm
生产
< br>管柱以及
0.69MPa
的气井需要大约
1.2×
10
4
m
3
/d
的气体才能保持产量在临界流量以上，
而
38. 1mm
的生产管柱在地面压力相同的情况下只需要
0.5×
10< /p>
4
m
3
/d
的气体即能够实现
排液采气。
图
1
临界卸载流量曲线图（
Coleman 1991
）
如以前的文献（
Harms 2009
）所述，在南德克萨斯下入速度管柱进行排液采气同样
也获得了
成功。实践表明，使用速度管柱进行排液采气尤其适用于那些由于机械原因如
采用变径生
产管柱、短接、结垢、腐蚀造成壁厚变薄和管柱刺漏等原因导致不能利用柱
塞进行有效举
升的积液气井。
对于那些缺少有经验的柱塞举升技术人员以及由于沉砂较
多导致柱塞举升困难的井，利用速度管柱不失为一种不错的选择。
与其
它人工举升方式或井口压缩装置相比，
在延长连续流动期间利用速度管柱举升
所需的设备较少，在控制器的作用下可获得稳定的产量，因此，偏远地区常采用速度管
柱进行排液采气。另外，与柱塞举升相比，连续流更加容易产生滑脱效应，分离气体以
及使用压缩设备处理气体产生的效果更好。
安装连续油管速度管柱具有
明显的优越性，例如，封隔器坐封于射孔层段上部时，
长距离的连续油管速度管柱可以显
著降低井底流压，
增加生产压差，
因此可以增加产量，
2
南德克萨斯州使用耐腐蚀连续油管解决气井排液难题—六年的案例分析
提高采收率；下入连续油管速度管柱后不需要进行压井作业，因此能够保护低压油藏免<
/p>
受压井液、固体颗粒的损害，下入桥塞的过程中也可避免发生机械损害；可以利用悬挂
于井中的连续油管进行洗井作业，清除固体颗粒，因此能够显著节约成本；速度管柱增
加了通过观测环空压力监测井下状态的一种途径，
可通过连续油管或环空两种途 径添加
连续起泡剂，实际上可以代替毛细管柱安装于井中。
< p>
通过系统节点分析法以及综合产能预测模型优选速度管柱直径。例如，利用综合产
< br>能模型分析
Lobo
井表明，在现有
73mm
生产管柱中下入
38.1mm
的连续油管后可以多
生产
9.49×
10
6
m
3
的产量。实际产量表明，由于低估了生产能力和油藏压力，建立的
38.1mm
的连续油管产能预测模型过于保守，与先前的产能预测相比提高了 大约
10%
的
产量，如图
2
所示。
图
2
根据实际产能更改的
A
井综合产能预测模型
由于流通面积减少，保持产量不变生产时必然会增加摩擦压力降，以平衡减少的液
体持液率产生的回压。
由于产水量和凝析油产量的增加，
必然造成摩 擦压降急剧的增加。
综合产能预测模型能够预油气井的产能，
优选连续油管直径以减轻由于流通面积减
少造成的产量损失。其方法是下入开口式
连续油管，这样既可利用管柱生产，也可利用
环空生产，增加了其生产的灵活性。当利用
环空生产时，通过油管的当量直径对其进行
评价。
采用速度管柱生产时，应该选用耐腐蚀的金属材料以尽可能减少腐蚀的影响。
3
西南石油大学本科毕业论文（翻译）
2.2
金属材料的选择以及验证
Lobo
井的 井底温度一般为
104
℃至
149
℃，
< p>井口温度为27
℃，
产出气体中
CO
2
含量
为
1%~5%
< p>之间，产水量为
0~23.85 m
3
/d
，
水中的氯根含量为
100
（初凝 水）
至
15000ppm
，
平均为
12000ppm
。
CO
2
可溶于水中，形成碳酸，因此能够腐蚀碳素钢或低合金钢。
CO
2
+H
2
O→H
2
CO
3<
/p>
CO
2
分压较
高、高温以及低
PH
值的环境下会加快腐蚀速度。目前，生产井中由于
< p>较高的矿化度加快了腐蚀速率，加剧了腐蚀严重程度。
含
矿化度较高的流体以及高温、低
PH
值等生产条件导致了
CO
2
腐蚀严重，经常发
生油套管的损坏，因此
于
2003
年成立了专门处理腐蚀问题的团队来评价处理腐蚀问题
方法的可行性以及利用井径测井评价井下油套管的腐蚀程度，
其主要成果包括采用选用< /p>
的抑制剂起到了良好的抑制效果，掌握了
Lobo
区块的腐 蚀机理。同时发现
CO
2
的百分
含量、温度、深度、油套管直径、油套管等级、流动状态以及产水量等并没有明显的相
< br>互影响关系。
305m
至
1372m
深度之 间常出现腐蚀，腐蚀形式并不是均匀腐蚀而是以局
部腐蚀居多。
研究团队 还发现如果更换成合金的连续油管或是在腐蚀程度加剧区域利用
化学或物理处理方法可以
节约成本。
为了更好的探寻大量的碳素钢制成的连续油管损坏的深层次
原因，
查阅了钻井记录
以及钢丝试井记录数据，查阅数据如下：
①
91
井只使用了一次耐腐蚀连续油管速度管柱；
②
51
井有钢丝作业或生产初期悬挂连续油管的记录
③
34
井的生产情况表明生产管柱有失效的迹象
（
67%
的记录或回收管柱，
只有
37%
碳素钢连续油管柱仍旧在生产）
管柱损坏深度
范围为
271m
至
2758m
，平均为
< p>1067m。
奥氏体不锈钢
QT- 16Cr
屈服强度以及材料各组分的百分含量见表
1
。近年来，< /p>
HS-80CRA
，较低奥氏体或铁素体的不锈钢已用于南德克萨斯油田的 连续油管速度管柱
中。表
1
中列出了
HS -80CRA
（
Tenaris 2009
）管柱的各组分的百分含量。
表
1
目前
QT-16 Cr
和
HS-80CRA
油管数据
碳含量
锰
QT-16Cr
化学成分单位重量百分比
0.03
以下
7.0~9.0
HS-80CRA
0.03
以下
4.0~6.0
4
南德克萨斯州使用耐腐蚀连续油管解决气井排液难题—六年的案例分析
铬
氮
镍
磷
钼
铜
硫
硅
15.0~17.0
0.15~0.30
1.5~3.0
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
屈服
-
抗拉强度
最低屈服强度，
MPa
最低抗拉强度，
MPa
620.55
758.45
551.6
689.5
19.5~21.5
0.05~0.17
1.0~3.0
0.04
以下
0.6
以下
1.0
以下
0.03
以下
1.0
以下
2.3
南德克萨斯油田的耐腐蚀连续油管速度管柱使用案例
2.3.1
标准的生产设备以及入井程序
下入耐腐蚀连续油管柱后，该井可以顺利的下入钢丝进行测井作业。如果需要也能
进行清砂作业。
大多数采用压裂砂或是支撑剂在所有井中康菲南德克萨斯区水力压力采
用不同的压裂凝胶和砂或陶瓷材料的支撑剂。
可通过
多种途径进行洗井作业，
其中包括钢丝球或一定量的盐水或泡沫和硝化盐水
完井液冲洗。悬挂于井中的连续油管也可用于洗井作业。特殊设计的喷嘴、洗井工具以
及带有磨铣工具或钻头的井下液马达等都用于气井身的洗井作业中。
南
德克萨斯绝大多数耐腐蚀连续油管速度管柱利用开口端悬挂于油套管中，
用于安
< br>装的标准的悬挂器见图
13
。
该悬挂器安装于管柱主阀以上 位置，
速度管柱悬挂在管柱内
部。当连续油管强行下入悬挂于井中时，常
见的底部管柱结构主要由带抽空单流阀的焊
接定位短节组成（见图
4
）
。单流阀避免了液体回流至连续油管，但可以泵出液体。短接
位于剪切销钉上部位置，仍是永久固定方式。在入井前，计算出剪断销钉所需的压差，
合理数量的剪切销钉安装于抽空装置中。在永久悬挂连续油管前，如果不进行洗井或泵
送
作业，能用泵泵出的堵塞器可安装于底部管柱结构处。
一旦卡瓦固定连
续油管后，钢丝绳导向器就可以安装于连续油管柱的顶部。带法兰
的主阀就安装于连续油
管悬挂器的上部位置。然后，通过油管柱投球堵塞，使底部钻具
组合中的液马达停止运转
。
通过盐水完井液或液氮产生的压差剪断释放小球或泵出堵塞
器，这样又
重新建立起循环或者泵入液氮进行排液采气以及洗井。
在离开气井前，
需要打开在连续油管悬挂器下部的控制套管或油管流量的主阀，这
5
西南石油大学本科毕业论文（翻译）
样就不会不慎关闭该阀，消除了连续油管潜在的危害。
图
3
连续油管悬挂装置
图
4
焊在定位短节上的抽空单流阀
2.3.2
封隔器的应用和安装
某些井需要通过连续油管下入封隔
器隔离损坏的套管或是射孔段。
前期评价结果表
明，在
7 3mm
小井眼中修补或重新下入套管成本较高，因此，在注水以及泥浆清除后，
< br>采用在耐腐蚀连续油管管柱底部下入
73mm
封隔器以隔离产气层与与上部 的泄露层。
封隔器入井前需要更换井口处的连续油管悬挂器以便能够安
装分节卡瓦，
带压进入
悬挂的连续油管柱中，这样可以不进行压井作业就
可使封隔器通过连续油管悬挂器，不
需要在悬挂器下部安装小管柱润滑封隔器。
从
2004
年以来共安装了
90
套耐腐蚀连续油管速度管柱，其中
82
套为
QT- 16Cr
，
8
套为
HS-80CRA
，安装的连续油管的尺寸以及安完井井身结构见表
2
。
表
2
安装的连续油管的尺寸
连续油管外径
31.75mm
38.1mm
44.45mm
″
安装套数
60.3mm
重力坐封封隔器
73mm
套管
7
1
4
78
1
35
21
14
7
5
0
0
0
2
3
73mm
油管
/
重力坐封封隔器
0
88.9mm
套管
114.3mm
套管
1
1
6
南德克萨斯州使用耐腐蚀连续油管解决气井排液难题—六年的案例分析
以前利用
2?″
油套管直接生产时因套管直径较大而没有 获得理想的产量，因此在
73mm
套管中较多的下入了耐腐蚀连续油管（ 见表
2
）
，
73mm
油管柱中也下 入了
21
套
连续油管柱，都同时下入永久型封隔器、
9.67kg/m
的
L80
型连续油管，连续油管柱通 过
内径较小的封隔器工作筒（
47.6mm
内径）下在< /p>
60.3mm
尾管中，如图
5
所示。
由于在
88.9mm
套管中
52.4mm 4.84kg/mJ55
型油管经常损坏，
康菲公司考虑在
Lob o
油田中用耐腐蚀连续油管替代常规管柱作为生产管柱。
当采油速度接近 于预测的临界速
度时，在
88.9mm
套管中使用耐腐蚀 连续油管柱不失为一种不错的选择。
当油井产量不高时，
在
114.3mm
完井套管中使用耐腐蚀连续油管柱意即以较低的产
< p>量、较长的时间生产。以
B
井为例，该井的井身结构图见图
6
所示，安装连续油管柱前
后的产量变化曲线见图
7
，
尽管该井产量不高，
但是由于安装了
38.1 mmQT-16
连续油管
柱，仍可获得较稳定的产气量。
图
5
< /p>
CRCT
安装在带封隔器的
73mm
油管
< p>图6 B
井的井身结构图
中
7
大学毕业学技术-大学毕业学技术
青海大学宾馆-青海大学宾馆
暨南大学评价-暨南大学评价
大阪大学博士-大阪大学博士
大学生英文翻译-大学生英文翻译
安徵大学-安徵大学
波兹南大学-波兹南大学
吉林大学最好的专业-吉林大学最好的专业
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