伊朗雅达油田完井工艺
发布时间：2020-03-30
摘要：伊朗雅达油田油气藏较为发育，上部主力油层Sarvak油层具有产出物腐蚀性气体含量高、沥青质含量高等特点;下部主力油层L.Fahliyan油层(分L.Fahliyan上部小层和L.Fahliyan下部小层)具有油层高温高压、产出物腐蚀性气体含量高和潜在固相产出等特点。针对上述特点，开展了完井工艺设计研究。综合考虑油层稳定性、地层压力体系和已钻井测试情况，提出Sarvak油层采用裸眼下割缝筛管完井;对于L.Fahliyan油层，如果独立开采L.Fahliyan上部小层(不揭开L.Fahliyan下部小层)，采用裸眼下割缝衬管完井;如果先开采L.Fahliyan下部小层，再开采L.Fahliyan上部小层，则均采用套管射孔完井。对完井管柱和射孔方案进行了优化设计。现场进行了10口井的完井作业，所有作业均一次成功，试油产量基本达到设计产能，表明完井方案设计合理，达到了预期的效果。
关键词：伊朗雅达油田;完井;高温高压;腐蚀;射孔
中国石化海外重大开发项目油田伊朗雅达油田前期完钻5口井，已完钻井的资料表明，伊朗雅达油田油气藏较为发育，已完钻的多口井揭示有多套油层，主力油层为Sarvak油层和L.Fahliyan油层。该油田具有油层高温高压、产出物高含腐蚀性气体、沥青质含量高和潜在固相产出等特点。鉴于上述复杂情况，为了确保雅达油田生产井顺利投产和长效生产，开展了雅达油田完井方式优选、完井管柱优化设计、射孔优化设计等方面的研究。
1完井方式
选择在对伊朗雅达油田地质特征分析的基础上，按照完井方式选择应考虑的因素及原则，结合出砂预测结果和油藏对产能的要求，研究和提出适合的完井方式。
1.1伊朗雅达油田油层特征及油层流体物性
伊朗雅达油田已完钻的井揭示有多套油层，主力油层为上部的Sarvak油层和下部的L.Fahliyan油层。Sarvak油层埋深2700-3200m，温度96℃，地层压力系数1.1～1_2;L.Fahliyan~层埋深3930,-4500m，温度140，地层压力系数1.4～1.7;岩性均以碳酸盐岩为主，含有少量的泥质(5%～6%)。
岩心实验分析表明，Sarvak油层孔隙度最大值31.17%，最小值6.53%，平均15.46%，渗透率最大值114.15mD，最小值1.03mD，平均10.03mD;L.Fahliyan油层孔隙度最大值24.28%，最小值5.46%，平均14.83%，水平方向渗透率最大值226.19mD，最小值1.01mD，平均18.41mD。
地面原油分析结果表明，Sarvak油层为重质油，具有高黏度、低凝固点、含硫高的特点;L.Fahliyan油层为轻质油，具有低黏度、低凝固点、高含蜡(7%)的特点。
产出流体成分分析表明，Sarvak油层产出流体含有CO2和H2s气体，CO2分压为O.61MPa，H2S分压为0.032MPa;L.Fahliyan油层产出流体同样含有CO2和Hs气体，CO：分压为1.05MPa，H2S分压为0.15MPa。
地层水分析结果表明，Sarvak和L.Fahliyan产出地层水型均为氯化钙型，其中Sarvak地层水总矿化度高达250g/L，L.Fahliyan地层水总矿化度96g/L。
1.2完井方式选择
在选择Sarvak油层和L.Fahliyan油层的完井方式时主要考虑了油层稳定性、压力体系和已钻井测试情况。
Sarvak油层和L.Fahliyan油层均为灰岩油层，泥质含量少。利用测井资料(声波时差和岩石密度)进行了出砂预测分析，分析方法使用声波时差法(Ato方法)和组合模量法(。△和巨分析结果表明，在一般情况下油层不会出砂，可不采用防砂完井方式：Sarvak油层△为210gs/m，为6×10MPa;L.Fahliyan油层△为190~ts/m，Ec为9×10MPa。(△和丘临界值分别为298gs/m和2×10MPa)。
Sarvak油层地层压力系数为1.2左右，L.Fahliyan油层分L.Fahliyan上部小层和L.Fahliyan下部小层，L.Fahliyan油层上部小层地层压力系数为1.6～1.7，L.Fahliyan油层下部小层地层压力系数为1.4～1.5，为避免层问干扰，需分隔开采。
从已钻井测试情况来看，要达到设计预计产量，仅依靠自然产能无法达到要求，必须实施增产措施，如酸化改造。Sarvak油层按油藏模拟结果要求采用水平井完井。
综合考虑上述因素，选择了2个油层的完井方式：(1)水平井开采Sarvak油层，采用裸眼完井，由于局部井段可能存在不稳定岩层，为保证长效生产，需下人割缝衬管;(2)直井开采L.Fahliyan油层，如果独立开采L.Fahliyan油层上部小层(不揭开L.Fahliyan油层下部小层)，采用裸眼下割缝衬管完井;如果先开采L.Fahliyan油层下部小层，再开采L.Fahliyan油层上部小层，则均采用套管射孔完井。
1.3Sarvak油层水平井段长度设计
Sarvak油层水平井段长度设计是通过产能预测来确定的J，需满足油藏工程对该油层的产能要求，即在11MPa生产压差下Et产油382t。预测使用的模型为Joshi修正模型。表1给出了雅达油田产能预测基本参数。
Sarvak油层水平井产能预测结果表明，在生产压差11MPa、表皮因子为5的条件下，水平井段长700m可达到设计日产油量382t。酸化作业后，表皮因子如果降到5以下，预测日产油量会超过382t，在此条件下，水平井段长度设计值为700～9001TI。
2完井管柱设计
完井方式确定后，需要针对油田高温高压、含腐蚀性气体和沥青质析出等特点，结合油管敏感性分析和产能要求，进行完井管柱设计，包括井口装置、井下完井工具、油管尺寸等。
2.1井口和采油树
(1)从油层压力、腐蚀性流体类型和含量、地层水矿化度来看，油管头、油管挂、采油树材料等级可选择HH级别(按照APISpec.6A19th)，即接触面全部合金堆焊处理。
(2)温度等级可选择u，以满足高达140℃井口工作温度要求。
(3)由于最大关井压力不超过63MPa，井口装置压力级别可选70MPa。
(4)考虑压力、腐蚀性流体类型和井类型，APIPSL选用3G。
(5)油管四通、油管挂和采油树的性能要求级别(PR)选用2。
2.2生产管串结构
针对高温高压情况，生产管串设计安装井下安全阀、可取式封隔器和伸缩短接。生产管串直接和产液接触。在有腐蚀性液体产出的条件下，材质选择直接关系到油井的寿命。根据伊朗雅达油田特征，提出复合防腐措施，即采用抗腐蚀管材，配合注入缓蚀剂，以减弱CO2、H2S腐蚀J。此外，还安装一套化学剂注入阀，以便定期注入沥青质清除剂，控制沥青质的析出。具体设计如下。
(1)在开采Sarvak油层和L.Fahliyan油层的生产管柱中，分别安装缓蚀剂注入阀。缓蚀剂注入阀以上管件采用中低碳含量和中等强度的L80—1管材;注入阀以下管件(包括缓蚀剂注入阀)采用NO8535(sM2535)管材或类似管材。
(2)缓蚀剂注入阀安装位置接近封隔器，通过丝扣与注入管线(外径9.64mm)连接，注入管线接到地面注入泵。缓蚀剂采用连续方式注入。封隔器以上油套环空注满柴油，作为环空保护液。
(3)化学剂注入阀安装位置在缓蚀剂注入阀之上，通过丝扣与注入管线(gb径9.64rnrn)连接，注入管线接到地面注入泵。化学剂采用连续方式注入。
(4)基于成本考虑，Sarvak油层水平井段割缝衬管采用L80—1管材。
油管尺寸选择是通过油井生产动态节点分析，研究不同采油方式下、油井自喷能力的大小、停喷时机及人工举升条件下油井举升能力的大小来选择合适的油管尺寸。利用EPS公司的Wellflow软件，采用节点分析方法对油井在不同生产条件下的生产动态进行预测，优选油管尺寸。
单井产能确定原则：(1)完善状况下，节点分析的油井举升能力要大于供油能力，所确定的初期产量要小于或接近系统测试产量;(2)油井保持3~4年的稳产期;(3)Sarvak油层油井气举采油，注气保持压力开发，L.Fahliyan油层立足于天然能量自喷开采;(4)Sarvak油层水平井产能为同层组直井产能的2倍;(5)综合考虑油层供油能力、油井自喷最大协调产量和系统试井产量。
根据单井产能确定原则和现有资料，确定雅达油田单井初期生产能力定为：Sarvak油层水平井初期产能平均为382t/d;L.Fahliyan上部小层和L。Fahliyan下部小层自喷井生产的初期产能分别为636t/d和382t/d。通过油管敏感性分析，结合套管结构，确定Sarvak油层油井和L.Fahliyan油层油井的油管组合均为114.3mm+to88.9mm油管。为了保障安全生产，使用Landmark软件对114.3mm+to88.9mm组合油管的强度进行了校核，结果表明，在假设的井下条件下，tol14-3mm+to88.9mm组合油管的抗拉、抗外挤、抗内压系数均满足要求。
通过上述单项设计，最终形成了Sarvak油层生产井完井管柱和L.Fahliyan油层生产井完井管柱结构。
3L.Fahliyan油层射孑L工艺
由于L.Fahliyan采用套管射孔完井，为此通过利用PGI公司的PERFOPT射孔数值模拟及优化设计软件，在油层污染评价、射孔参数优化评价分析基础上，对L.Fahliyan油层射孔参数和射孔工艺，如射孔枪类型、相位角、孔密和布孔方式及射孔测试工艺等进行研究。
3.1L.Fahliyan油层污染分析
由于钻井液参数只有实钻以后才有，根据钻井设计和钻井液性能表，结合前期评价井实钻情况，初步确定打开油层段钻井液浸泡参数。L.Fahliyan油层钻井液浸泡时间平均20d左右，钻井液密度为1.7g/cm3，pH值9，排量为1.8-2.0m/min。根据地层物性、流体物性并结合钻井液参数，利用射孔优化设计软件对目标油层的钻井伤害进行了评价。优化预测后油层污染深度和程度见表2，并以此为依据进行射孔参数优化。
3.2射孔枪选择
L.Fahliyan油层下ll4-3mlTl油层套管，壁厚8.56mnl，钢级为NO8535—110。可供选择的射孔枪有to73.03mnl和to79.4mill。由于射孔井段一般长达50m，为了减轻卡枪风险，最终选择to73.03mill枪。
3.3射孔弹选择
L.Fahliyan油层埋藏较深，地层温度140℃(按地温梯度折算)，根据射孔弹装药类型与井下滞留时间的关系，必须采用HMX耐高温射孔弹，150℃下耐温100h，如果地层温度超过150℃，则应选择HTX或HNS等更高级别抗高温射孔弹。
3.4油层射子L参数优化
根据前面的研究，基于073.03mm射孔枪，对射孔参数进行了优化，结果见表3。
3.5储层打开程度与打开位置
由于压力系统不同，L.Fahliyan油层应分层开采和分层控制。对位于构造高部位的井，将主要钻遇纯油层，因此油层的打开位置主要根据测录井解释资料确定，打开程度可根据其对产能的影响确定。油藏工程模拟结果表明，L.Fahliyan油层随打开程度的增加，产率比增加明显。因此，一般情况来讲，分层开采和分层控制后，单油层的有效厚度不大，推荐L.Fahliyan上部小层有效厚度射开程度大于80%。对位于构造低部位的井，将主要钻遇油水同层或带底水的油层，如KSK一1井L.Fahliyan下部小层试井解释表明，瞬态压力导数曲线后期下掉，为一供液边界(边底水)特征，即存在一定的边底水。建议该层段射孔开采时，应有一定的避水高度，防止油井过早水淹。根据模拟预测可知，为了避免底水过早突破，通常只射孔油层顶部的1/3。
3.6射孔完井推荐方案
根据前面的研究分析，给出了L.Fahliyan上部小层和L.Fahliyan下部小层生产井推荐射孔方案。
(1)射孔枪型：073.03Inrn。
(2)射孔弹型：温度<150℃，HMX射孔弹;温度>150cC，HTX/HNS/PYX射孔弹。
(3)孔眼深度：混凝土地面穿深>550mm(考虑酸化投产，可适当降低要求)。
(4)孑L眼直径：>8mm。
(5)射孔密度：2O孔/m。(6)射孔相位：
6O。，采用螺旋布孔方式。
(7)射孔工艺：油管输送射孔工艺(TCP)或连续油管输送射孔。
(8)打开程度：L.Fahliyan上部小层推荐>80%;L.Fahliyan下部小层无底水时推荐>80%，有底水时推荐25%~40%。
(9)打开位置：对于L.Fahliyan下部小层，根据底水情况打开顶部。
4现场应用
2010年9月一20l1年12日，在伊朗雅达油田10口L.Fahliyan油层井中应用了上文完井技术(目前Sarvak油层还未进行完井作业)，均取得了较好的应用效果。下面以F2井为例，描述完井作业情况。
F2井为直井开发井，2010年9月9日完钻，完钻井深4357m，井底压力65.8MPa，井底温度133.9℃。按照完井设计进行了下完井管柱、射孔作业，所有作业均一次成功。该井同时揭开L.Fahliyan上部小层和下部小层，下O114.3mm套管固井完成。按照油藏评价要求，只对L.Fahliyan上部小层进行射孔测试。
射孔方案：采用073.03mm射孔枪，HMX射孔弹，油管输送射孔工艺(TCP)，孔密20孔/m，相位6O。，采用螺旋布孔方式，有效厚度打开程度90.8%。
F2井4126.0～4128.0m、4131.0-4140.0m、4149.0～4153.0m、4174.0～4191.0m和4195.0～4202.0m井段共35-3m油气层实施了射孔后测试和酸化测试。射孔后O12.7mm油嘴测试，原油产量79.9t/d。酸化后，同样油嘴测试，原油产量618.5t/d，基本达到了设计的636t/d产能要求。
5结论与建议
(1)伊朗雅达油田主力油层为上部的Sarvak灰岩油层和下部的L.Fahliyan灰岩油层。选择完井方式时分析了油层稳定性、压力体系和已钻井测试情况。在油层稳定性方面，出砂预测分析结果表明可不采用防砂完井方式。Sarvak油层地层压力虽然为高压力体系，但测试情况表明必须实施水平井完井和增产措施才能达到设计预计产量。L.Fahliyan油层上部小层和下部小层存在较大的压力差，为避免层间干扰，需分隔开采。综合考虑上述因素，选择了两个油层的完井方式。此外，优化了Sarvak水平井井段长度。
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