地下储气库钻井工艺技术研究及应用探讨--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

地下储气库钻井工艺技术研究及应用探讨

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李宏杰

[导读] 摘要：地下储气库目前是世界上最大的天然气储藏和调峰系统。

        大港油田天津储气库分公司天津市 300280
        摘要：地下储气库目前是世界上最大的天然气储藏和调峰系统。具有储气量大，储气成本低，安全系数高的优点。钻井工艺是地下储气库建设中最重要的环节。目前，我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共 32 座，初步形成了我国储气库特色钻完井技术体系。
        关键词：地下储气库；钻井工艺技术；研究；应用
        引言
        地下储气库是将天然气注入地下空间而形成的人工气田或储气库，具有四个功能：战略性储气，减少季节性高峰，紧急安全气供应和气量平衡。随着国民经济的快速发展和能源需求的增长，地下储气库将在中国的油气消费和油气安全中发挥更大的作用。地下储气库必须满足50年的服务要求，因此对新钻的注采井的设计，施工和完井技术的要求更高。目前，与国外相比，中国的天然气储藏设施建设仍处于起步阶段和探索阶段，钻完井设计和技术还不够成熟，相关标准、规范不够健全，配套技术也有待完善。
        1 国内储气库建设概况及工程概况
        1.1国内储气库建设概况
        国内地下储气库的研究和建设起步较晚，自1990年代以来，才开始以大港、华北、金坛等地下储气库为储气技术建设为对象展开研究，现在投入运行的储气库为华北、大港、金坛、呼图壁和相国寺等。在我国进行了近20年的储气库研究和建设之后，人们对储气库建设的质量和要求大大提高了。也出现了许多先进的技术和概念，例如大型油从式井，水平井钻井，套管螺纹气接头测试，韧性水泥浆，IBC测井等，这些技术在储气库钻完井中应用越来越广泛，对我国的储气库建设起到了很好的促进作用。
        1.2储气库工程概况
        目前，中国石油天然气集团公司和中石化正在建设规划多个储气库。板808储气库位于天津市大港区古林东部沿海地区，储气库距天津约45公里。新钻井设计的目的层是沙一下段板2油组，储气层埋深位于2410至2810 m处。
        2钻井设计优化
        2.1井眼轨迹设计
        为了满足钻井的目的，应选择尽可能简单的剖面类型，从而减少轨迹控制的难度，减少钻井的工作量，进而有利于安全快速的钻井，降低钻井成本。优化井眼轨迹可以有效降低钻井过程中的摩阻、扭矩，有利于更好的控制井眼轨迹和提高中靶精度。井眼轨迹的设计依据是地质目标的参数和靶点要求、并根据施工速度、井斜角度和防碰情况进行优化。为了降低施工钻井的难度，将油井剖面设计为三段剖面，施工速度控制在2.4-3.0°/ 30m。对于大斜度井，尽可能提高造斜点、降低井斜角，使轨迹更加平滑，从而保证井身质量和安全钻井施工。
        2.2井身结构设计

        板 808断块是3D地震覆盖区域，在该区域中总共钻了26口老井，2006年，在板808断块钻了8口新井，并建造了板808储气库。在钻井方案设计中通过充分利用现有钻井、测井、录井数据，结合地质条件进行分析并优化井身结构。同时，全面考虑生产要求，以安全地满足钻井要求，有效地减少工程投资，并实现工程方法和地质目标的完美结合。根据三压力预测结果，结合已建储气库的经验和地层特征，设计具有三开井结构的监控井，以保证钻井的安全性。也就是说，表层被Φ339.7mm的套管密封。并有软土层，地下水保护，固井，安装井井设备；Φ244.5mm深的套管可密封并减少底部裸眼孔的长度，从而有助于安全钻孔。生产套管的尺寸设计为适合Φ139.7mm。
        2.3钻井液工艺技术
        钻井液的设计应满足保护目的地层的要求，并应根据地层孔隙压力，破裂压力和流变参数确定钻井液的密度。在钻入目的层之前，要根据地层压力和实际井下条件来调整钻井液的性能参数。正常情况下，应尽量采用低密度，低剪切力和低滤失量钻井液体系，以减少滤液渗透到储罐中，减少储层伤害。设计一开膨润土体系钻井液密度为1.08g/cm3，二开聚合物体系钻井液密度为1.08-1.20g/cm3，三开钾盐体系钻井液密度为1.20-1.25g/cm3。钻井液技术要求：
        （1）在进入储层之前检查并维护钻机，以确保钻机正常工作，准备所有必要的材料和工具，在各种工艺配件中做好工作，快速刺穿目标层。
        （2）双相屏蔽暂堵技术用于保护储层。根据储层孔喉的直径，选择与钻井液类型匹配的临时封闭剂，并在进入储层之前添加，以在壁附近形成渗透性。
        （3）加强固控设备的使用，严格控制钻井液的固含量和钻井液的密度。使用固体控制设备净化和去除不必要的固体。使钻井液含砂量小于0.2％。MBT小于45g/L，以保持钻井液的清洁。
        （4）严格控制钻井液的漏失量，钻进油气藏井段钻井液的API漏失控制在3ml以内，将HTHP液控制在12ml以内。
        3井眼净化技术研究
        3.1钻柱扰动对井眼净化的影响
        水平井钻井时，井眼的底部会积聚太多的岩屑，形成岩屑床，如果岩屑床太厚，则钻进摩擦阻力会增加，并且发生粘附卡钻的可能性也会增加。另外，由于钻柱的磨削作用，岩屑会被反复压碎，从而增加了钻井液的固含量，降低了钻井速度，进而增加了扭矩和摩阻，严重影响了钻井的安全性。影响岩屑床清除的因素很多，可以分为可控因素和不可控因素。钻柱的扰动和环形流体的回流速度是可以控制的两个关键因素。在钻井的过程中，可以通过有效管理和调节其影响因素，从而提高油井的净化效果。
        3.2钻井液返速对井眼净化的影响
        对于一个大斜度井来说，岩屑的理想形式是悬浮形式，如何增加环中流动区域所占空间是改善岩屑运移效率的关键。相比之下，在相同排量情况下，“小井眼”更易于净化。
        结束语
        综上所述，在经过20多年的地下储气库研究和建设实践后，我国已具备了百亿立方米天然气的调峰能力，形成了一套适合国内复杂地质条件的地下储气库钻完井技术体系，并在深层气藏储气库建设、已有盐穴溶腔改造利用等方面取得了突破。
        参考文献：
        [1]袁光杰，张弘，金根泰，等.我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议[J].石油钻探技术，2020，48（3）：1-7.DOI：10.11911/syztjs.2020041.
        [2]袁东方.地下储气库钻井工艺技术研究及应用[D].陕西：西安石油大学，2015.DOI：10.7666/d.Y2980687.
        [3]王育新，刘在同.大港地下储气库监测井钻井技术与应用[C].//北京石油学会%中国石油大学（北京）.2014年地下储气（油）库与LNG技术研讨会论文集.2014：36-38.
        [4]刘在同.大港地下储气库加密井钻井工艺技术与应用[C].//中国石油和化工自动化应用协会.首届地下储库科技创新与智能发展国际会议论文集.2016：99-103.
        [5]刘在同.板桥地区地下储气库扩容钻井工艺技术与应用[C].//中国能源学会%中国工程院.第三届气体能源开发技术国际研讨会论文集.2016：228-231.
        [6]丁国生，李春，王皆明，等.中国地下储气库现状及技术发展方向[J].天然气工业，2015，35（11）：107-112.DOI：10.3787/j.issn.1000-0976.2015.11.017.