普光高含硫气田采气管柱的优选

第２９卷第６期　　　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　开发及开采

普光高含硫气田采气管柱的优选

张庆生１，２　吴晓东１　魏风玲２　史晓贞２　宋建虎３

１．中国石油大学（北京）石油天然气工程学院　２．中国石化中原油田采油工程技术研究院　３．中国石化中原油田采油二厂

　　张庆生等．普光高含硫气田采气管柱的优选．天然气工业，２００９，２９（３）：９１‐９３．

　　摘　要　普光气田由于高含硫化氢和二氧化碳，对采气工艺提出了更高要求。从气田投产方式、材质的选择、井口装置、管柱结构以及防腐措施等方面对该气田的采气工艺技术进行了全面的研究，提出了高含硫气田的投产作业方式，即：酸压（酸化压裂）生产一体化方式，酸化生产一体化方式和射孔后直接投产方式。通过室内实验评价，气井生产管柱优选了Ｇ３或同等级的高镍基合金钢材料，井下工具选择７１８高镍基合金钢材料；气井井口装置优选抗硫材质，并配置井下安全阀和井口安全阀；气井采用生产封隔器永久完井管柱。该技术思路对国内酸性气田的开发具有重要借鉴意义。

　　关键词　普光气田　采气　油管　硫化氢　井口装置　优选　　ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２００９．０３．０２７

１　气田投产方式

　　普光气田由于流体中富含Ｈ２Ｓ，如不采取合适的防腐措施，将会影响气井生产寿命，引发气体泄漏，造成管柱断裂等，其安全生产隐患大国内尚没有成功的同类气藏开发经验式和联作投产方式

［３］

［２］

［１］

。目前，

。

　　在气田开发中，常用的投产方式有简单投产方

。普光气田试采资料表明，酸

压改造（酸化压裂）可以有效解除地层污染，恢复或提高气井产能，所以大部分井在投产前进行酸压储层改造；施工压井会对地层造成严重污染，酸压后压井甚至能引发井漏，所以投产方式应尽量避免压井施工，特别是酸压后压井；因此，考虑普光气田为高压、高含硫气田，为有效控制井喷造成的有毒气体泄漏，提高生产的安全性，投产方式应尽量采取起下作业次数少的联作方式。研究认为，对于产能需要酸压恢复的气井，采用酸压生产一体化投产方式；对于采用筛管完井的水平井，应采用酸压生产一体化投产方式；对于高产井可考虑射孔后直接投产方式。

考虑酸压施工对井下管柱的影响。①普光气田

为高压高含硫气藏，为预防井喷失控、保证气井在紧急状况下安全可靠关闭，管柱应配套抗Ｈ２Ｓ、ＣＯ２腐蚀的井下安全阀，并在上下应用流动短节，以防止由于安全阀通径变化引发的冲蚀问题。②为保护套管免遭Ｈ２Ｓ、ＣＯ２的腐蚀和承受较高的压力，管柱应配套密封性、抗腐蚀性能好、耐高压、高温的永久性封隔器。封隔器下部设计使用坐落短节，作为坐封封隔器、管柱试压、不压井作业，压力监测等备用。③为便于封隔器坐封后顶替环空或油管中的钻、完井液，反排酸液，或在紧急情况下进行循环压井，管柱应在封隔器上部配套滑套。④管柱最下部提供了剪切球座，底部为引鞋设计，使得过油管绳缆作业顺利，剪切后的球及球座落入井底。⑤伸缩节用以补偿油管因温度和压力变化引起的管柱伸长或收缩，可使封隔器处于最低的拉力或推力范围。该工具的特点决定此处是引起管柱漏失的薄弱点，使用应尽可能谨慎。经过管柱受力计算，证明在酸压、生产、封隔器座封等状况下，管柱均在安全受力范围内，所以管柱不配套伸缩节。⑥其他井下工具如井下压力、温度测试系统、井下加药设备等，可根据生产需要优化、配套。

　　设计后的管柱结构示意图见图１，油管用合金钢防腐管，井下工具能满足抗硫化氢腐蚀需要，耐温

［１，４］

２　生产管柱的选择

　　通过对各种投产方式研究结果，普光气田的生产管柱均采用为酸压生产一体化完井管柱。因此管柱设计除考虑满足长期安全生产的需要，还应充分

　　作者简介：张庆生，１９７１年生，高级工程师，博士研究生；现从事油气藏开采工艺技术研究工作。地址：（４５７００１）河南省濮阳市中原路１０９号。电话：（０３９３）４８９０５７１。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｚｑｓｗｗｗ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ

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开发及开采　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　　　２００９年６月

置关断地面安全阀（ＳＳＶ）或（和）井下安全阀（ＳＣ‐力、油管头侧温度压力、输送管线压力、地面安全阀ＳＳＶ）。ＥＳＤ与ＳＣＡＤＡ系统相连，采气树温度压ＳＳＶ的阀位、易熔塞压力等信号可远传至站控系统ＳＣＳ。ＥＳＤ根据站控系统ＳＣＳ指令关断井上安全阀ＳＳＶ和井下安全阀ＳＣＳＳＶ。控制系统关断后，开启

安全阀必须是现场手动复位。安全阀的开启顺序为先开井下安全阀，后开地面安全阀。３．１　普光管材选择依据

　　高含硫气井生产管柱的选材，除了满足强度要

图１　酸压生产一体化一次性完井生产管柱结构图

求条件下，还应根据Ｈ２Ｓ、ＣＯ２的分压和地层温度来选择。根据管材选用流程及分析图（图２），结合普光气田主体流体性质和生产条件，管材需要采用含铬２０％以上、镍４０％以上、钼３％以上的高镍基合金钢材料，硬度（ＨＲＣ）小于

４０。

１５０℃，耐压７０ＭＰａ，油管丝扣为金属气密封ＶＡＭ

ＴＯＰ。图１‐ａ是不带加药阀和井下压力计的生产管柱，一般在斜井和产量较高的井中使用；图１‐ｂ是采用毛细管组成的能加注溶硫剂的生产管柱，在产量较低易产生硫沉积的气井中使用；图１‐ｃ是可实时监测井底温度和压力的生产管柱，在井下又安装了压

３　井口装置与安全控制系统

力、温度传感器，一般只在直井中采用。

ｔｈ

　　普光气田井口各部件必须满足ＡＰＩ６Ａ１９和ＮＡＣＥＭＲ‐０１７５标准的抗Ｈ２Ｓ、抗ＣＯ２要求，且具备远程控制功能。由于地层破裂压力高，考虑到酸压生产一体化投产，采气井口装置压力等级选用７０、１０５ＭＰａ。普光气田采气树采用双翼双阀十字井口，材料级别为ＨＨ级，内衬６２５镍基合金，在主通径上安装１个安全阀，生产翼和油管头一侧翼装仪表法兰，生产翼上安装笼套式节流阀。采用井口和井下两级安全阀控制系统，可对异常压力、着火、气体泄露、下游事故信号实现井口紧急关断。地面安全控制系统（ＥＳＤ）能够分别实现对同一个平台的单井关断和所有气井的同时关断，并根据关断逻辑设

图２　管材选用分析图

３．２　管材腐蚀实验评价

　　通过室内腐蚀实验，对高抗硫钢和高镍基合金钢耐腐蚀性能进行评价，实验结果见表１、２。

表１　高抗硫钢各种腐蚀实验结果表

　　注：加速实验介质为３％ＮａＣｌ＋０．５％ＨＡｃ＋饱和Ｈ２Ｓ和ＣＯ２，不加速实验介质为３％ＮａＣｌ＋饱和Ｈ２Ｓ和ＣＯ２，１ｐｓｉ＝６．８９４７６ＭＰａ。

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表２　合金钢材料各种腐蚀实验结果表

开发及开采

４　普光气田腐蚀防护措施

４．１　添加缓蚀剂

　　为了防止环空腐蚀，环空流体中加注缓蚀剂，使其在管壁上形成一层保护膜。缓蚀剂对应用环境的选择要求很高，针对性很强。随着温度、压力、流速　　由表１数据可看出，高抗硫钢在不加 …… 此处隐藏：2191字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……