扎尔则油田气举采油完井技术李吉庚
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第 31 卷第 12 期 （2012.12） 〈试验研究〉
扎尔则油田气举采油完井技术
李吉庚 1;2 郑明学 1
1 中国石化国际石油勘探开发公司；2 西南石油大学
摘要：扎尔则油田气举采油采用的是套管射孔完井法。气举采油最主要的井下工具是气举 工作筒，核心配件是气举阀。气举采油优化设计包括生产管柱 （即油管尺寸） 的优选，单井气 举气压优化，井口油管压力 （即回压） 的确定，气举凡尔工作参数的确定，以及气举管柱配套 设计。早期扎尔则油田气举采油应用法国石油学院的气举设计模板进行气举设计，随着计算机 的快速发展，目前应用的是 Schlumberger 公司的气举设计软件进行气举采油优化设计。对于单管 气举采油，生产泥盆系 F4 油层(平均埋深 1 420 m)，一般采用三级~四级凡尔气举设计。 关键词：气举采油；完井；优化设计；气举凡尔；配气量 doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2012.12.018 扎尔则油田(ZARZAITINE) 是伊利兹 （ILLIZI） 盆地内的一个受断层切割的不对称背斜油气藏，位 于撒哈拉沙漠东部，在阿尔及利亚境内，东临利比 亚边界，平均地面海拔 565 m，主力含油层系为泥 盆系下段 F4 油藏。 以实现油管内液柱压力的逐渐降低，诱导地层流体 流入井筒，进而通过油管采出至地面。 （2） 气举采油大都是利用油田自产的、分离出 来的天然气作为动力，不需要电力或其他能量，在 一定程度上可以降低开采成本。 （3） 气举采油不需要抽油机、电泵、螺杆泵等 附加设备和设施，现场维护简单。 （4） 气举采油可根据油藏埋深、井筒尺寸、采 油管柱、流体性质等合理选择气举阀级数，以满足 不同深度油气层开发的需要。 ２．２ 优化设计 （1） 生产管柱 （即油管尺寸） 的优选。油管尺 寸对气举效率的影响主要体现在油管内和油管与套 管环形空间的流压梯度的影响。扎尔则油田油藏埋 深一般在 1 420 m 左右，而且单井平均日产较高， 一般在 60～100 m3，通常选用 2 7 8 或 3 1 2 油管。 如果采用双管完井分采 F4 不同的单元，生产中通 常选用 2 3 8 油管。 （2） 单井气举气压优化。主要根据生产压差和 产量确定气举气压及气举气量[2]。注气压力受压缩 机组和其他设备的限制，扎尔则油田 FGL 压缩机组 额定出口压力为 10.0 MPa，考虑安全因素和沿程损 失，以及压缩机老化等问题，气举启动压力为 9.20 MPa，实际出口工作压力为 8.50 MPa.。 （3） 井口油管压力 （即回压） 的确定。井口回 压通过油管内液柱传递给地层，回压越高越不利于 地层流体流入井筒，产量就越小。而扎尔则油田各 单井产出的油靠井口回压提供的能量输送到各 CS 集输站，CS 站要求原油进站压力不低于 0.30 MPa， 考虑地面管网及阀组损失，井口回压应不低于
２ 气举采油完井优化设计
扎尔则油田气举采油采用的是套管射孔完井 法。气举采油最主要的井下工具是气举工作筒，核 心配件是气举阀 。扎尔则油田使用的是套管压力
[1]
操作气举阀。 ２．１ 气举开采油气特点 （1） 气举采油是靠气举阀的逐级打开和关闭， - 38 -
油气田地面工程 （)
４ 结语
随着油田开发过程中流体性质的不断变化 （主 要是油、气、水比例的变化） ，扎尔则油田配套完 善了一套针对性强、适应性强的气举采油方案。包 括引进先进的气举设计软件，提高了气举采油设计 的针对性和成功率，并形成了一整套适合扎尔则油 田气举采油的配套技术和配套工具，如气举完井工 艺优化设计技术和气举系统优化技术、气举完井管 柱 配 套 技 术 、 气 举 日 常 维 护 技 术 （SNUBBING、 CTU、Wire-Line 等作业技术） 等。但是，扎尔则 油田气举采油目前还存在很多不足之处。首先，油 田采用气举方式采油，自 1985 年天然气处理厂投 入使用以来，设备老化问题突出，常出现压力低、 气量不足等问题，造成产量波动大。其次，单井气 举优化设计还存在一定问题。主要是因为油田开采 后期，由于多年注采不平衡，产出流体组分 （油气 水比例） 发生了变化，也就是说气举举升的流体液 柱压力发生了变化，因此对单井气举压力和气举量 也要进行相应的优化。而目前现场还无法实现单井 的系统试井及优化配气工作，计量系统滞后，给气 举优化管理和提高气举采油效率带来困难。第三， 生产管柱球座到最下一级气举阀之间，因流态变化 容易造成结垢、结蜡等，造成生产管柱堵塞。下一 步将采取对 FGL 的新建和改造，对油田整体气举管 网的系统优化，单井安装配气设备等措施，以大大 提高扎尔则油田的气举采油优化管理水平。 参考文献
第 31 卷第 12 期 （2012.12） 〈试验研究〉 0.35 MPa(产量越高的井，井口回压相对越大)。 （4） 气举凡尔工作参数的确定。工作参数设计 主要是确定气举工作筒级数、各级气举工作筒下入 深度和气举阀的调试压力等。目前常用的设计方法 主要有公式计算法和气举设计模板法两种。 （5） 气举管柱配套设计。气举完井管柱配套设 计主要包括偏心工作筒、气举阀的选用和气举级数 的优化。扎尔则油田历经 50 多年的气举开发，先 后使用了国际上多家生产商供应的气举完井工具， 不断进行优化比较，目前选取了技术较为先进的 Weatherford 公司生产的气举工作筒[3]。 阀，正常生产过程中起到单流作用；油井维护 （除 垢 、 清 蜡 等 作 业） 时 ， 打 捞 出 球 阀 ， 可 以 进 行 Snubing、CTU、Wire-Line 等维护作业；而且可以 实施过油管射孔、小型酸化、压裂等措施作业。 ZR248 井实际生产过程中录取的参数：井口气 举压力 5.6 MPa （套压） ，井口油压 0.52 MPa，日产 量148 m3，含水0.0%，气油比86%，取得了显著效果。
１ 井身结构
考虑扎尔则油田特点以及油气层保护的需要， 结合扎尔则油田开发项目主合同要求和实钻经验， 气井采用三开井身结构。 用技术套管封隔上部石 炭系疏松、易跨塌、易缩径的砂泥岩地层和泥盆系 F2 气层，以保障全井的钻井安全；然后用低密度 油基泥浆打开泥盆系 F4 主力油气层，三开只封固 油层段，有效地保护主力油气层，实现效益最大化。 各层套管的下深按设计原则，以实钻地层深度 加以修正。井身结构数据见表 1。
表 １ 井身结构数据
开钻 次序 一开 二开 井段/ m 0～301 301～1 281 钻头尺寸/ 套管外径/ 套管下深/ 水泥返高/ mm mm m m 444.5 311.2 215.9 339.7 244.5 177.8 300 1 280 1 450 地面 180 1 100
三开 1 281～1 450 注：井深未加补心高
扎尔则油田气举采油完井技术
李吉庚 1;2 郑明学 1
1 中国石化国际石油勘探开发公司；2 西南石油大学
摘要：扎尔则油田气举采油采用的是套管射孔完井法。气举采油最主要的井下工具是气举 工作筒，核心配件是气举阀。气举采油优化设计包括生产管柱 （即油管尺寸） 的优选，单井气 举气压优化，井口油管压力 （即回压） 的确定，气举凡尔工作参数的确定，以及气举管柱配套 设计。早期扎尔则油田气举采油应用法国石油学院的气举设计模板进行气举设计，随着计算机 的快速发展，目前应用的是 Schlumberger 公司的气举设计软件进行气举采油优化设计。对于单管 气举采油，生产泥盆系 F4 油层(平均埋深 1 420 m)，一般采用三级~四级凡尔气举设计。 关键词：气举采油；完井；优化设计；气举凡尔；配气量 doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2012.12.018 扎尔则油田(ZARZAITINE) 是伊利兹 （ILLIZI） 盆地内的一个受断层切割的不对称背斜油气藏，位 于撒哈拉沙漠东部，在阿尔及利亚境内，东临利比 亚边界，平均地面海拔 565 m，主力含油层系为泥 盆系下段 F4 油藏。 以实现油管内液柱压力的逐渐降低，诱导地层流体 流入井筒，进而通过油管采出至地面。 （2） 气举采油大都是利用油田自产的、分离出 来的天然气作为动力，不需要电力或其他能量，在 一定程度上可以降低开采成本。 （3） 气举采油不需要抽油机、电泵、螺杆泵等 附加设备和设施，现场维护简单。 （4） 气举采油可根据油藏埋深、井筒尺寸、采 油管柱、流体性质等合理选择气举阀级数，以满足 不同深度油气层开发的需要。 ２．２ 优化设计 （1） 生产管柱 （即油管尺寸） 的优选。油管尺 寸对气举效率的影响主要体现在油管内和油管与套 管环形空间的流压梯度的影响。扎尔则油田油藏埋 深一般在 1 420 m 左右，而且单井平均日产较高， 一般在 60～100 m3，通常选用 2 7 8 或 3 1 2 油管。 如果采用双管完井分采 F4 不同的单元，生产中通 常选用 2 3 8 油管。 （2） 单井气举气压优化。主要根据生产压差和 产量确定气举气压及气举气量[2]。注气压力受压缩 机组和其他设备的限制，扎尔则油田 FGL 压缩机组 额定出口压力为 10.0 MPa，考虑安全因素和沿程损 失，以及压缩机老化等问题，气举启动压力为 9.20 MPa，实际出口工作压力为 8.50 MPa.。 （3） 井口油管压力 （即回压） 的确定。井口回 压通过油管内液柱传递给地层，回压越高越不利于 地层流体流入井筒，产量就越小。而扎尔则油田各 单井产出的油靠井口回压提供的能量输送到各 CS 集输站，CS 站要求原油进站压力不低于 0.30 MPa， 考虑地面管网及阀组损失，井口回压应不低于
２ 气举采油完井优化设计
扎尔则油田气举采油采用的是套管射孔完井 法。气举采油最主要的井下工具是气举工作筒，核 心配件是气举阀 。扎尔则油田使用的是套管压力
[1]
操作气举阀。 ２．１ 气举开采油气特点 （1） 气举采油是靠气举阀的逐级打开和关闭， - 38 -
油气田地面工程 （)
４ 结语
随着油田开发过程中流体性质的不断变化 （主 要是油、气、水比例的变化） ，扎尔则油田配套完 善了一套针对性强、适应性强的气举采油方案。包 括引进先进的气举设计软件，提高了气举采油设计 的针对性和成功率，并形成了一整套适合扎尔则油 田气举采油的配套技术和配套工具，如气举完井工 艺优化设计技术和气举系统优化技术、气举完井管 柱 配 套 技 术 、 气 举 日 常 维 护 技 术 （SNUBBING、 CTU、Wire-Line 等作业技术） 等。但是，扎尔则 油田气举采油目前还存在很多不足之处。首先，油 田采用气举方式采油，自 1985 年天然气处理厂投 入使用以来，设备老化问题突出，常出现压力低、 气量不足等问题，造成产量波动大。其次，单井气 举优化设计还存在一定问题。主要是因为油田开采 后期，由于多年注采不平衡，产出流体组分 （油气 水比例） 发生了变化，也就是说气举举升的流体液 柱压力发生了变化，因此对单井气举压力和气举量 也要进行相应的优化。而目前现场还无法实现单井 的系统试井及优化配气工作，计量系统滞后，给气 举优化管理和提高气举采油效率带来困难。第三， 生产管柱球座到最下一级气举阀之间，因流态变化 容易造成结垢、结蜡等，造成生产管柱堵塞。下一 步将采取对 FGL 的新建和改造，对油田整体气举管 网的系统优化，单井安装配气设备等措施，以大大 提高扎尔则油田的气举采油优化管理水平。 参考文献
第 31 卷第 12 期 （2012.12） 〈试验研究〉 0.35 MPa(产量越高的井，井口回压相对越大)。 （4） 气举凡尔工作参数的确定。工作参数设计 主要是确定气举工作筒级数、各级气举工作筒下入 深度和气举阀的调试压力等。目前常用的设计方法 主要有公式计算法和气举设计模板法两种。 （5） 气举管柱配套设计。气举完井管柱配套设 计主要包括偏心工作筒、气举阀的选用和气举级数 的优化。扎尔则油田历经 50 多年的气举开发，先 后使用了国际上多家生产商供应的气举完井工具， 不断进行优化比较，目前选取了技术较为先进的 Weatherford 公司生产的气举工作筒[3]。 阀，正常生产过程中起到单流作用；油井维护 （除 垢 、 清 蜡 等 作 业） 时 ， 打 捞 出 球 阀 ， 可 以 进 行 Snubing、CTU、Wire-Line 等维护作业；而且可以 实施过油管射孔、小型酸化、压裂等措施作业。 ZR248 井实际生产过程中录取的参数：井口气 举压力 5.6 MPa （套压） ，井口油压 0.52 MPa，日产 量148 m3，含水0.0%，气油比86%，取得了显著效果。
１ 井身结构
考虑扎尔则油田特点以及油气层保护的需要， 结合扎尔则油田开发项目主合同要求和实钻经验， 气井采用三开井身结构。 用技术套管封隔上部石 炭系疏松、易跨塌、易缩径的砂泥岩地层和泥盆系 F2 气层，以保障全井的钻井安全；然后用低密度 油基泥浆打开泥盆系 F4 主力油气层，三开只封固 油层段，有效地保护主力油气层，实现效益最大化。 各层套管的下深按设计原则，以实钻地层深度 加以修正。井身结构数据见表 1。
表 １ 井身结构数据
开钻 次序 一开 二开 井段/ m 0～301 301～1 281 钻头尺寸/ 套管外径/ 套管下深/ 水泥返高/ mm mm m m 444.5 311.2 215.9 339.7 244.5 177.8 300 1 280 1 450 地面 180 1 100
三开 1 281～1 450 注：井深未加补心高
