毛慶春

摘 要：頁巖氣田開發(fā)一段時(shí)間，因地層能量的下降，引起產(chǎn)量的下降，需要下油管生產(chǎn)。下油管需要采用帶壓作業(yè)施工。通過對(duì)當(dāng)前井生產(chǎn)、井深和井身軌跡等綜合因素以及完井管柱進(jìn)行系統(tǒng)受力分析，并考慮井況、完井管柱理論與實(shí)際生產(chǎn)情況，結(jié)合頁巖氣開發(fā)的實(shí)際，提出帶壓作業(yè)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算，設(shè)計(jì)帶壓作業(yè)完井管柱結(jié)構(gòu)，達(dá)到延長(zhǎng)管住有效使用壽命和頁巖氣井生產(chǎn)時(shí)間的目的。

關(guān)鍵詞：頁巖氣;帶壓作業(yè);完井;采氣管柱

基于采氣工程理論，氣井臨界攜液流量受油管直徑的影響最明顯，所以在低產(chǎn)氣井內(nèi)采用較小通徑的油管生產(chǎn)，是提高氣井?dāng)y液能力的首選。采用油管完井有以下優(yōu)勢(shì)：

1、避免天然氣中攜帶的砂粒沖蝕套管;

2、可有效地預(yù)防和控制井筒積液，發(fā)揮頁巖氣井最大的產(chǎn)能;

3、發(fā)生緊急情況時(shí)，可提供壓井通道。

一、帶壓作業(yè)下油管關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

（一）、天然氣成分分析

施工前，需要了解施工井的井口壓力，并且要根據(jù)生產(chǎn)井況類似井推算施工井的氣層中部壓力，施工前需要取樣了解該井天然氣的成分，確定其是否含有H2S。（二）、對(duì)帶壓下油管的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1、根據(jù)當(dāng)前井口壓力計(jì)算平衡點(diǎn)

平衡點(diǎn)計(jì)算：F截面力=P井口×0.785d2

平衡點(diǎn)位置：β= F截面力/油管單位長(zhǎng)度管柱浮重

F最大下推力=F上頂力+F摩擦力

2、計(jì)算最大無支撐長(zhǎng)度

彎曲載荷計(jì)算：

—細(xì)長(zhǎng)比;E—彈性模量;Fy—管柱的屈服應(yīng)力。

有效細(xì)長(zhǎng)比：;SR—有效細(xì)長(zhǎng)比;L—最大無支撐長(zhǎng)度;

r—旋轉(zhuǎn)半徑。

As=π（D-d）2/4

I=π（D-d）4/64

As—油管截面積;I—力矩。

因?yàn)橛行Ъ?xì)長(zhǎng)比SR大于管柱細(xì)長(zhǎng)比Cc，因此會(huì)發(fā)生管柱的整體彎曲（彈性彎曲），并且臨界彎曲負(fù)荷計(jì)算如下：

彎曲負(fù)荷：F1=As×30316/SR2

最大下壓力F2，若F2>F1，則管柱會(huì)發(fā)生彎曲。

SR2=As×30316/F上頂力

最大無支撐長(zhǎng)度：L=SR×r/K

因此在井口壓力恒定時(shí)，剛開始下管柱施工中最大無支撐長(zhǎng)度小于L，管柱不會(huì)發(fā)生彎曲。

二、頁巖氣井油管完井管柱設(shè)計(jì)

（一）、油管完井管柱結(jié)構(gòu)原理

1、油管鋼級(jí)及扣型選擇

根據(jù)XX區(qū)塊已投產(chǎn)氣井天然氣組分分析，該井天然氣不含H2S，低含CO2，根據(jù)SY/T 6194-2003 石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鋼管，N80 EUE扣油管可滿足龍馬溪組頁巖氣開發(fā)。

2、帶壓施工井身結(jié)構(gòu)

根據(jù)施工井當(dāng)前產(chǎn)量、井深、井身結(jié)構(gòu)以及考慮生產(chǎn)過程中需要帶壓裂液體等綜合因素，選用合適的油管下入，入井油管需要考慮將來可以下入或起出連續(xù)油管，封堵連續(xù)油管內(nèi)部空間，避免井內(nèi)介質(zhì)進(jìn)入連續(xù)油管內(nèi)部，便于帶壓下入油管，主要由堵塞桿工作筒、堵塞器、篩管、導(dǎo)錐等組成。

3、管柱抗拉強(qiáng)度校核

N80油管的抗內(nèi)外壓屈服強(qiáng)度均大于82MPa，以安全系數(shù)1.25計(jì)算，地層壓力應(yīng)小于65MPa，而某龍馬溪頁巖氣儲(chǔ)層地層壓力小于40MPa，故在這里不需要計(jì)算油管抗壓和抗擠強(qiáng)度，只計(jì)算抗拉強(qiáng)度。

（二）、帶壓作業(yè)施工步驟

當(dāng)前頁巖氣開發(fā)中使用的帶壓作業(yè)設(shè)備只要有180K、225K、240K等系列。根據(jù)要求，帶壓下入EU N80油管作為主要生產(chǎn)管柱。下入管柱時(shí)，管柱安裝雙工作筒，后期方便管柱投堵及管柱施工作業(yè)。油管內(nèi)堵采用破裂盤和定壓接頭相結(jié)合方式，確保內(nèi)堵的安全可靠。定壓接頭下連接3m長(zhǎng)篩管，保證滿足生產(chǎn)需求，又可以把打掉的堵頭回收在篩管里，防止井內(nèi)落物。

典型帶壓作業(yè)設(shè)備組成如圖1所示，225K帶壓作業(yè)設(shè)備的基本參數(shù)如表1所示。

帶壓作業(yè)的施工步驟：

1、拆卸采氣樹，安裝安全防噴器組。

2、安裝井口穩(wěn)定器。

3、安裝不壓井作業(yè)設(shè)備。

4、管匯連接。

5、試壓。

6、下完井生產(chǎn)管柱。

7、導(dǎo)入油管懸掛器。

8、拆卸帶壓作業(yè)設(shè)備和防噴器組。

9、安裝采氣樹。

10、憋破裂盤、定壓接頭，完工收尾。

川東某頁巖氣田一期產(chǎn)建方案部署總井?dāng)?shù)253口，截止目前已投產(chǎn)近180口井。因?yàn)閹鹤鳂I(yè)需要一定的施工周期，在已投產(chǎn)的井中，有120口井下入油管生產(chǎn)，主要采用帶壓作業(yè)下入光油管生產(chǎn)。根據(jù)計(jì)劃，其它生產(chǎn)井也將逐步下入油管進(jìn)行完井。

結(jié) ?論

帶壓作業(yè)可最大限度保持儲(chǔ)層狀態(tài)，避免常規(guī)作業(yè)過程中對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害。該措施在該頁巖氣田實(shí)施效果顯著，能夠有效避免或減緩水進(jìn)、減少井底積液，延長(zhǎng)氣井的自噴周期，是保持地層壓力、提高并穩(wěn)定單井日產(chǎn)量的一個(gè)重要手段，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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