摘要：针对涩北气田第四系疏松砂岩气藏长井段、多产层的地质特征，开展了两层、三层分层开采工艺管柱及配套的测试工艺和分层采气配产优化技术的研究，实现了该气田长井段疏松砂岩气藏防止气井出砂和达到提高气井产量的目的，形成了一项高效开发涩北气田的特色采气工艺技术。现场实施了油套分采工艺、同心集成式三层分采工艺和偏心投捞测试三层分采工艺技术共72口井，通过分采工艺技术的应用，在控压生产条件下，最大限度降低了层间跨度，有利于发挥不同气层的生产能力，极大地提高了涩北气田的单井产能。

关键词：涩北气田；分层开采；开采方式；测试；配产

    青海涩北气田为典型的长井段多产层气藏，且每层均具有较大的地质储量，具有多套开发层系，具有实施分层开采的潜力^[1]。由于地层胶结疏松，气井在生产过程中需要严格控制井底生产压差，实行定井底生产压差进行生产，因此分层采气工艺是最直接、最经济的一项工艺技术。

    通过不断的试验攻关，涩北气田分层开采工艺由一井两段油套分采发展为三层开采，分采工具由永久式管柱发展为可打捞式工艺管柱，测试工艺由油套无法测试发展为测试联作以至三层单芯电缆多路信号传输、太阳能供电、地面24h直读甚至远程数据传输系统等全套测试工艺(表1)。

油套分采工艺采用可取式封隔器密封工艺，通过一次作业完成封隔器的锚楚、密封及插管与插管座动态密封，通过滑套开关实现油套连通，完成洗井、冲砂等工艺，并且可以随时将封隔器取出实现更换管柱，由电缆完成分层测试，顺利解决了油套分采工艺中生产动态资料的实施在线监测技术难题(图1)。

 

该管柱由Y341型封隔器、堵塞器及连通器等井下工具组成^[2]，其原理如图2所示。

 

    涩北气田先后进行了3口井的同心集成式三层分采工艺现场试验，由于对涩北气田生产特点认识不足和气层严重出砂，同心集成式分层采气工艺对于涩北出砂气田具有较大的局限性，主要原因如下：

    1) 同心集成式分层采气工艺技术可行，但存在着现场打捞井下配产器时上提负荷大，存在钢丝容易被拉断的隐患。

    2) 配产器采用台阶定位的限位方式容易积砂，造成再次投送配产器时，配产器无法投送到位的现象。

    3) 对井下地质情况认识不清，气嘴孔径大小选择不当，气井严重出砂，造成现场试验失败。

    生产管柱主要由伸缩器+配产器+Y341封隔器+伸缩器+配产器+Y341封隔器+配产器+死堵组成，通过投捞气嘴可调配各产层的气量，分层测试可由电缆或地面投捞方式完成^[2]，三层分采工艺管柱图如图3所示。

 

    新涩试3井采用安装井下偏心配产器及气嘴控制生产压差，进行一井三层分采提高单井产量先导试验，作业后该井自下而上分别安装Ø4.0mm、Ø4.5mm、Ø5.0mm气嘴生产取得成功，测试瞬时产量24×10⁴～26.4×10⁴m³/a，井口压力6.5MPa，试验后气井产量稳定在19.4×10⁴m³/d，目前产量4.64×10⁴～8.19×10⁴m³/d，同时实现了气井动态测试资料的井底监测。

    采用可捞式封隔器密封工艺，通过一次作业完成封隔器的锚定、密封及插管与插管座动态密封，通过循环洗井阀实现油套连通，完成洗井、冲砂等作业，并且可以随时将封隔器取出实现更换管柱，通过电缆分层测试工艺技术在线监测气井动态资料。

    油套分采技术工艺简单、成本低、有效期长，是涩北气田提高气井单井产量的一项主要技术之一。涩北气田的油套分采管柱结构，主要由Y441插管封隔器+绳索式滑套开关+座封短节组成，可以实现一趟管柱完成封隔器座封、生产的工艺要求，油套分层开采及测试工艺管柱。

    该工艺自1998年应用以来，到2007年12月底三大气田累计推广试验66口井，通过油套分采工艺的应用，在控压生产条件下极大地提高了气田单井产能。根据生产数据资料统计，涩北一号气田气井平均单井产量3.2×10⁴m³/d，油套分采井平均产气量6.3×10⁴m³/d；涩北二号气田气井平均单井产量3.6×10⁴m³/d，油套分采井平均产气量7.3×10⁴m³/d，油套分采是目前涩北气田一项主要的提高单井产量工艺技术。

    涩北气田三层分采试验6口井，其中Y341封隔器+偏心配产器+电缆测试分采试验5口井，桥式偏心配产器投捞测试分采试验1口井(新涩4-8井)，气井三层分采后单井产量平均提高93.11%^[4](表2)。

    涩北气田三层分采工艺，受气井出砂影响，投捞测试技术难度大，通过气田5口三层分采试验井30井层的投捞气嘴测试分析，井下气嘴经常刺坏，下部封隔器和配产器经常出现砂埋现象。虽然经过多次重复投捞测试，平均投捞测试成功率也仅有73%，而且5口三层分采试验井均进行了更换管柱作业。

    经过多年的先导性试验，涩北气田分层开采工艺技术得到了不断地完善和发展，虽然具备了分层采气和分层测压的功能，但仍存在一些问题。

    1) 油套分采井井口无法混输，必须铺设双管线，增加了进站管线；并且在站内每口井必须有两个入口，从而增加了建站压力。

    2) 长期使用套管生产，会对套管强度产生一定影响，再加上环空流速低，降低了气井的携砂、携水能力，不利于套管产层产能的发挥。

    3) 出砂气井三层开采投捞及测试工艺技术难度大。

    涩北气田分层开采工艺，虽然满足了疏松砂岩气藏提高气井单井产量和防止气井出砂的作用，但气田目前油套分采技术工艺简单、地面系统复杂、套管生产不利于长期稳产和气井携液以及排砂的需要，而且在分采工艺的理论研究、工艺优化、发挥不同气层产能和多层采气各产层生产资料的测试方面，仍需进行研究和完善。

[1] 陈建军，万玉金，陆家亮.天然气开发新技术论文集[M].北京：石油工业出版社，2008.

[2] 周望，李志，谢朝阳.大庆油田分层开采技术的发展与应用[J].大庆石油地质与开发，1998，17(2)：37-40.

[3] 胡德芬，肖世芳.卧龙河气田嘉陵江气藏油套管合采工艺效果评价[J].钻采工艺，2002，25(1)：116-118.

[4] 阿斯普.生产动态分析理论与实践[M].雷群，万玉金，译.北京：石油工业出版社，2007.

 

(本文作者：汪天游^1，2 李进秀² 冯胜利² 王孝政² 阿雪庆² 1.中国石油大学(北京)；2.中国石油青海油田公司钻采工艺研究院)