摘要：为解决靖边气田水平井开发过程中布酸不均、储层改造不全面、连续油管井下遇卡风险高和排液困难等问题，采用查阅资料、理论计算及现场试验等方法，开展了水平井试气新工艺、新技术研究，初步确定了适合靖边气田的水平井改造技术——连续油管拖动布酸+深度酸压技术，实现了水平段均匀布酸，保证钻遇气层均得到有效改造。对连续油管施工管柱进行了结构优化，消除了井下遇阻、遇卡风险；创新了制氮车与连续油管气举排液技术，实现了水平井快速排液、及时投产，为靖边气田大规模水平井开发提供了有力的技术支撑。现场应用结果表明：该套试气新工艺、新技术在靖边气田具有较强的适应性，可推广使用。
关键词：靖边气田；水平井；试气；排液；酸化；工艺；连续油管；应用
1 靖边气田水平井实施概况
为提高单井产量、气藏采收率及整体开发效果，近年来靖边气田逐步实施了水平井开发试验(表1)。
表1 靖边气田水平井实施概况表 m
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序号
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井号
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井深
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水平段长
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钻遇气层
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1
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X
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4678.8
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1006.8
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183.8
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2
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Y
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3873.0
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213.0
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21.1
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3
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Z
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4416.0
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1011.0
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210.2
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4
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M
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4311.4
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716.2
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352.3
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5
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N
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4425.0
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1034.0
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357.4
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2 靖边气田水平井试气工艺技术
靖边气田水平井完井方式为裸眼筛管完井，笔者主要介绍储层改造、排液等试气工艺技术。
2.1 储层改造
水平井的酸化机理与直井基本相同，但酸化工艺不同，酸化规模较大，是直井的几倍到几十倍；酸化井段长，用酸量大，施工时间长。在水平井进行酸化改造时，如何控制合理的入地酸量并且能够取得较好的改造效果，一直是水平井储层改造工艺的突出问题：[1～2]。
2007年以前，靖边气田重点采用了水平段油管布酸酸化+酸压改造工艺(图1)，在2口水平井进行了现场试验，其改造效果较好。
油管布酸是为了清除井筒孔眼中酸溶性颗粒、泥饼和钻屑及结垢等，疏通孔眼；依靠酸液的溶蚀作用来恢复或提高井筒附近较大范围内油气层的渗透性，但井控风险较高[3～4]。
以往应用于靖边气田水平井储层改造的酸液主要有稠化酸和普通酸2种，2008年对酸液配方优化后采用降阻酸，能有效地降低酸液在地层和井筒内的流动阻力，达到降低酸液流动摩阻和施工泵压的目的。
2.2 排液方式
靖边气田水平井实施初期主要排液方式为油管和连续油管注液氮气举排液。将连续油管通过连续油管车的注入头下至油管内设计位置，由液氮泵车向连续油管内注入液氮，液氮在井底减压扩散从油管和连续油管环空返出，在液氮上返过程中将油管内液体携带至地面，从而降低油管内液柱的高度，使液柱作用于井底的回压降低。2006年对这2口井实施了油管和连续油管注液氮气举排液，前者由于储层物性较好，液氮气举后成功实现自喷排液，后者因储层物性较差，液氮气举效果不明显。
3 水平井试气新工艺、新技术
3.1 水平段连续油管拖动布酸酸化工艺
根据相关资料，采用直井的常规酸化工艺来处理碳酸盐岩地层中的水平井段，酸液有效作用距离不超过244～305m，仅有少量酸液达到井眼端部，改造效果差，是一种最不经济的注酸方式[5]。靖边气田水平井水平段长度在1000m以上，近两年开展的连续油管拖动均匀布酸工艺试验，先对井底进行清洁和解堵，解除钻井液滤液和固相堵塞物造成的储层伤害，然后再进行深度酸压改造。
连续油管拖动布酸酸化工艺技术的优势有：①连续油管可下至水平段底部，完全替出水平段完井泥浆；②连续油管可以实现水平段均匀拖动布酸，达到水平段均匀解堵的目的；③利用连续油管酸化施工后留在井内的便利条件，在水平井酸化施工后，采用连续油管注液氮或氮气气举，可实现残酸的快速返排[6]。
近两年，靖边气田开展水平井连续油管拖动均匀布酸酸化工艺试验2口，通过控制连续油管的上提速度和注入排量来控制水平段储层的布酸量，达到水平段均匀解堵的目的。连续油管下入井底后先采用“点动”方式进行拖动布酸，根据定点布酸情况确定拖动布酸排量及拖动速度后，进行连续拖动布酸。Z井水平段长1011m，水平段钻井周期683h，施工周期长，完井替泥浆后井口无气显示。先进行分段定点布酸，然后再进行连续拖动布酸，改造效果较好。
N井水平段长1034m，水平段钻井周期672h。采用水平井段连续油管拖动布酸和定点布酸相结合的改造工艺，水平段布酸25m3，求初产获得较高的无阻流量。
3.2 井下管柱结构优化
在靖边气田目前的水平井井身结构状况下，试气过程中存在油管下放时普通喇叭口难以进入尾管悬挂器，连续油管出油管布酸后上提过程中外接头进入油管难的问题，必须进行井下管柱结构优化[7]。
1) 水平井Φ114.3mm尾管悬挂器与Φ177.8mm套管(内径Φ159.42mm)座挂后，悬挂器回接筒(外径Φ146mm)与Φ177.8mm套管内壁之间的间隙为6.71mm，加上回接筒壁厚6.5mm，悬挂器端面与Φ177.8mm套管内壁间有13.21mm高的台阶，除去回接筒端面2mm×15°倒角，两者间最小也有11.21mm的台阶，不利于Φ93×2mm的油管喇叭口进入回接筒内，导致油管下放困难(图2)。
2) 悬挂器入井座挂后，除上面提到的11.21mm的台阶，内壁还存在10mm(3×45°倒角)、1mm和1.2mm共3个台阶(图2)，即使油管喇叭口顺利进入悬挂器回接筒，在穿越悬挂器过程中也存在较大遇阻、遇卡风险。
3) 目前尾管悬挂器座挂位置一般位于井斜30°左右处。因此，油管喇叭口在经过该井段时其端面势必紧贴套管内壁，致使无法顺利进入悬挂器回接筒内(图3)。
4) 普通油管喇叭口由油管接箍内倒角加工而成，下端面壁厚最大仅为2mm，入井后容易出现倒卷现象，在增加喇叭口进入悬挂器难度的同时也给后续连续油管上提带来了一定的风险。
针对以上问题，在地面进行了油管喇叭口穿越尾管悬挂器回接筒上端面模拟试验，更直观地了解了喇叭口穿越悬挂器回接筒端面时存在的障碍，认为目前常用的普通喇叭口，无论是内倒角型还是外倒角型，均无法顺利穿越Φ114.3mm尾管悬挂器回接筒端面。
根据以上结论，优化设计了特殊喇叭口。采用Φ95×20mm的胚铁150mm，下端面加工15mm×30°外倒角和5mm×45°内倒角，两倒角结合处进行圆弧形处理，上端面加工5mm×45°外倒角和7mm×15°内倒角。该特殊喇叭口得以成功应用，既保证了油管顺利下入水平段设计位置，又实现了后续连续油管正常作业。
靖边气田目前使用Φ38.1mm连续油管进行水平段拖动布酸，连续油管末端连接工具自上而下为：外接器(外径：54.1mm)+ Φ54mm双瓣式单流阀+Φ54mm喷嘴。外接器与连续油管本体采用卡瓦连接，连接后两者间有2.7mm高台阶，连续油管上提遇阻风险较大。
针对以上问题，采用流量计算公式验证连续油管内连接接头(内径：11mm，外径：38.1mm)最大允许施工排量，由结果可知参数满足水平井改造要求，因此采用连续油管内连接接头，使接头与本体外径一致，消除了遇阻遇卡风险(图4)。在某井上使用连续油管内连接接头，顺利实施了连续油管水平段洗井替泥浆和拖动布酸作业，优化效果明显。
3.3 制氮车与连续油管气举排液技术
靖边气田的下古生界储层经过近10a的开发，主要建产区的地层压力逐年下降，平均气层压力系数低于0.9。水平井由于其特殊的井身结构，酸化改造后，一般无法运用地层自身能量实现自喷排液，使排液周期增长，增大储层二次伤害，对产能发挥产生一定影响。因此，从某种意义上说，酸化施工成功只是水平井整个储层改造作业成功的一半，要获得理想的增产效果，酸化后有效的排液技术是成功的另一半。
3.3.1排液技术提出的必要性
靖边气田水平井水平段较长，加之特殊的筛管完井方式，抽汲作业存在较大的安全风险；同时由于气田整体地层压力降低，高压气源井越来越少，加之地面配套设施未完善。因此邻井气源气举排液技术也无法顺利实施。利用连续油管酸化施工后留在井内的便利条件，采用连续油管注液氮或高压氮气气举，可实现残酸的快速返排，减少储层二次伤害。
靖边气田地域跨度大，气井分布星罗棋布，新布水平井井位距离生产基地远，无法长时间连续实施连续油管注液氮气举，易错过水平井气举的最佳时机，加之注液氮排量无法精确控制，影响气举效果。因此，自2007年年底开始开展了制氮车与连续油管配合气举排液工艺试验，制氮车与连续油管配合气举排液可以根据井口排液情况随时调整连续油管下入深度和氮气排量，分段排液、逐步加深，直至实现气井自喷排液。该工艺可以实现连续排液，排液速度快、周期短、效率高，氮气含氧量低(小于5%)，安全性能大大增加，与其他工艺相比具有优越性。
3.3.2现场应用
在2007年制氮车和连续油管配合气举排液试验的基础上，2008年继续深入开展该工艺现场试验和应用。4月19～20日对某井采用连续油管注高压氮气气举排液，作业时间14.5h，氮气瞬时排量600～932m3/h，累计注入氮气11468m3，累计排液55.0m3，顺利实现气井自喷排液。10月11～15日连续5d对靖平25-17井进行高压氮气气举排液，氮气瞬时排量700～900m3/h，注入氮气26269m3，累计排液245.0m3，成功使该井自喷排液，施工达到了预期效果。
从气举施工过程认识到：连续油管注氮气气举，在保证氮气中氧含量合格的前提下，开始应大排量注入氮气，尽快达到举通压力，使油管内液体迅速举升到地面，从而缩短气举时间，实践证明Φ31.8mm连续油管在Φ73mm油管内的举通排量最佳为900m3/h，此时既能保证较低的含氧量，又能在短时间内举通。举通之后应降低氮气注入排量，在考虑增压车膜阻压力的前提下，氮气注入排量应控制在700～750m3/h，避免因氮气排量过大导致气体滑脱，无法有效携液，同时，应根据排液口的出液情况不断调整排量，达到最佳携液效果。
4 结论
1) 采用连续油管拖动布酸酸化工艺，可以实现水平段均匀布酸酸化，达到水平段均匀解堵的目的，提高水平井储层改造效果。此外，利用连续油管酸化后留在井内的便利条件，还可以实施连续油管注高压氮气气举排液。
2) 优化后的水平井特殊油管鞋既能保证油管顺利下入水平段设计位置，又能实现后续连续油管顺利作业，采用连续油管内连接接头，使接头与本体外径一致，消除了遇阻、遇卡风险。
3) 制氮车+增压车配合连续油管气举排液工艺与其他排液工艺相比，具有施工周期短、安全性能高、排液效率好的优点；与连续油管注液氮气举排液工艺相比，具有可以连续排液，精确控制氮气排量，降低施工成本的优点，对靖边气田地质特点和气井井身结构特点具有较好的适应性。
参考文献
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[2] 李年银，刘平礼，赵立强，等.水平井酸化过程中的布酸技术[J].天然气工业，2008，28(2)：104-106.
[3] 尹丛彬，熊继有，石孝志，等.罗家寨高含硫气田水平井酸化技术现状及发展方向分析[J].天然气工业，2005，25(10)：55-57.
[4] 陈冀嵋，雷鸣，赵立强，等.川东北碳酸盐岩气藏酸-岩反应特征研究[J].西南石油大学学报：自然科学版，2009，31(4)：83-86.
[5] 刘晓旭，胡永全，赵金洲.水平井酸化压力场与流速场分布计算研究[J].天然气工业，2004，24(8)：56-58.
[6] 郭富凤，赵立强，刘平礼，等.水平井酸化工艺技术综述[J].断块油气田，2008，15(1)：117-120.
[7] 杨旭，陈举芬，罗邦林.水平井完井及酸化工艺技术在四川磨溪气田的实践与应用[J].钻采工艺，2004，27(4)：43-46.
(本文作者：曹成寿 张耀刚 贾浩民 王强军 任发俊 李治 刘蕾 中国石油长庆油田公司第一采气厂)
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