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著力破解“試產難”,助圓開發“南緣夢”

——記工程技術研究院高探1井系統試產整體工程技術及應用
作者:景璐 劉濤 高迎春   時間:2019-12-30   來源:克拉瑪依日報

科研人員在現場實時關注油品取樣。

工程技術研究院高探1井系統試產整體工程技術科研團隊。

科研人員在高探1井系統試產過程中實現了多項技術突破和創新。

????技術背景

????高探1井生產參數預測難度大,但根據前期經驗,高探1井油嘴與壓力、油壓與產量呈良好線性關系,當油嘴繼續放大線性關系可能不適用;其次,高探1井地質條件和完井套管結構復雜,高密度泥漿工況下的固井施工難度大,井筒完整性難以保障,系統試產期間井筒安全風險高;此外,根據測井曲線及井壁巖石堅固程度公式計算,產能模型預計,高探1井還面臨著地層出砂風險高、產出液溫度高等問題。

????技術研發

????一是首次在試產前建立了兩套產能預測模型,制定了三套工作制度,對試產過程每個制度進行生產參數預測;二是形成了南緣高泉地區出砂預測及監測、井完整性評價方法,輔以連續油管清管作業;三是在國內首創高溫(113攝氏度)、高產(1600方)井系統試產地面流程;四是首創采油樹兩翼生產、三條流程并聯運行模式。

????技術應用

????科研人員在高探1井系統試產過程中實現了多項技術突破和創新,形成了系列工程技術,成功解決了高探1井前期試油地面流程及設備無法滿足高產、高溫要求的難題。

????準噶爾盆地南緣擁有極其豐富的高質油氣資源,在沿天山北麓發育、長度近兩千公里的帶狀區域中,就有大大小小四十個可以儲存油氣資源的構造。然而,受限于南緣復雜的地質條件和彼時還不成熟的勘探開發技術,近幾十年來勘探開發成果寥寥的南緣只能成為幾代石油人難以企及的夢想。

????但困難終究不能阻礙前進的腳步。2019年,新疆油田公司決定克服重重困難,再次挑戰準噶爾盆地南緣。這一次,伴隨著風險探井高探1井獲高產油氣流,準噶爾盆地南緣的勘探開發獲得了巨大突破。當然,逐夢之路并非一片坦途,開發人員僅在高探1井試產環節就遇到了許多前所未有的困難。為此,工程技術研究院科研團隊付出了艱苦卓絕的努力,用多項科技創新成果攻克了一個個現場難關,力促“南緣夢”成為現實。

????油井呈現“三高”

????試產遭遇困難

????2019年1月6日,一條喜訊傳遍了克拉瑪依——風險探井高探1井獲高產油氣流,日產原油1213立方米、日產天然氣32.17萬立方米,創中國陸上碎屑巖直井最高紀錄,這對全面加快整個南緣地區規??碧介_發意義重大。但沒過多久,打算通過系統試產進一步落實油藏類型、邊界、最大生產能力,錄取不同生產制度下的溫度、產量、壓力等關鍵參數,探索南緣油井生產規律,為油藏開發提供依據的工程技術研究院科研人員發現,呈現出高溫、高壓、高產特點的高探1井存在諸多試產困難。

????首先,高探1井生產參數預測難度大。準確預測生產參數是系統試產的關鍵環節,根據預測的產量和溫度等數據可以合理配備地面流程,否則會造成地面處理能力不足,地面設備超溫運行,從而為現場作業帶來極大的風險。但根據前期經驗,高探1井油嘴與壓力、油壓與產量呈良好線性關系,當油嘴繼續放大線性關系可能不適用。

????其次,高探1井地質條件和完井套管結構復雜,高密度泥漿工況下的固井施工難度大,井筒完整性難以保障,系統試產期間井筒安全風險高。

????此外,根據測井曲線及井壁巖石堅固程度公式計算,產能模型預計,高探1井還面臨著地層出砂風險高、產出液溫度高等問題。

????堅持問題導向

????攻克試產難關

????面臨一系列橫亙在試產前的客觀難題,工程技術研究院的科研人員們選擇迎難而上,在緊迫的施工進度中加班加點,堅持以問題導向攻堅克難,獲得了多項技術創新與突破——

????一是為解決高探1井生產參數預測難度大的問題,首次在試產前建立了兩套產能預測模型,制定了三套工作制度,對試產過程每個制度進行生產參數預測,并首次采用了等效油嘴方式來設計多油嘴并行試產制度。

????二是為了降低系統試產風險,形成了南緣高泉地區出砂預測及監測、井完整性評價方法,輔以連續油管清管作業,為系統試產提供安全保障。期間,科研人員利用有限元軟件Abaqus建立三維模型,預測出砂壓差,發現系統試產存在出砂風險后,在整個試采過程中采用聲波出砂監測儀對地面流程進行24小時不間斷實時監測,從而得到油藏極限出砂壓差,并成功監測到出砂信號。其中,出砂壓差預測值與實際值非常接近,誤差率小于5%。

在緊迫的施工進度中,科研人員常駐生產一線。

現場指揮車是高探1井系統試產整體工程技術科研團隊的陣地之一。

圖片由本報通訊員 裘新農 攝 對試產過程每個制度進行生產參數預測。

????三是在國內首創高溫(113攝氏度)、高產(1600方)井系統試產地面流程,創新使用井口噴淋降溫流程+冷卻器降溫流程雙流程降溫,降低了原油拉運風險,保障了地面流程安全運行。自主研發出高壓換熱器,采用串聯立式設計、管程采用耐高壓材質(20兆帕),在油嘴管匯后端、高壓分離器前端增加換熱器,利用清水作為冷源,在冷源和管程降壓節流雙重作用下,采出液溫度從超過110攝氏度降至60攝氏度以下,降溫效果顯著,提高了油氣分離率,確保了系統試產和原油運輸的安全。

????四是首創采油樹兩翼生產、三條流程并聯運行模式,最大限度釋放地層潛能。

????其中,多項創新技術達到了國內先進及領先水平,填補了新疆油田及國內相關領域的技術空白。

????而在多項科技成果的聯合應用下,7月31日至8月2日,在工程技術處精心組織下,工程技術研究院、勘探事業部、采油一廠、應急搶險救援中心、勘探開發研究院、實驗檢測研究院、西部鉆探試油公司等多家單位共同參與,高探1井系統試產成功實施,錄取了高探1井不同生產制度下的產量、壓力、溫度等各項參數,得到油藏極限產能,現場施工安全平穩,地面降溫效果顯著。

????探索可視化應用

????提升油藏評價效果

????除了攻克試產難題外,為了更好地展現評價效果,科研人員還在數據可視化應用方面做了很多探索。

????科研人員表示,油井試油過程中會產生大量的監測、施工及生產數據。以高探1井為例,自其今年1月開展系統試油以來,通過不同渠道及方式產生了大量數據,如SCADA數采設備實時數據、人工小時及日報數據,且數據類型眾多,包括時間、溫度、壓力、產量、含水等。面對這些數據,傳統的Excel等簡易工具,存在處理數據量不夠,數據統一規范性差等問題。借助逐漸成熟的開源可視化工具,結合數據庫系統平臺,則可充分利用計算機圖形學、圖像加工技術、數據可視化工具等技術手段,將數據進行快速篩選、處理、分析,最終以表格、圖形的方式,把系統試油數據通過WEB方式實時統計分析結果形象地展現在用戶面前,該方法更具快捷性、可讀性、時效性。

????此外,科研人員在高探1井系統試產過程中實現了多項技術突破和創新,形成了系列工程技術,成功解決了高探1井前期試油地面流程及設備無法滿足高產、高溫要求的難題,完善了試油安全保障措施,建立了 “三高井”系統試產方案設計與施工組織模式,優化了試油生產過程中繁雜數據的呈現方式,為高南緣地區后續探井及開發實驗井試產積累了寶貴經驗、提供了技術支撐,為圓幾代石油人的“南緣夢”做出了重要貢獻。

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