枯竭型气藏改建地下储气库课件.ppt

1、中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院枯竭型气藏改建地下储气库枯竭型气藏改建地下储气库注采工艺及完井设计优化注采工艺及完井设计优化西南油气田分公司采气工程研究院西南油气田分公司采气工程研究院2012.032012.03中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院汇汇 报报 提提 纲纲第一部分：设计依据及技术思路第一部分：设计依据及技术思路第二部分：注采工艺计算第二部分：注采工艺计算第三部分：完井工程优化设计第三部分：完井工程优化设计第四部分：实例分析第四部分：实例分析中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程

2、研究院第一部分：设计依据及技术思路第一部分：设计依据及技术思路中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院一、储气库建设阶段一、储气库建设阶段初步设计初步设计施工建设阶段施工建设阶段需求分析需求分析立项阶段立项阶段可研阶段可研阶段扩容建设阶段扩容建设阶段运行维护阶段运行维护阶段气库废弃阶段气库废弃阶段 可研阶段：可研阶段：筛选成熟合理的工艺技术，论证建库的可行性；初步设计初步设计：根据可研完善制定细致的实施方案，为现场实施进行技术准备。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院二、设计原则二、设计原则满足建库要求及气藏工程方案要求，与地

3、质条件和地面条件相配套。满足建库要求及气藏工程方案要求，与地质条件和地面条件相配套。采用先进、成熟、实用的工艺技术，对主体工艺技术进行配套优化，采用先进、成熟、实用的工艺技术，对主体工艺技术进行配套优化，简化设计和施工过程，努力降低生产成本，提高经济效益。简化设计和施工过程，努力降低生产成本，提高经济效益。满足满足“稀井高产稀井高产”的要求。的要求。满足储气库运行安全，保证长期安全生产的要求。满足储气库运行安全，保证长期安全生产的要求。防止环境污染，满足环保要求。防止环境污染，满足环保要求。方案设计应符合相关行业标准、设计规范及技术要求。方案设计应符合相关行业标准、设计规范及技术要求。中国石油

4、西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院三、技术思路三、技术思路中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院四、规范及技术标准四、规范及技术标准（1）石油勘字）石油勘字2006215号文号文 天然气开发管理纲要天然气开发管理纲要.中国石油天然气股份有限公司，中国石油天然气股份有限公司，2006；（2）石油勘字）石油勘字2007178号文号文 采气工程管理规定采气工程管理规定.中国石油天然气股份有限公司，中国石油天然气股份有限公司，2007；（3）SY/T6463-2000 采气工程方案设计编写规范采气工程方案设计编写规范.中国石油和化学工业局

5、发布，中国石油和化学工业局发布，2000；（4）SY/T6259-1996 气井开采技术规程气井开采技术规程.中国石油天然气总公司发布，中国石油天然气总公司发布，1996；（5）GB/T 22513-2008 石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树.中国国家标准化管理委员会发布，中国国家标准化管理委员会发布，2008；（6）SY/T 6268-2008 套管及油管选用推荐套管及油管选用推荐.国家发展和改革委员会发布，国家发展和改革委员会发布，2008；（7）SY/T 5467-2007 套管柱试压规范套管柱试压规范.国家发展和改革委员会发布，国

6、家发展和改革委员会发布，2008；（8）SY/T 5106-1998 油气田用封隔器通用技术条件油气田用封隔器通用技术条件.中国石油和化学工业局发布，中国石油和化学工业局发布，1999；（9）SY/T6362-1998 石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南.中国石油和化学工业局发布，中国石油和化学工业局发布，2000；（10）SY/T 6756-2009.油气藏改建地下储气库注采井修井作业规范油气藏改建地下储气库注采井修井作业规范.国家能源局发布、国家能源局发布、2009；（11）SY/T 6645-2006枯竭砂岩油气藏地下储气库注采井

7、射孔完井工程设计编写规枯竭砂岩油气藏地下储气库注采井射孔完井工程设计编写规.国家发展和改革委员会发布，国家发展和改革委员会发布，2006；（12）油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）（油勘（油勘2010106号）；号）；（13）中国石油气藏型储气库建设技术指导意见）中国石油气藏型储气库建设技术指导意见.中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第二部分：注采工艺计算第二部分：注采工艺计算中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 注采工艺计算是对储气库注采井注采工艺计算是对储气库注采井生产油管尺寸优

8、化生产油管尺寸优化和和注采动态注采动态预测预测，不同于常规气井，储气库既要进行采气工艺的计算，又要进，不同于常规气井，储气库既要进行采气工艺的计算，又要进行注气工艺计算。行注气工艺计算。所需的基础参数：所需的基础参数：产层埋深、地层压力（储气库运行压力范围）、地层温度、储产层埋深、地层压力（储气库运行压力范围）、地层温度、储层产能方程、天然气性质组分（密度、酸性气体含量等）层产能方程、天然气性质组分（密度、酸性气体含量等）单井注采气量范围、井口输压、井口最大注气压力、井口注气单井注采气量范围、井口输压、井口最大注气压力、井口注气温度温度中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司

9、采气工程研究院一、最大注采气量计算一、最大注采气量计算 建立气井模型，绘制气井流入动态曲线（建立气井模型，绘制气井流入动态曲线（IPRIPR）和流出动态（）和流出动态（VFPVFP）曲线，并进行曲线，并进行节点分析节点分析，在给定地层压力，在给定地层压力PRPR，两条曲线两条曲线交点（节点）交点（节点）即位气井即位气井最大合理流量最大合理流量。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 把地层压力或油管尺寸最为敏感性参数把地层压力或油管尺寸最为敏感性参数，就可以计算不同地层压力下，就可以计算不同地层压力下，不同油管尺寸在在井口定压条件下，气井所可以达到的最大采气量

10、（注不同油管尺寸在在井口定压条件下，气井所可以达到的最大采气量（注气量）。气量）。采气能力预测图采气能力预测图注气能力预测图注气能力预测图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院储层渗透率敏感性分析储层渗透率敏感性分析表皮因子敏感性分析表皮因子敏感性分析中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院高渗储层（高渗储层（K=1000mDK=1000mD）u气井受油管限制（管径对流量的敏感性强）气井受油管限制（管径对流量的敏感性强）低渗储层（低渗储层（K=10mDK=10mD）u气井受储层限制（管径对流量的敏感性弱）气井受储层限制（管径对流

11、量的敏感性弱）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储层物性好：储层物性好：生产能力受管径限制（大管径可减少压力损失）；生产能力受管径限制（大管径可减少压力损失）；储层物性差：储层物性差：生产能力受储层限制。生产能力受储层限制。增大流动区域（增加井网密度）；增大流动区域（增加井网密度）；增大井与储层接触面积（大斜度井、水平井、合理的增产措施等）；增大井与储层接触面积（大斜度井、水平井、合理的增产措施等）；根据储层特征，调节管径，即调整管径和储层的产能匹配。根据储层特征，调节管径，即调整管径和储层的产能匹配。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气

12、田公司采气工程研究院 储气库实例：储气库实例：采气能力预测图采气能力预测图（地层压力（地层压力28MPa28MPa、井口采气压力、井口采气压力7MPa7MPa）注气能力预测图注气能力预测图（地层压力（地层压力11.7MPa11.7MPa、井口注气压力、井口注气压力30MPa30MPa）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院二、井筒压力损失计算二、井筒压力损失计算井的几何形状（井眼轨迹）井的几何形状（井眼轨迹）油管特征（内径、粗糙度）油管特征（内径、粗糙度）流体（单相或多相、密度、粘度）流体（单相或多相、密度、粘度）外部参数（地温梯度、热传导性）外部参数（地温梯

13、度、热传导性）油管内压力损失计算取决于多种参数：油管内压力损失计算取决于多种参数：重力（流体的密度）重力（流体的密度）摩阻（流体和井壁摩擦）摩阻（流体和井壁摩擦）加速度（压力减小、气体膨胀所致）加速度（压力减小、气体膨胀所致）油管内流压梯度包含三个方面：油管内流压梯度包含三个方面：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 一定产量条件下的井筒压力损失：一定产量条件下的井筒压力损失：P=PP=Pwfwf-P-Pwhwh计算气井在采气时不同产量条件下不同油管管径内的压降损失。计算气井在采气时不同产量条件下不同油管管径内的压降损失。内径76mm油管内径100.53mm

14、油管内径112mm油管内径159.42mm油管中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 计算注气时，不同管径油管，井口注气压力随注气量的变化结果计算注气时，不同管径油管，井口注气压力随注气量的变化结果（井口压缩机压力级别的选择）。（井口压缩机压力级别的选择）。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院三、油管抗气体冲蚀能力计算三、油管抗气体冲蚀能力计算由于注采井的强采强注特点，抗气体冲蚀能力分析是确定注采井油管由于注采井的强采强注特点，抗气体冲蚀能力分析是确定注采井油管尺寸的关键因素。尺寸的关键因素。根据根据API RP l4EAP

15、I RP l4E标准，标准，计算临界冲蚀流速方程为：计算临界冲蚀流速方程为：Ve Ve=C C/m m0.50.5其中：m混合物密度；C常数。（100150）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根据计算公式，计算不同管径在不同井口流压条件下的临界冲蚀流根据计算公式，计算不同管径在不同井口流压条件下的临界冲蚀流量，结合采气曲线，绘制气井量，结合采气曲线，绘制气井油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图，确定气井在，确定气井在一一定地层压力条件下定地层压力条件下的的最大合理产量。最大合理产量。气井配产不能高于最大合理产量。气井配产不能高于最大合理产量。采气曲线

16、采气曲线临界冲蚀曲线临界冲蚀曲线中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储气库实例（全过程的分析）：储气库实例（全过程的分析）：内径内径159.42mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径112mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径100.53mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图内径内径76mm油管抗冲蚀能力分析图油管抗冲蚀能力分析图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院四、临界携液流量四、临界携液流量 计算气井临界携液流量两种物理模型：计算气井临界携液流量两种物理模型：液滴模型液滴模型和和液

17、膜模型。液膜模型。液滴模型：描述的是高速气流中夹带的液滴状态液膜模型：描述的是液膜沿管壁上升的状态 矿场统计资料显示：矿场统计资料显示：液滴模型更符合现场实际情况。液滴模型更符合现场实际情况。气流携气流携带液滴所需的临界流速计算公式为带液滴所需的临界流速计算公式为：5.025.025.05.025.348428.2378gglwtgTZTZppdq 计算不同管径在不同井底流压条件下的临界携液流量，要求计算不同管径在不同井底流压条件下的临界携液流量，要求配产配产不能低于临界携液流量不能低于临界携液流量，保证气井正常带液。，保证气井正常带液。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公

18、司采气工程研究院五、油管尺寸优化五、油管尺寸优化 通过以上的计算分析结果，对生产油管尺寸进行优化选择。通过以上的计算分析结果，对生产油管尺寸进行优化选择。1 1）单井最大注采气量；）单井最大注采气量；2 2）井筒压力损失）井筒压力损失3 3）防气体冲蚀能力；）防气体冲蚀能力；4 4）携液采气能力；）携液采气能力；注采气量要求注采气量要求经济合理、可行经济合理、可行井下配套工具完善井下配套工具完善井筒压力损失平稳井筒压力损失平稳气井自喷携液气井自喷携液不产生冲蚀不产生冲蚀科学合理的科学合理的油管尺寸油管尺寸中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院六、注采动态预测六

19、、注采动态预测 对于选择的油管，应进行全周期的注气和采气动态预测，全面了解对于选择的油管，应进行全周期的注气和采气动态预测，全面了解注采井井口、井筒压力、温度变化情况。注采井井口、井筒压力、温度变化情况。采气阶段采气阶段不同采气量的井筒压力分布曲线不同采气量的井筒压力分布曲线 不同采气量的井筒温度分布曲线不同采气量的井筒温度分布曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院注气阶段注气阶段不同地层压力下注气量不同地层压力下注气量100100万方时井筒内压力曲线万方时井筒内压力曲线 不同地层压力下注气量不同地层压力下注气量100100万方时井筒温度曲线万方时井筒温

20、度曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院第三部分：完井工程优化设计第三部分：完井工程优化设计中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院地下储气库完井的关键原则：地下储气库完井的关键原则：适合储气库设计运行条件的完井设计（注采气量、压力、温度）；适合储气库设计运行条件的完井设计（注采气量、压力、温度）；双重完整性原则（安全要求）；双重完整性原则（安全要求）；承受交变载荷下的完井（压力和温度周期变化）承受交变载荷下的完井（压力和温度周期变化）在出现损坏、腐蚀等情况下，通过部分更换恢复完井的可能性；在出现损坏、腐蚀等情况下，通过部

21、分更换恢复完井的可能性；失效、重新完井、紧急状况下封堵天然气井的可能性；失效、重新完井、紧急状况下封堵天然气井的可能性；满足储气库相关参数的监测；满足储气库相关参数的监测；与相关的技术规范和标准相符。与相关的技术规范和标准相符。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提 纲纲一、完井方式一、完井方式二、生产油管选择二、生产油管选择三、完井管柱结构设计三、完井管柱结构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系统五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技术简介六、完井配套技术简介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究

22、院一、完井方式一、完井方式 目前气井主要的完井方式有射孔完井、裸眼完井、筛管完目前气井主要的完井方式有射孔完井、裸眼完井、筛管完井、砾石充填完井等。井、砾石充填完井等。根据储气库根据储气库特殊的生产、安全特殊的生产、安全（强注强采、交变应力，安（强注强采、交变应力，安全运行全运行3030年等）要求，相比普通气井在完井方式选择上更需重年等）要求，相比普通气井在完井方式选择上更需重视的方面：视的方面：气层和井底之间应具有最大的渗流面积，使气流的渗流阻力和储层所受气层和井底之间应具有最大的渗流面积，使气流的渗流阻力和储层所受的伤害最小，保证注采井的单井高产；的伤害最小，保证注采井的单井高产；能有效地

23、防止井壁垮塌，控制气层出砂，能保证储气库长期稳定运行。能有效地防止井壁垮塌，控制气层出砂，能保证储气库长期稳定运行。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 在进行储气库注采井完井优化前，首先要进行一系列的室内在进行储气库注采井完井优化前，首先要进行一系列的室内实验评价分析工作：实验评价分析工作：气藏开发阶段气井出砂情况分析气藏开发阶段气井出砂情况分析生产井完井时是否有防砂措施？生产井完井时是否有防砂措施？生产过程中是否有出砂或垮塌现象？生产过程中是否有出砂或垮塌现象？修井时井底是否有沉砂记录？修井时井底是否有沉砂记录？岩石力学实验评价岩石力学实验评价岩石抗压强

24、度岩石抗压强度杨氏模量杨氏模量泊松比泊松比内聚力内聚力内摩擦角内摩擦角中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井壁稳定性分析井壁稳定性分析 根据根据岩石力学实验岩石力学实验结果和结果和气藏的气藏的地应力地应力数据，进行井数据，进行井壁上最大剪切应力和岩石抗壁上最大剪切应力和岩石抗剪强度关系的计算分析。剪强度关系的计算分析。注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系 3.8MPa15.4MPa11.728不同生产压差井壁上最大剪应力与岩石抗剪强度关系图不同生产压差井壁上最大剪应力与岩石抗剪强度关系图中国石油西南油气田公司采

25、气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院地层出砂预测地层出砂预测 常用的出砂预测方法常用的出砂预测方法出砂指数法出砂指数法、斯伦贝谢比斯伦贝谢比以及以及声波时差法声波时差法。通过理。通过理论计算的出砂指数论计算的出砂指数B B、斯伦贝谢比和声波时差与矿场经验临界值对比，判定、斯伦贝谢比和声波时差与矿场经验临界值对比，判定储层是否出砂。储层是否出砂。通过井壁稳定性计算和地层出砂预测分析结果，合理选择注通过井壁稳定性计算和地层出砂预测分析结果，合理选择注采井的完井方式。采井的完井方式。套管射孔完井适用于直井和斜井，一井多个储集层；碳酸盐裂缝性储层，储层不出砂，要求采用深穿透。大孔径射孔工艺

26、，增大气井与储层的接触面积。工艺相对简单。裸眼完井无井壁支撑，考虑强注强采交变应力对储层岩石的影响，谨慎使用。筛管完井适用于大斜度井和水平井，有效增加气井泄流面积，即可支撑井壁，又可有效的防砂，工艺相对简单。砾石充填完井适用于直井和斜井，工艺复杂。完井方式适用范围（可探讨、仅供参考）完井方式适用范围（可探讨、仅供参考）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提 纲纲一、完井方式一、完井方式二、生产油管选择二、生产油管选择三、完井管柱结构设计三、完井管柱结构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系统五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技术简

27、介六、完井配套技术简介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管材质选择油管材质选择注采气井油套管材质是根据储气库注采气井油套管材质是根据储气库原有流体组分原有流体组分和将来和将来注气组分注气组分共共同来决定的。储气库运行时间长，强注强采，通常只考虑同来决定的。储气库运行时间长，强注强采，通常只考虑材质防腐材质防腐。1 1、图版法、图版法日本住友材质选择图版QSH0015-2006标准油管选择图根据流体中含根据流体中含酸性气体含量和温酸性气体含量和温度，利用油管厂家度，利用油管厂家或标准提供的版图或标准提供的版图进行选择。进行选择。中国石油西南油气田公司采气工

28、程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院2 2、室内腐蚀性评价、室内腐蚀性评价模拟井下实际情况，开展多种材质的模拟井下实际情况，开展多种材质的腐蚀性评价实验腐蚀性评价实验，可获得比较，可获得比较准确的材质腐蚀速率，为井下油套管材质选择提供依据。准确的材质腐蚀速率，为井下油套管材质选择提供依据。宝钢3Cr材质腐蚀性评价结果试验条件：60，1.5m/s，CO2分压1.5MPa，10d；试验介质：（Cl：20000 mg/L、SO42：2000 mg/L、HCO3：1000mg/L、CO32：50mg/L、其余为Na2+K+）。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研

29、究院3 3、软件模拟、软件模拟 利用利用腐蚀分析评价软件腐蚀分析评价软件（美国（美国OLIOLI软件），模拟现场情况，进行材软件），模拟现场情况，进行材质腐蚀性分析。质腐蚀性分析。样品材质腐蚀性稳态图（定性判定）腐蚀速率随温度、PH值变化图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管扣型油管扣型 油套管接头可以分为两类：一类是油套管接头可以分为两类：一类是APIAPI接头接头，即按照，即按照APIAPI标准生产和检验的标准生产和检验的接头；另一类是非接头；另一类是非APIAPI接头，也称为接头，也称为特殊螺纹接头（气密封扣）特殊螺纹接头（气密封扣），具有连接强，

30、具有连接强度高、密封性能好等优点，例如度高、密封性能好等优点，例如 FOX FOX、VAM TOPVAM TOP、NEM VAMNEM VAM、3SB3SB及及BGTBGT等。等。储气库对完井管柱密封性要求高，需要较高的抗交变符合能力，通常采用储气库对完井管柱密封性要求高，需要较高的抗交变符合能力，通常采用金属对金属的气密封扣油管金属对金属的气密封扣油管，并要求入井前进行，并要求入井前进行气密封检测。气密封检测。BGT扣密封示意图-320VAM TOP扣螺纹及密封示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院油管强度校核油管强度校核1 1、静态下的抗拉、抗内压、

31、抗挤校核、静态下的抗拉、抗内压、抗挤校核2 2、管柱不同工况下的力学分析、管柱不同工况下的力学分析根据石油天然气安全规程根据石油天然气安全规程(AQ2012-2007)(AQ2012-2007)，推荐油管柱设计安全系数，抗挤为，推荐油管柱设计安全系数，抗挤为1.0-1.251.0-1.25，抗内，抗内压为压为1.03-1.251.03-1.25，抗拉为，抗拉为1.8 1.8 以上，含硫天然气井应取高限。根据储气库特殊的工作环境，安全系以上，含硫天然气井应取高限。根据储气库特殊的工作环境，安全系数取高限，即数取高限，即抗挤安全系数应大于抗挤安全系数应大于1.251.25，抗内压安全系数大于，抗内

32、压安全系数大于1.251.25，抗拉安全系数大于，抗拉安全系数大于1.81.8，管柱，管柱力学分析时要求三轴安全系数应大于力学分析时要求三轴安全系数应大于1.81.8。300万方/天生产时管柱安全系数图封隔器坐封时油管轴向载荷图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提 纲纲一、完井方式一、完井方式二、生产油管选择二、生产油管选择三、完井管柱结构设计三、完井管柱结构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系统五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技术简介六、完井配套技术简介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究

33、院注采管柱具有的功能：注采管柱具有的功能：满足气库注采井强注强采要求；满足气库注采井强注强采要求；管柱结构简单、安全；管柱结构简单、安全；实现井下安全控制；实现井下安全控制；消除注采期间温度、压力交变对套管产生的影响；消除注采期间温度、压力交变对套管产生的影响；压力、温度变化时能自动消除管柱伸缩应力；压力、温度变化时能自动消除管柱伸缩应力；环空注保护液，保护套管内壁和油管外壁；环空注保护液，保护套管内壁和油管外壁；满足储气库注运行期间的温度、压力监测要求。满足储气库注运行期间的温度、压力监测要求。（4）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院在我国在我国首个地下

34、首个地下储气库储气库（大张坨）（大张坨）注采注采井井，为了安全实现井下控制，为了安全实现井下控制，采用了右图采用了右图的生产的生产管柱管柱，此后所建储气库基本上是在，此后所建储气库基本上是在此基础上进行优化。此基础上进行优化。从井口到井底为油管、流动接箍、安全从井口到井底为油管、流动接箍、安全阀、流动接箍、阀、流动接箍、XDXD循环滑套、键槽式伸缩循环滑套、键槽式伸缩接头、锚定密封总成、永久封隔器、接头、锚定密封总成、永久封隔器、X X坐坐落接头、带孔管、落接头、带孔管、XNXN坐落接头、平衡隔离坐落接头、平衡隔离工具、射孔枪丢手、射孔枪总成。工具、射孔枪丢手、射孔枪总成。储气库常用完井管柱图

35、（大张坨、苏桥苏4、板中南）中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 安全阀流动短节流动短节安全接头封隔器坐落接头引鞋控制管线循 环 滑套相国寺储气库注采井完井管柱图麻丘储气库注采井完井管柱图 定向井定向井 水平井水平井中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提 纲纲一、完井方式一、完井方式二、生产油管选择二、生产油管选择三、完井管柱结构设计三、完井管柱结构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系统五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技术简介六、完井配套技术简介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西

36、南油气田公司采气工程研究院井下安全阀井下安全阀安全阀的主要作用是当地面发生紧急情况安全阀的主要作用是当地面发生紧急情况如火灾、地震、战争以及人为破坏，可以自动如火灾、地震、战争以及人为破坏，可以自动或人为关闭井下安全阀，实现井下控制，保证或人为关闭井下安全阀，实现井下控制，保证储气库的安全。储气库的安全。主要由上接头、液缸外套、液缸、弹簧、主要由上接头、液缸外套、液缸、弹簧、阀板以及下接头组成。阀板以及下接头组成。通过地面液压控制其开通过地面液压控制其开关，安全阀阀板在液压作用下打开，失去液压关，安全阀阀板在液压作用下打开，失去液压作用时关闭。作用时关闭。为防止流体流动对安全阀的冲击，需要在为

37、防止流体流动对安全阀的冲击，需要在安全阀上下各安装一个流动接箍。安全阀安装安全阀上下各安装一个流动接箍。安全阀安装在井口以下在井口以下80m80m的位置。的位置。地面控制的自平衡式井下安全阀示意图中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院该滑套连接在油管中，可处于三个位置：打开、平衡、关闭，通过钢丝作业可以该滑套连接在油管中，可处于三个位置：打开、平衡、关闭，通过钢丝作业可以实现。可进行洗井、压井、替环空保护液。实现。可进行洗井、压井、替环空保护液。循环滑套循环滑套循环滑套开关工具中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院可以自动调节

38、补偿在注采过程中由于温度、压力变化引起的油管伸缩，消除加在可以自动调节补偿在注采过程中由于温度、压力变化引起的油管伸缩，消除加在油管挂、封隔器上的应力，改善管柱的受力状态。油管挂、封隔器上的应力，改善管柱的受力状态。伸缩短节伸缩短节中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 有效封隔注采管和生产套管环空，避免气体腐蚀套管和阻止气体压力变化对套管有效封隔注采管和生产套管环空，避免气体腐蚀套管和阻止气体压力变化对套管产生的交变应力，保护套管，延长油井寿命；当地面发生紧急情况，井口遭到破坏或产生的交变应力，保护套管，延长油井寿命；当地面发生紧急情况，井口遭到破坏或失控，

39、与安全阀一道可以有效控制井下气体大量泄漏，确保井下安全。失控，与安全阀一道可以有效控制井下气体大量泄漏，确保井下安全。封隔器按作用功能可分为封隔器按作用功能可分为永久式封隔器永久式封隔器和和可取式封隔器。可取式封隔器。永久式封隔器一旦坐封，永久式封隔器一旦坐封，封隔可靠，不易解封，只有通过套铣才能解封取出；而可取式封隔器坐封后，可以通封隔可靠，不易解封，只有通过套铣才能解封取出；而可取式封隔器坐封后，可以通过旋转或上下提放进行解封，可方便管柱更换，但该类封隔器受外力作用后容易解封，过旋转或上下提放进行解封，可方便管柱更换，但该类封隔器受外力作用后容易解封，不适合压力高的气井及大斜度井和水平井。

40、不适合压力高的气井及大斜度井和水平井。井下封隔器井下封隔器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院SB-3永久式封隔器 插管封隔器及插管 可取式封隔器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院坐封球座坐封球座坐封隔器时，投球坐封；内径坐封后内径保持全通径。坐封隔器时，投球坐封；内径坐封后内径保持全通径。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院坐放短节坐放短节可通过钢丝作业将堵塞器坐落在座放短节，实现管柱上下隔绝，可通过钢丝作业将堵塞器坐落在座放短节，实现管柱上下隔绝，完成油管密封试压及不压井更换井口作

41、业；用钢丝作业将储存式温完成油管密封试压及不压井更换井口作业；用钢丝作业将储存式温度压力计悬挂于座放短节上，可实现对注储气库压力、温度的阶段度压力计悬挂于座放短节上，可实现对注储气库压力、温度的阶段性监测。性监测。坐放短节 堵塞器中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院提提 纲纲一、完井方式一、完井方式二、生产油管选择二、生产油管选择三、完井管柱结构设计三、完井管柱结构设计四、井下配套工具四、井下配套工具五、井口装置及安全控制系统五、井口装置及安全控制系统六、完井配套技术简介六、完井配套技术简介中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研

42、究院 储气库运行是注气和采气两个过程交替进行的，要求井口必储气库运行是注气和采气两个过程交替进行的，要求井口必须承受高压、高温，并具有一定的耐腐蚀性，同时应具有较好的须承受高压、高温，并具有一定的耐腐蚀性，同时应具有较好的气密封性能。气密封性能。井口装置井口装置基本要求基本要求井口装置能适应储气库使用工况，如温度、压力、配产、腐蚀性气体及后期井口装置能适应储气库使用工况，如温度、压力、配产、腐蚀性气体及后期动态监测要求；动态监测要求；主密封均采用金属对金属密封；主密封均采用金属对金属密封；油管头四通与生产套管的密封为全金属密封；油管头四通与生产套管的密封为全金属密封；井下安全阀控制管线可实现整

43、体穿越；井下安全阀控制管线可实现整体穿越；要求采气树出厂前必须进行水下整体气密封试验，确保采气树的质量；要求采气树出厂前必须进行水下整体气密封试验，确保采气树的质量；闸阀为全通径，双向浮动密封闸门；闸阀为全通径，双向浮动密封闸门；主通径与生产管柱配套。主通径与生产管柱配套。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 “十”字形采气井口装置 “Y”字形采气井口装置 整体式采气井口装置 采气井口装置的主要类型采气井口装置的主要类型:中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 按照按照API 6AAPI 6A划分的压力等级划分的压力等级:A

44、PI 压力额定值（压力额定值（PSI）API 压力额定值（压力额定值（MPa）2,00013.83,00020.75,00034.510,00069.015,000103.520,000138.0中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 按照按照API 6AAPI 6A划分的材料等级划分的材料等级:API材料等级材料等级本体、阀罩、端部和出本体、阀罩、端部和出口连接口连接压力控制件、阀杆、压力控制件、阀杆、芯轴式悬挂芯轴式悬挂AA-一般工况碳钢或低合金钢碳钢或低合金钢BB-一般工况碳钢或低合金钢不锈钢CC-一般工况不锈钢不锈钢DD-酸性工况碳钢或低合金钢碳钢或低

45、合金钢EE-酸性工况碳钢或低合金钢不锈钢FF-酸性工况不锈钢不锈钢HH-酸性工况耐腐蚀合金耐腐蚀合金中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井口腐蚀环境分级表（井口腐蚀环境分级表（API 6A API 6A、ISO 15156-2 ISO 15156-2）:序号序号材质材质滞留流体滞留流体氯根离子（mg/l）CO2分压（psi）H2S分压（psi）1AA 10000 7 0.052BB 100007 30 0.053CC 30 0.054DD 10000 0.055EE 0.056FF 30 0.057HH 30 0.05中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国

46、石油西南油气田公司采气工程研究院按照按照API 6AAPI 6A划分的温度等级划分的温度等级:序号序号温度类别温度类别适用温度范围，适用温度范围，1K-50822L-46823P-29824R4495S-18666T-18827U-181218V2-1219X-1817610Y-1834311Z-18380 根据根据环境的最低温度环境的最低温度、流经采气井口装置的、流经采气井口装置的流体最高温度流体最高温度选选择井口装置温度等级。择井口装置温度等级。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根据根据API 6AAPI 6A有关井口装置的另一个重要规格类别是有关井

47、口装置的另一个重要规格类别是产品规格产品规格等级（等级（PSLPSL），此参数是对产品质量控制的要求。级别越高，要求），此参数是对产品质量控制的要求。级别越高，要求测试的项目就越多。测试的项目就越多。设备的质量控制要求（节选）设备的质量控制要求（节选）要求要求PSL-1PSL-2PSL-3PSL-3GPSL-4通径测试通径测试是是是是是是是是是是流体静力流体静力学测试学测试是是是是是，延长是，延长是，延长是，延长是，延长是，延长气体测试气体测试-是是是是组装的追组装的追踪能力踪能力-是是是是是是连续性连续性-是是是是是是是是中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究

48、院美国腐蚀工程师协会美国腐蚀工程师协会推荐的最低推荐的最低PSLPSL选择图。选择图。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院 “十”字形采气井口装置 “Y”字形采气井口装置中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井口安全控制系统井口安全控制系统 在发生火灾情况下，可以自动关井；在发生火灾情况下，可以自动关井；在井口压力异常时，可以自动关井；在井口压力异常时，可以自动关井；在采气树遭到人为毁坏和外界破坏时，可以自动关井；在采气树遭到人为毁坏和外界破坏时，可以自动关井；在发生以上意外，自动关井没有实现时，或者其它原因需在发生以上意外

49、，自动关井没有实现时，或者其它原因需要关井时，可以在近程或远程实现人工关井；要关井时，可以在近程或远程实现人工关井；要能够实现有序关井，保护井下安全阀要能够实现有序关井，保护井下安全阀。主要功能：主要功能：中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院井下安全阀；井下安全阀；地面安全阀；地面安全阀；采集压力信号的高低压传感器；采集压力信号的高低压传感器；熔断塞；熔断塞；紧急关井用的紧急关断阀；紧急关井用的紧急关断阀；单井控制盘和井组的总控制盘。单井控制盘和井组的总控制盘。主要设备：主要设备：安全控制系统主要由安全控制系统主要由井下井下和和地面地面设备组成，井下由安全阀

50、和封隔器配套设备组成，井下由安全阀和封隔器配套形成井下防线，地面由地面安全阀和传感器以及控制盘组成地面防线。形成井下防线，地面由地面安全阀和传感器以及控制盘组成地面防线。中国石油西南油气田公司采气工程研究院中国石油西南油气田公司采气工程研究院连接方式：连接方式：安全系统的安装有两种方式：安全系统的安装有两种方式：单井控制单井控制和和多井联合控制多井联合控制方式。方式。（1 1）单井控制就是每一口井的安全设备自成系统，不与其它井发生联系。）单井控制就是每一口井的安全设备自成系统，不与其它井发生联系。单井控制系统能监控井下和井口压力传感器的工作状态，在压力超出规定高压单井控制系统能监控井下和井口压