連續(xù)油管速度管柱帶壓起管及管材重復(fù)利用

白曉弘　趙彬彬　楊亞聰　劉士鑫　汪雄雄

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西西安　710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安　710021；3.長慶油田公司蘇里格氣田開發(fā)分公司，陜西西安　710021）

連續(xù)油管速度管柱帶壓起管及管材重復(fù)利用

白曉弘1，2趙彬彬1，2楊亞聰1，2劉士鑫3汪雄雄1，2

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710021；3.長慶油田公司蘇里格氣田開發(fā)分公司，陜西西安710021）

速度管柱排水采氣技術(shù)已成為蘇里格氣田排水采氣的重要手段，解決了積液氣井排水采氣的問題。針對(duì)氣田開發(fā)過程中氣井能量逐漸衰減、部分產(chǎn)氣量較小的氣井?dāng)y液效果變差的情況，開展了連續(xù)油管速度管柱帶壓起管技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了速度管柱帶壓起管技術(shù)方案，研制了管內(nèi)堵塞器、外卡瓦拉拔器等關(guān)鍵工具，解決了速度管柱管內(nèi)封堵和上提解卡的核心問題。在蘇里格氣田成功實(shí)施了速度管柱帶壓起管試驗(yàn)，起出的管柱經(jīng)性能評(píng)價(jià)滿足氣井排水采氣的要求，可以作為生產(chǎn)管柱再次下入井內(nèi)開展施工作業(yè)。

蘇里格氣田；速度管柱；帶壓起管；重復(fù)利用

近年來，速度管柱排水采氣技術(shù)已在長慶蘇里格氣田規(guī)模應(yīng)用了200余口井，氣井?dāng)y液能力較應(yīng)用前提高了75%。該技術(shù)采用不壓井作業(yè)，對(duì)地層無傷害［1］，有利于氣井的產(chǎn)能發(fā)揮，有效提高了氣井的開井時(shí)率和采收率，現(xiàn)已成為積液氣井排水采氣的主體技術(shù)之一。然而，采用連續(xù)油管速度管柱正常攜液生產(chǎn)一定的時(shí)間后，由于氣井能量逐漸衰減，當(dāng)氣井的實(shí)際產(chǎn)量低于連續(xù)油管的臨界攜液流量時(shí)，氣井再次出現(xiàn)積液，需要把連續(xù)油管起出，將其應(yīng)用到其他更適合的氣井，充分發(fā)揮速度管柱排水采氣技術(shù)的優(yōu)勢(shì)［2］。此外，老井的重復(fù)壓裂改造、試井、修井、測(cè)試等作業(yè)也需要起出連續(xù)油管［3］。而常規(guī)壓井后起出連續(xù)油管的方法對(duì)儲(chǔ)層傷害很大，對(duì)低壓低滲氣井的傷害尤其嚴(yán)重，耗費(fèi)人力物力［4］。

1　連續(xù)油管速度管柱帶壓起管工藝原理

首先向連續(xù)油管內(nèi)部打入管內(nèi)堵塞器封堵連續(xù)油管，防止起管過程中井筒內(nèi)氣體從連續(xù)油管中溢出。采用外卡瓦拉拔器鎖緊連續(xù)油管，初期利用吊車牽引外卡瓦拉拔器上提連續(xù)油管，當(dāng)懸掛連續(xù)油管的卡瓦解卡，并且管柱被上提足夠長度，能夠反穿操作窗、防噴器、注入頭等設(shè)備后，改用連續(xù)油管作業(yè)機(jī)上的注入頭上提連續(xù)油管，實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余連續(xù)油管的起出，同時(shí)將起出的連續(xù)油管纏至作業(yè)機(jī)的滾筒。

2　關(guān)鍵裝置研制

2.1管內(nèi)堵塞器

帶壓起管工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一是在國產(chǎn)連續(xù)油管內(nèi)部存在高3 mm焊縫的條件下，如何實(shí)現(xiàn)管內(nèi)的有效封堵。為此，管內(nèi)堵塞器的導(dǎo)向部分設(shè)計(jì)有均勻分布的3條導(dǎo)槽，密封膠筒采用3段設(shè)計(jì)，且每段膠筒均設(shè)計(jì)有1條容納連續(xù)油管焊縫的凹槽與導(dǎo)槽相對(duì)，如圖1所示。連續(xù)油管內(nèi)打入堵塞器時(shí)，將導(dǎo)槽正對(duì)連續(xù)油管焊縫，使膠筒避開焊縫；錨定卡瓦采用三片設(shè)計(jì)，卡瓦片的間隙正對(duì)導(dǎo)槽，使卡瓦避開焊縫，從而解決了國產(chǎn)連續(xù)油管由于內(nèi)焊縫無法有效“坐”與“封”的難題。為了順利打入堵塞器，研制了與之配套的?26 mm送入工具Ⅰ和?38 mm送入工具Ⅱ（如圖2）。送入工具Ⅱ與送入工具Ⅰ之間通過螺紋以及銷釘連接，送入工具Ⅰ與管內(nèi)堵塞器之間通過銷釘連接。

圖1　管內(nèi)堵塞器結(jié)構(gòu)

圖2 送入工具

2.2外卡瓦拉拔器

帶壓起管工藝的關(guān)鍵技術(shù)之二是如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管的上提解卡。連續(xù)油管自重大，需要較大的上提解卡力，同時(shí)由于連續(xù)油管入井工作時(shí)間比較長，管體強(qiáng)度可能降低，為此研制了具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的外卡瓦拉拔器，如圖3所示。外卡瓦拉拔器采用上接頭錐形孔設(shè)計(jì)使卡瓦受力后收縮，內(nèi)置芯棒支撐模塊防止管柱被鎖緊時(shí)受擠壓變形，提升了連接強(qiáng)度和可靠性；上提載荷達(dá)180 kN，遠(yuǎn)大于連續(xù)油管自重，外卡瓦拉拔器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　外卡瓦拉拔器結(jié)構(gòu)

3　現(xiàn)場試驗(yàn)

3.1帶壓起管現(xiàn)場試驗(yàn)

蘇A井于2010年9月26日下入連續(xù)油管開展排水采氣，油套壓差降低8.2 MPa，日產(chǎn)氣量增加5212 m3，排水采氣效果良好。但由于氣井本身產(chǎn)能較差，加之能量衰減較快，2013年9月10日，油套壓差逐漸增大，日產(chǎn)氣量降至1 645 m3，低于?38.1mm連續(xù)油管的臨界攜液流量［5］，速度管柱技術(shù)已無法充分發(fā)揮攜液作用，故需要帶壓起出連續(xù)油管。

本次連續(xù)油管速度管柱帶壓起管現(xiàn)場試驗(yàn)所采用的裝置主要有管內(nèi)堵塞器、外卡瓦拉拔器、送入工具和井下作業(yè)常用的連續(xù)油管作業(yè)機(jī)、導(dǎo)向器、注入頭、防噴器、操作窗等設(shè)備。

（1） 連續(xù)油管封堵。利用注入頭夾持送入工具Ⅱ，將送入工具Ⅱ、送入工具Ⅰ與堵塞器的連接體一起打入連續(xù)油管內(nèi)部預(yù)定位置，注入頭上提送入工具Ⅱ時(shí)管內(nèi)堵塞器的卡瓦張開并卡定于速度管柱，同時(shí)密封膠筒受壓膨脹將連續(xù)油管內(nèi)部封堵；注入頭再次上提，自鎖扣打開，堵塞器實(shí)現(xiàn)自鎖，防止向上滑移；注入頭上提力增加至一定值，將堵塞器丟手，并將其留在速度管柱內(nèi)部預(yù)定位置，同時(shí)利用注入頭上提拉出送入工具Ⅱ、送入工具Ⅰ，整個(gè)堵塞器完成坐封。

（2） 連續(xù)油管上提解卡。在連續(xù)油管上端內(nèi)部穿入芯棒，防止連續(xù)油管受擠壓變形。將打撈頭穿過連續(xù)油管，投入卡瓦和墊片，把上接頭與打撈頭通過螺紋相連接，越擰卡瓦越緊，最終外卡瓦拉拔器鎖緊連續(xù)油管，用吊車牽引外卡瓦拉拔器上提連續(xù)油管，使懸掛器中的卡瓦解卡。

（3） 連續(xù)油管起管。吊車牽引外卡瓦拉拔器向上提拉連續(xù)油管足夠長度，將起出的管柱依次反方向穿過操作窗、防噴器、注入頭，然后改用連續(xù)油管作業(yè)機(jī)上的注入頭繼續(xù)起連續(xù)油管，同時(shí)將起出的管柱纏繞在連續(xù)油管作業(yè)機(jī)上的滾筒上。

3.2起出連續(xù)油管管材的評(píng)價(jià)及重復(fù)利用

從圖4起出的連續(xù)油管力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果中可以看到，油管實(shí)測(cè)的抗拉強(qiáng)度為593 MPa、屈服強(qiáng)度為490 MPa，均大于美國API SPEC 5ST《連續(xù)油管規(guī)范》［6］中規(guī)定的連續(xù)油管的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。

圖4　起出的連續(xù)油管力學(xué)參數(shù)

從起出的連續(xù)油管厚度測(cè)量結(jié)果（圖5）可以看出，實(shí)測(cè)壁厚均大于規(guī)定壁厚3.2 mm，且在壁厚公差范圍內(nèi)。連續(xù)油管生產(chǎn)時(shí)壁厚公差范圍一般為-0.2~0.3 mm，因此連續(xù)油管的最小公差壁厚為3.0 mm，最大公差壁厚為3.5 mm。

圖5　起出的連續(xù)油管厚度變化

通過對(duì)起出連續(xù)油管的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、壁厚等參數(shù)的測(cè)試分析，其性能滿足氣井排水采氣的要求，能夠再次入井用作速度管柱排水采氣。

2013年11月19日，將起出的蘇A井的連續(xù)油管帶壓下入蘇B井開展排水采氣。從圖6蘇B井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，采用速度管柱生產(chǎn)后，日產(chǎn)氣量增加86%，油套壓差降低67%，并且油套壓波動(dòng)趨于平穩(wěn)，井筒積液得到有效排除。

圖6　蘇B井不同生產(chǎn)制度下的生產(chǎn)效果對(duì)比

4　結(jié)論

（1）連續(xù)油管速度管柱帶壓起管技術(shù)在蘇里格氣田試驗(yàn)井成功開展，采用速度管柱生產(chǎn)后，氣井日產(chǎn)氣量增加86%，油套壓差降低67%，應(yīng)用效果良好，填補(bǔ)了帶壓作業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)空白。

（2）使用3年的連續(xù)油管帶壓起出后開展了性能測(cè)試，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、壁厚均能滿足氣井排水采氣的生產(chǎn)要求，可繼續(xù)作為速度管柱再次下井進(jìn)行排水采氣作業(yè)。

（3）通過速度管柱帶壓起管和帶壓下管技術(shù)的綜合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了連續(xù)油管的重復(fù)利用，節(jié)約了連續(xù)油管管材，降低了速度管柱排水采氣技術(shù)的措施成本。

［1］李偉，胡書勇，陳恒，等.不壓井帶壓作業(yè)裝置在錦州采油廠的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2013，35（6）：103-105.

［2］TURNER R G, HUBBARD M G, DUKLER A E. Analysis and prediction of minimum flow rate for the continuous removal of liquids from gas wells［R］. SPE 2198,1969.

［3］曾雨辰，陳波，杜愛龍，等.白廟平1水平井多級(jí)分段重復(fù)壓裂實(shí)踐［J］.石油鉆采工藝，2011，33（6）：79-82.

［4］楊小平，周海，王紀(jì)春，等.高密度低損害壓井液體系［J］.石油鉆采工藝，2002，24（6）：23-26.

［5］趙彬彬，白曉弘，陳德見，等.速度管柱排水采氣效果評(píng)價(jià)及應(yīng)用新領(lǐng)域［J］.石油機(jī)械，2012，40（11）：62-65.

［6］付宏強(qiáng)，畢宗岳. API SPEC 5ST《連續(xù)油管規(guī)范》概述［J］.焊管，2011，34（10）：67-71.

（修改稿收到日期2015-04-15）

〔編輯李春燕〕

Tripping under pressure for coiled tubing velocity string and reuse

BAI Xiaohong1,2, ZHAO Binbin1,2, YANG Yacong1,2, Liu Shixin3, Wang Xiongxiong1,2
（1. Oil & Gas Technology Institute of Changqing Oilfield Co. Ltd, Xi’an 710021, China; 2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields, Xi’an 710021, China; 3. Sulige Gasfield Development Company, Changqing Oilfield Company, Xi’an 710021, China）

Drainage gas recovery technique using velocity string has become a major means for drainage gas production in Sulige Gasfield, addressing the problem of drainage gas production in gas wells with standing fluids. In line with depletion of gas well energy during development of gas fields and worsening of fluid carrying efficiency in gas well with small gas production, research has been done on the technology of tripping out under pressure of velocity string of coiled tubing, and the technical program for tripping out under pressure of velocity string was designed, and key tools were developed like in-pipe plug, puller for external slips, etc., which have addressed the core problem of block-off inside the velocity string and unfreezing by lifting. Experiment on tripping out the velocity string under pressure was successfully conducted in Sulige Gasfield; the tripped out string, after performance assessment, can meet the requirement of drainage gas recovery and can be run in hole again as production string.

Sulige Gasfield; velocity string; tripping out under pressure; reuse

TE933.8

B

1000 – 7393（ 2015 ） 03 – 0122 – 03

10.13639/j.odpt.2015.03.028

中國石油天然氣股份有限公司項(xiàng)目“長慶油田油氣當(dāng)量上產(chǎn)5000萬噸關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：2008E-13）。

白曉弘，1975生。2000年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油工程專業(yè)，碩士，現(xiàn)從事采氣技術(shù)研究工作，高級(jí)工程師。電話：029-86590701。E-mail：bxh_cq@petrochina.com.cn。

引用格式：白曉弘，趙彬彬，楊亞聰，等.連續(xù)油管速度管柱帶壓起管及管材重復(fù)利用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（3）：122-124.