“帶壓鉆孔＋冷凍暫堵”組合工藝治理井口隱患

胡旭光 劉貴義 胡光輝

（1.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，四川 廣漢 618300；2.國家能源高含硫氣藏開采研發(fā)中心，四川 成都 610051）

0 引言

川渝及長慶氣區(qū)部分油氣井開發(fā)較早，許多已進入開發(fā)中后期，井口裝置存在隱患的井數(shù)急劇增加，亟需進行治理[1-3]。由于不需壓井、作業(yè)時間短及安全性高等優(yōu)勢，帶壓鉆孔及冷凍暫堵技術已成為井口裝置隱患治理的主要技術，絕大部分隱患井采用其中一種技術即可成功治理。針對井內壓力不明或需建立泄壓通道的隱患井，通常采用帶壓鉆孔技術進行治理，針對井口裝置密封不嚴、銹蝕嚴重等需帶壓更換的隱患井，通常采用冷凍暫堵技術進行治理[4-5]。但隨著井口裝置出現(xiàn)隱患的情況越來越復雜，單獨采用帶壓鉆孔技術或冷凍暫堵技術無法成功治理井口裝置的隱患。以中國石油西南油氣田公司X井為例，該井井口裝置所有閥門均存在內漏，采用帶壓鉆孔技術只能建立泄壓通道卻無法更換井口裝置閥門，采用冷凍暫堵技術可封堵井筒壓力但缺乏冷凍劑注入通道。針對此種情況，提出了“帶壓鉆孔+冷凍暫堵”綜合治理的技術思路，通過帶壓鉆孔技術建立冷凍介質注入通道，利用冷凍暫堵技術實現(xiàn)井筒與井口裝置間的壓力封隔，從而建立壓力屏障，成功拆除舊井口裝置，更換新井口裝置。該技術思路的提出與成功應用為井口裝置復雜隱患治理提供了方法，打破了井口裝置隱患治理只能單獨采用帶壓鉆孔技術或冷凍暫堵技術的慣性思維，值得推廣應用。

1 X井基本情況

X井是中國石油西南油氣田公司所屬的一口生產(chǎn)井，1975年1月15日完鉆，完鉆井深2 176.35 m，已生產(chǎn)多年。目前井口油壓3.3 MPa，套壓0.8 MPa，H2S含量為0.157 7 g/cm3。井口裝置型號為KQ65-35（圖1），共有6只閥門，分別為：1號、2號、3號、7號、8號、9號平板閥（投產(chǎn)時未安裝4號、5號、6號閥門），其中2號閥與8號閥、3號閥與9號閥分別通過管線連接。2號閥與8號閥連接管線上接有輸氣管線，輸氣管線上安裝有兩只針閥。井身結構數(shù)據(jù)見表1。

圖1 X井井口裝置圖

表1 X井井身結構數(shù)據(jù)表

該井目前主要情況包括：①1號、2號、3號及7號、8號、9號閥目前均為打開狀態(tài)，且存在嚴重內漏，關閉后無法密封；②由于1號、2號、3號閥無法密封，關井時采用關閉井口一級、二級針閥完成，但目前兩只針閥也存在內漏情況；③該井站管線由于工作年限較長，存在安全隱患，急需改造，由于1號、2號、3號閥均無法密封，無法隔離該井壓力，導致管線改造無法進行；④該井站排污管線發(fā)生滲漏，氣井不能繼續(xù)生產(chǎn)，由于1號、2號、3號閥無法密封，只能通過定期開井，降低井口油壓、套壓，開井泄壓時需疏散放噴口附近的居民，對周圍居民正常生活造成了不良影響。

2 井口隱患治理難點

1）無法采用帶壓鉆孔技術更換內漏的閥門。常規(guī)隱患井帶壓鉆孔時可采取關閉主控閥，在內漏的翼閥上帶壓鉆孔，建立泄壓通道后泄掉主控閥與翼閥之間的壓力，更換內漏的翼閥。例，圖1中9號閥處于打開狀態(tài)且存在內漏，可關閉1號主控閥，通過帶壓鉆孔鉆開9號閥，泄掉圈閉壓力后更換9號閥。但前提是1號主控閥及2號或8號、3號翼閥能正常關閉，才能在關閉的閥門外安裝帶壓鉆孔裝置。該井1號、2號、3號閥關閉后無法密封，僅通過帶壓鉆孔技術無法更換井口裝置閥門。

2）無法采用冷凍暫堵技術更換內漏的閥門。常規(guī)隱患井冷凍暫堵時，在井口閥門以下2～3 m處表層套管外安裝冷凍盒，通過采氣井口最上端主閥或翼閥注入冷凍介質，形成冷凍橋塞后更換井口裝置[6-14]。例如圖1中可通過2號、3號、7號、8號、9號任意一個閥門注入冷凍介質，冷凍介質在冷凍盒處形成橋塞，即可泄掉橋塞以上壓力，直接更換新的采氣井口裝置。前提是2號、3號、7號、8號、9號閥門中至少有一個能正常密封，才能在閥門外安裝冷凍暫堵裝置，從而建立冷凍介質注入通道，但以上閥門均無法密封。因此不能建立冷凍介質注入通道，無法通過冷凍暫堵技術更換井口裝置閥門。

3）無法采用其他技術更換內漏的閥門。如液壓式堵塞器帶壓換閥技術[15-20]，其技術原理是在油管或油管頭側孔內下入液壓式封堵器封堵井口，將堵塞器以上井口壓力泄為零后安全更換井口閥門，但該井1號、7號主控閥均無法密封。因此不能在7號主閥上安裝液壓堵塞器投放裝置。鑒于同樣的原因，無法通過連續(xù)油管、鋼絲橋塞或電纜橋塞等技術實現(xiàn)壓力封隔。

3 技術對策

考慮到冷凍暫堵技術能根據(jù)需要封堵油套環(huán)空或油管再或兩者同時封堵，后期只需解凍即可恢復壓力平衡，不需擔心常規(guī)堵塞器下入與起出過程中可能發(fā)生的風險。因此建議采用冷凍暫堵方式封隔井內壓力。為此，需建立冷凍介質注入通道，提出通過帶壓鉆孔技術形成注入通道的思路。由于井口裝置1號、2號、3號閥不能密封，無法在閥門上安裝帶壓鉆孔機，而井口左右兩側Φ73.02 mm連接管線為最佳鉆孔位置，考慮左側管線連接有針閥，為方便作業(yè)，選擇在右側Φ73.02 mm連接管線上進行帶壓鉆孔。通過以上分析，提出了帶壓鉆孔建立冷凍介質注入通道、冷凍暫堵封堵環(huán)空及油管壓力的工藝措施作為該復雜井口隱患治理的技術對策。

3.1 帶壓鉆孔建立冷凍介質注入通道

帶壓鉆孔機安裝位置如圖2所示，根據(jù)Φ73.02 mm連接管線外壁情況確定鉆孔位置，并進行清理、打磨。在Φ73.02 mm連接管線外依次安裝密封抱箍、主控球閥。在帶壓鉆孔機上安裝Φ20 mm的鉆頭，并將帶壓鉆孔機安裝至主控球閥，打開主控球閥。緩慢送入鉆頭，當鉆頭接觸Φ73.02 mm連接管線時停鉆。緩慢啟動帶壓鉆孔機，平穩(wěn)進行鉆孔作業(yè)。鉆穿Φ73.02 mm連接管線后，壓力表顯示壓力為3.5 MPa。退出鉆頭，關閉主控球閥，卸掉圈閉壓力，拆除帶壓鉆孔機及泄壓流程。

圖2 帶壓鉆孔機安裝示意圖

3.2 冷凍暫堵封堵環(huán)空及油管內壓力

通過帶壓鉆孔建立冷凍介質通道后，可在主控球閥上連接冷凍暫堵注入管線。若要成功更換所有閥門，需同時向油套環(huán)空及油管內注入冷凍介質，同時封堵油套環(huán)空壓力及油管內壓力。冷凍介質注入示意圖見圖3。在Φ219 mm套管外安裝冷凍盒，將冷凍介質注入管線連接至主控球閥上。向冷凍盒內加入冷凍介質進行預冷凍作業(yè)。對冷凍介質注入管線試壓15 MPa，觀察15 min無壓降。關閉1號、2號、7號、8號、9號閥-1級針閥，向Φ139.7 mm套管和Φ73.02 mm油管之間環(huán)空注入冷凍介質。待油套環(huán)空內冷凍橋塞形成后，開啟1號、9號閥，關閉3號閥，向Φ73.02 mm油管內注入冷凍介質，向冷凍盒內加入冷凍劑進行預冷凍作業(yè)。泄掉采氣樹內圈閉壓力，對油套環(huán)空及油管內冷凍橋塞反向試壓10 MPa，觀察15 min無壓降。泄掉冷凍橋塞上部壓力，觀察15 min，壓力不上漲，確認暫堵成功。更換1號、2號、3號、7號、8號、9號閥門，閥門試壓合格，拆除冷凍暫堵設備，作業(yè)順利結束。

圖3 冷凍介質注入示意圖

4 結論與建議

1）對于該類沒有冷凍介質注入通道的井，可綜合考慮井口裝置結構，通過帶壓鉆管柱或閘閥的方式建立冷凍介質注入通道。右側Φ73.02mm連接管線為最佳鉆孔位置，可同時滿足向油管及油套環(huán)空注入冷凍劑的要求。

2）對于該類需要通過帶壓鉆孔建立冷凍介質通道的井口裝置，冷凍介質注入油套環(huán)空及油管后，注入管線內將填滿冷凍介質，后期冷凍介質解凍及排放過程中應做好環(huán)保措施，防止暫堵成功后拆除舊井口裝置時冷凍介質落地污染環(huán)境。

3）該井油套環(huán)空內冷凍介質實際注入量大于施工設計注入量，這是由于采氣樹所有閥門均存在內漏，部分冷凍介質注入后發(fā)生漏失導致。對于存在內漏的井口隱患治理，應加大冷凍介質注入量，避免冷凍介質漏失造成冷凍失敗。

4）“帶壓鉆孔+冷凍暫堵”綜合技術在X井的成功應用為復雜井口裝置隱患治理提供了新思路，印證了該技術的可行性，可為類似井口裝置隱患治理提供參考與借鑒。