油水井帶壓作業(yè)技術應用研究

劉軍

摘 要：油水井從開發(fā)到后期的維護過程中其生產(chǎn)層都會受到不同程度的傷害。如何避免或減小油氣層傷害，提高油水井壽命和產(chǎn) 能一直是開發(fā)技術人員努力的方向。帶壓作業(yè)技術的出現(xiàn)為實現(xiàn)真正意義上的油氣層保護提供了可能。

關鍵詞：油水井;帶壓作業(yè);應用研究

前言

目前國內(nèi)眾多的油氣田已進入中后期開采階段，油氣井壓力逐年降低，而高壓井和較高壓油氣井的比例不大，無論是低壓井在常規(guī)壓井作業(yè)中防止出現(xiàn)地面環(huán)境污染問題，還是中高壓井采用常規(guī)壓井作業(yè)防止壓井液污染地層、保持地層壓力、提高生產(chǎn)效益等方面，均迫切需要采用帶壓作業(yè)工藝。

1.油水井帶壓作業(yè)的概念

帶壓作業(yè)是指利用特殊修井設備，在油、氣、水井井口帶壓的情況下，實施起下管桿、井筒修理及增產(chǎn)措施的井下作業(yè)技術。通過防噴器組控制油套環(huán)空壓力，堵塞器控制油管內(nèi)部壓力，然后通過對管柱施加外力克服井內(nèi)上頂力，從而完成帶壓起下管柱。

目前，帶壓作業(yè)已實現(xiàn)油水井的起下管桿、通井、打撈、打印、沖砂、刮垢、射孔、換井口、擠灰、堵水、酸化、壓裂、套磨銑、水平井（射孔、壓裂）等工藝。

2.油水井帶壓作業(yè)的意義

2.1 有效削減安全風險

帶壓作業(yè)是在密閉狀態(tài)下進行的修井作業(yè)，井控動態(tài)密封系統(tǒng)安全可靠，防噴器可迅速實現(xiàn)開關，不會出現(xiàn)井噴。尤其在城區(qū)、沙漠和淺海灘涂等三高地區(qū)實施帶壓作業(yè)具有一定的社會意義。

2.2 節(jié)約能源

對于高壓低滲油田來說，其注水井的注水壓力較高，常規(guī)修井需泄壓 1-6 個月甚至更長時間，帶壓作業(yè)無需泄壓，不排放井內(nèi)液體，避免了能源的浪費，達到節(jié)能減排作用。

2.3 提高油井產(chǎn)量

對于以泥質(zhì)膠結，蒙脫石含量高的儲層，常規(guī)作業(yè)壓井液使蒙脫石具有遇水膨脹，儲層水敏特征造成通道堵塞影響油井產(chǎn)量。采取帶壓作業(yè)可避免修井液對儲層的影響，提高產(chǎn)量。

2.4 延長油井壽命，降低油田開發(fā)成本

帶壓作業(yè)可以避免井口泄壓產(chǎn)生壓差或地層應力釋放造成的套管損壞。水平井和分支井都是篩管或裸眼完井，油層裸露面積大，常規(guī)作業(yè)不斷洗壓井極易造成油層污染和地層坍塌現(xiàn)象，縮短油井壽命，增加修井成本。

2.5 保護油層，避免作業(yè)時形成污染

油田開發(fā)到中后期，一些區(qū)塊注采不平衡，地層虧空，漏失嚴重。相對于油井來說，常規(guī)作業(yè)采取化學堵漏后建立修井液循環(huán)進行施工，勢必造成儲層通道堵塞，形成污染，嚴重的還要進行解堵施工。帶壓作業(yè)較傳統(tǒng)井下作業(yè)，采用帶壓作業(yè)技術，沒有外來流體入侵，避免修井液造成的油氣層顆粒堵塞，水化膨脹等傷害，油氣層就沒有外來固相、液相的傷害就不會產(chǎn)生新的層間矛盾，地層壓力系統(tǒng)不會受到破壞，不需要重新建立平衡，可以有效保護油層，有利于油井修復后穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 相對于傳統(tǒng)水井作業(yè)，在不放噴，不放溢流的情況下帶壓作業(yè)，對單井而言不需要卸壓，同時解決了污水排放問題，降低注水成本;對整個注采網(wǎng)來說，對周邊受益井，注水站注入工作不影響，保持整個注采網(wǎng)絡地層壓力系統(tǒng)不受破壞，不需要再建壓力平衡，有利于提高注水實效。

3.帶壓作業(yè)裝置系統(tǒng)

帶壓作業(yè)裝置根據(jù)作業(yè)井別不同而有所不同，但其核心部分包括三大系統(tǒng)，分別是井口密封系統(tǒng)、加壓動力系統(tǒng)、附屬配套系統(tǒng)。

3.1 井控密封系統(tǒng)

井控密封系統(tǒng)主要由三閘板防噴器、單閘板防噴器、環(huán)形防噴器和升高短接等部分組成。其作用是在起下管柱過程中實現(xiàn)油套環(huán)空密封。

3.2 加壓動力系統(tǒng)

加壓動力系統(tǒng)主要由由雙向雙作用液壓缸、上游動卡瓦和下固定卡瓦等組成。主要用于當油管自身重量小于井內(nèi)液體作用于油管的上頂力時，提放管柱，以保證安全起下。

（1）雙向雙作用液壓缸

雙向雙作用液壓缸即升降油缸，行程為 3.5m 左右，在固定卡瓦打開時，通過游動卡瓦咬住井內(nèi)管柱，操控液壓系統(tǒng)，在管柱重量小于井內(nèi)液壓的上頂力（浮力），實現(xiàn)井內(nèi)管柱的安全起下。當管柱重量大于井內(nèi)液壓的上頂力時，停止使用升降液缸，而用修井機大鉤起下油管。

（2）固定卡瓦和游動卡瓦

固定卡瓦在作業(yè)過程中主要用于卡住油管，阻止油管上竄。當井內(nèi)壓力對油管上浮力小于井內(nèi)油管重量時，不用固定卡瓦而改用大鉤及吊卡，防止油管掉下去。 游動卡瓦是在井內(nèi)壓力對油管的上浮力大于井內(nèi)管柱的重量時，用游動卡瓦卡住油管，隨著升降油缸上升或下降從而提出或壓入油管。當井內(nèi)壓力對油管的上浮力小于井內(nèi)管柱的重量時，油缸及游動卡瓦停用，改用大鉤及吊卡。

（3）橫梁

橫梁的作用是承受作業(yè)過程中的作用力，并且將整套系統(tǒng)連接并固定成一體，從而保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。包括游動橫梁、上橫梁、中橫梁、下橫梁。游動橫梁下面安裝的是游動卡瓦，上面可以安裝重力卡瓦或是吊卡。它的兩端分別與升降液缸的活塞桿相連，在作業(yè)過程中帶到游動卡瓦一起運動，主要是承受游動卡瓦和升降液缸的作用力。

上橫梁和中橫梁的主要作用是將升降液缸和中間的防噴器組連接在一體，保證裝置的穩(wěn)定性。上橫梁卡在溢流筒和升降液缸上。中橫梁卡在短節(jié)和升降液缸上。它們的兩邊是合頁形式的卡子，可以轉過 1000 的角度，卡在升降液缸上。下橫梁兩邊與升降液缸的下部相連，中間卡在下橫梁座上，下橫梁座下部連接三閘板防噴器，上面連接特種單閘板防噴器。

3.3 附屬系統(tǒng)及其配套工具

主要由液壓控制系統(tǒng)、堵塞器、卸油箱、工作平臺等組成。

（1）液壓操作控制系統(tǒng)

由液控操作臺、蓄能器系統(tǒng)及高壓聯(lián)結軟管等組成。液控操作臺實現(xiàn)對井口封井器的開關動作及升降油缸的上下運動，同時可分別調(diào)整各封井器系統(tǒng)液壓，使各封井器在最佳工作壓力工作，延長各部位工作壽命。蓄能器系統(tǒng)能儲存一定的壓能，在作業(yè)機或液壓泵出現(xiàn)故障時，靠儲存能量實現(xiàn)液壓快速關井，提高帶壓作業(yè)的安全系數(shù)。聯(lián)結軟管為高壓軟管，和蓄能器、液控操作臺聯(lián)結，傳遞液壓能量，實現(xiàn)遠程控制液壓缸和井控裝備。

（2）油管堵塞器

最近幾年，結合生產(chǎn)實際情況，國內(nèi)有針對性研發(fā)了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其它堵井工藝，有效地解決了帶壓作業(yè)技術中油管內(nèi)部堵塞的核心問題。

（3）雙向閥

主要用于完井時安裝在管柱最下部，在油管下入過程中，在單向翻板的作用下，凡爾球座于上球座中，起反向止回作用，使油管內(nèi)部保持常壓，油管下入完成后，向油管內(nèi)打壓，在液力作用和球的自重作用下，凡爾球沖過單向翻板座入下球座中，起擋球作用，可以實現(xiàn)分注作業(yè)

（4）泄油箱

一般在上環(huán)形防噴器上方加裝一個升高短節(jié)式的泄油短節(jié)，一方面便于上部防頂卡瓦的安裝，另一方面從環(huán)形防噴器微漏出 的水和接箍瞬間流出的水能通過導流管流到指定地方，不要上噴和流到井口處，污染地面環(huán)境。

（5）工作平臺

包括主工作平臺和輔助平臺。主平臺上安裝有司鉆控制臺、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平臺主要是提供作業(yè)的空間。輔助平臺上有環(huán)形防噴器及部分控制閥，為環(huán)形防噴器及固定卡瓦的檢修提供空間。

對于不同類型井的帶壓作業(yè)，帶壓作業(yè)裝置也不盡相同，對于油井帶壓作業(yè)裝置，為解決不規(guī)則桿柱密封問題，一般采用靜密封裝置;注水井帶壓作業(yè)裝置采用環(huán)形防噴器實現(xiàn)油套環(huán)空動態(tài)密封;高壓井帶壓作業(yè)裝置則采用滑動防噴器實現(xiàn)油套環(huán)空動態(tài)密封;而電潛泵井帶壓作業(yè)裝置采用板式環(huán)形防噴器和靜密封裝置實現(xiàn)密閉起下管柱。

4.小結

綜上所述，由于帶壓作業(yè)技術尤其獨特的優(yōu)勢，而且在國外油氣田已經(jīng)是一項相對成熟的技術在廣泛應用，所以根據(jù)目前國內(nèi)油氣田開發(fā)實際，該技術具有廣闊的應用空間，適合大規(guī)模推廣應用。

參考文獻

[1]王利鵬.不壓井作業(yè)技術[J].石油知識.2016，12（1）：15-17.