渤海油田修井新型井口試壓裝置研究及探索

郭彪(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

油氣井井口裝置是指油管四通、套管四通及相關(guān)配件，是用于懸掛、支撐、控制、調(diào)節(jié)等的采油氣設(shè)備，其密封性尤為重要[1]?？衫檬謮罕帽萌胍簤河蛯τ凸芩耐?、套管四通進行試壓，可利用泥漿泵泵入清水對油/套管四通相關(guān)的平板閥試壓，驗證井口裝置密封可靠[2]。防噴器組是用于試油、修井、鉆完井等作業(yè)過程中關(guān)閉井口，防止井噴事故發(fā)生，是油田常用的防止井噴的安全密封井口裝置[3]。

渤海油田油氣年產(chǎn)規(guī)模已達到3 000萬t油當量[4]，僅自營油氣田年修井工作量500余井次，修井作業(yè)中面臨的最大風險是井噴失控。渤海油田生產(chǎn)管柱裝有地面控制井下安全閥和固定在油管外壁的φ6.35 mm液壓控制管線(以下簡稱“液控管線”)，可通過井口控制盤實現(xiàn)對井下安全閥的控制。修井作業(yè)拆完采油樹后，部分井要先從油管掛頸部處回接液控管線，再從下往上安裝升高立管、防噴器組在油管四通上，如圖1所示，接著將液控管線引至鉆臺、從鉆臺下入提升油管至油管掛頸部絲扣，提升油管和液控管線構(gòu)成了傳統(tǒng)的井口試壓裝置，可利用其對防噴器組、升高立管試壓。試壓目的是為了在出現(xiàn)溢流時井控設(shè)備可對油氣井的壓力進行有效的控制[5-6]，試壓合格后方可作業(yè)。同時液控管線回接至油管掛處，可實現(xiàn)反循環(huán)洗壓井以及方便處理臨時復雜情況，如生產(chǎn)管柱遇卡需下入鋼絲、電纜工具串，過電纜封隔器膠筒無法解封導致憋壓等。通過現(xiàn)場試驗，液控管線回接后，關(guān)閉半封閘板防噴器進行試壓，試壓值至12.41 MPa時，閘板防噴器芯子處出現(xiàn)刺漏，壓力持續(xù)下降，無法達到防噴器設(shè)計試壓值，同時閘板防噴器液控管線被擠扁，如圖2所示，會對閘板防噴器半封芯子造成一定損害，研究一種專用油管提升裝置迫在眉睫。

圖1 典型地面防噴器示意圖

圖2 擠扁的φ6.35 mm液控管線

1 專用油管提升裝置實驗

針對修井傳統(tǒng)井口試壓裝置達不到防噴器試壓值的問題，實驗研發(fā)了專用油管提升裝置—新型井口試壓裝置，如圖3、圖4所示。此裝置將井口套管母接頭提前接在油管掛上，安裝立管后，直接通過油管提升套管公接頭連接，液控管線通過提升上下接頭隱藏在油管內(nèi)部(見圖4(b))，避免半封閘板防噴器試壓時對液控管線的傷害。

圖3 專用油管提升裝置示意圖結(jié)構(gòu)

圖4 專用油管提升裝置實物

1.1 專用油管提升裝置組成

專用油管提升裝置主要分兩個系統(tǒng)：一是油管提升功能，其主體是一根φ88.9 mm外加厚油管及油管短節(jié)，油管短節(jié)可根據(jù)實際修井油補距配長，可以達到普通油管提升的功能，裝置內(nèi)通徑76 mm。二是井下液控管線聯(lián)通功能，液控管線貫穿整個工具，上下連接后可以直接控制井下液控管線。

1.2 專用油管提升裝置實驗過程

裝置設(shè)計、制造出來后，通過裝置整體試壓和液控管線線路試壓室內(nèi)試驗驗證了工具的可靠性。

1.2.1 裝置整體試壓

試壓步驟：如圖5所示，將裝置上下連接φ88.9 mm外加厚油管短節(jié)；將裝置一端鏈接絲堵堵死；在裝置腔體內(nèi)灌滿液壓油；另一端接上試壓接頭連接注油泵，注油泵打壓20.52 MPa，穩(wěn)壓15 min壓力不降，穩(wěn)壓合格，試壓曲線如圖6所示。

圖5 專用油管提升裝置整體試壓

圖6 專用油管提升裝置整體試壓曲線

1.2.2 液控管線試壓

試壓步驟：裝置上端液控管線連接手壓泵。下端井口套管母接頭上液控管線孔用絲堵堵死。手壓泵打壓至35 MPa，穩(wěn)壓10 min壓力不降，穩(wěn)壓合格。

2 專用油管提升裝置現(xiàn)場應(yīng)用

室內(nèi)實驗驗證了專用油田提升裝置的可靠性后，在渤海油田某平臺修井現(xiàn)場進行了現(xiàn)場試驗，試驗結(jié)果表明專用油管提升裝置可應(yīng)用于修井。試驗步驟：

(1)拆采油樹。

(2)結(jié)合該井修井油補距，在油管掛與導入母接頭之間配長4 m長的φ88.9 mm外加厚油管短節(jié)，然后用液控管線連接油管掛與導入母接頭，如圖7所示。

(3)安裝升高立管至油管四通，如圖8所示。海上地面井口裝置和采油樹的油管掛頸部為偏心結(jié)構(gòu)，頸部中心點至升高立管最近距離大于井口套管公接頭最大半徑94 mm，也就是井口套管公接頭不與升高立管接觸，實現(xiàn)升高立管與四通對接。

圖7 導入母接頭與油管掛對接

圖8 安裝升高立管至油管四通

(4)組下導入公接頭(圖9)及以上部分，與導入母接頭對接，實現(xiàn)裝置整體回接作業(yè)。

圖9 組下導入公接頭及以上部分與導入母接頭對接

(5)在鉆臺處，連接油管回接工具至手壓泵，打壓35 MPa開啟井下安全閥，穩(wěn)壓15 min，驗證裝置各處密封性合格。

3 新型修井井口試壓裝置探索

專用油管提升裝置解決了部分井修井時回接井下安全閥液控管線的問題，但現(xiàn)場部分電潛泵機采井修井時遇到過防噴器試壓時過電纜密封滲漏，導致試壓值達不到設(shè)計值的現(xiàn)象。修井井口裝置作為井控和安全的關(guān)鍵裝置，未來將從油管掛電纜穿越孔專用電纜堵頭實現(xiàn)突破。

油管掛電纜穿越孔密封裝置分為整體密封和橡膠填料式密封，如圖10所示。在對防噴器進行試壓時，電纜容易受高壓流體時導致電纜脫落，無法對防噴器密封性能有效測試。油管掛電纜穿越孔密封死堵裝置可解決電纜無法承受高壓的問題。針對該試壓薄弱點，設(shè)計了一種專用密封死堵，在電纜截斷后，安裝在電纜上部，電纜穿越孔專用電纜堵頭(圖11)隔離原電纜密封，保證試壓時電纜不承壓；防止油管掛上凸出的電纜受到壓力脫落，保證井口裝置的密封性，從而實現(xiàn)對防噴器進行有效試壓。該裝置目前已設(shè)計成型，待投入試驗應(yīng)用階段。

圖11 專用電纜堵頭

4 結(jié)語

專用油管提升裝置可實現(xiàn)液控管線與油管回路相區(qū)分且互不干擾，符合半封閘板防噴器設(shè)計試壓值標準，保證了井控安全。同時也能滿足修井作業(yè)各類復雜情況處理的需求，保障了修井作業(yè)的順利高效開展。建議下一步加快應(yīng)用油管掛電纜穿越孔密封死堵裝置，構(gòu)建新型井口試壓裝置體系，滿足不同類型的修井作業(yè)試壓需求。

圖10 電纜密封結(jié)構(gòu)圖