水平井高溫不壓井作業(yè)技術(shù)研究

楊昕

摘 要：遼河油田稠油資源豐富，稠油熱采工藝技術(shù)的試驗(yàn)和工業(yè)性應(yīng)用加速了稠油資源的開發(fā)速度。在蒸汽驅(qū)、SAGD技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，出現(xiàn)了一批特殊的水平井高溫生產(chǎn)井，這種生產(chǎn)井的特點(diǎn)是高溫低壓（井口溫度最高150℃、壓力最高3MPa）。由于檢泵需要及管柱變形等原因，在蒸汽驅(qū)、SAGD技術(shù)實(shí)施過(guò)程中（注汽井正常注汽、其他生產(chǎn)井正常生產(chǎn)），不可避免的要對(duì)這些生產(chǎn)井進(jìn)行施工作業(yè)。但常規(guī)的壓井作業(yè)會(huì)破壞井下已經(jīng)形成的溫場(chǎng)、污染油層、浪費(fèi)資源、影響蒸汽驅(qū)、SAGD技術(shù)的實(shí)施效果。為此針對(duì)這種水平井高溫生產(chǎn)井進(jìn)行相應(yīng)不壓井作業(yè)技術(shù)的研究。

關(guān)鍵詞：水平井;蒸汽驅(qū);SAGD;高溫不壓井

中圖分類號(hào)：TE377? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.061

一、概述

開展生產(chǎn)井不壓井作業(yè)工藝技術(shù)研究能解決井內(nèi)介質(zhì)為高溫條件下，不采取任何壓井措施的不壓井作業(yè)問(wèn)題。既能保證操作人員的工作安全，又防止壓井液對(duì)地層的污染。

目前國(guó)外在無(wú)污染作業(yè)方面研究盡管起步早，其工藝設(shè)備都達(dá)到了一個(gè)較高的技術(shù)水平，但只在鉆井方面應(yīng)用廣泛，在修井作業(yè)方面存在效率低、成本高、操作自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題。并且國(guó)外的不壓井技術(shù)只是停留在常溫的狀態(tài)下。

二、高溫生產(chǎn)井不壓井作業(yè)方案設(shè)計(jì)

高溫生產(chǎn)井井下屬于高溫低壓環(huán)境，生產(chǎn)時(shí)，正常生產(chǎn)井井口溫度63℃、壓力0.一、MPa，個(gè)別發(fā)生汽串的井井口溫度最高150℃、壓力最高3MPa，關(guān)井停產(chǎn)兩天時(shí)，正常生產(chǎn)井井口溫度40℃、壓力0 MPa，發(fā)生汽串的井井口溫度最高80℃、壓力最高0.5MPa。由于高溫作用，井下不可避免次生H2S氣體。在這樣的狀況下進(jìn)行不壓井作業(yè)，需要解決油套環(huán)空的動(dòng)態(tài)（靜態(tài)）密封、抽油桿起下的防噴、管內(nèi)封堵、井口防H2S、管柱降溫等工藝難題。

1.抽油桿起下工藝

由環(huán)形防噴器、卡瓦、半封閘門、全封閘門來(lái)完成抽油桿的起下。正常作業(yè)時(shí)由環(huán)形防噴器密封環(huán)空起下抽油桿，半封閘門用于起下抽油桿時(shí)緊急關(guān)井及輔助更換環(huán)形防噴器，卡瓦用于防止抽油桿上竄，全封閘門用于起完抽油桿后關(guān)井。

2.油管起下工藝

由卡瓦、全封閘板、半封閘板、圓筒密封裝置來(lái)完成油管的起下。正常作業(yè)時(shí)由圓筒密封裝置密封環(huán)空起下油管，當(dāng)需要人員接卸管柱時(shí)再關(guān)閉半封閘板，增加人員作業(yè)的安全性，半封閘板還用于起下油管時(shí)緊急關(guān)井及輔助更換圓筒密封裝置，卡瓦用于防止油管上竄，全封閘板用于起完油管后關(guān)井。

3.管內(nèi)封堵工藝

管內(nèi)封堵采取四級(jí)控制技術(shù)：

第一級(jí)：井下有井下開關(guān)的控制。起抽油桿時(shí)通過(guò)上提柱塞來(lái)關(guān)閉井下開關(guān)，完成管內(nèi)封堵。既免除了堵塞器的下入工作，又免除了抽油桿的防噴作業(yè)。

第二級(jí)：井下無(wú)井下開關(guān)或失效的控制。通過(guò)下入任意位置堵塞器完成管內(nèi)封堵。這種堵塞器既可采用鋼絲繩下入，又可采用抽油桿下入，增強(qiáng)適應(yīng)復(fù)雜井況的能力。

第三級(jí)：井下無(wú)封堵或封堵未到位的控制。采用井口卡瓦、全封閘板、圓筒密封的組合完成控制作業(yè)。這種特種工藝保證了一些特殊管柱的不壓井起下。

第四級(jí)：封堵失敗的應(yīng)急控制。搶裝懸塞，完成管內(nèi)封堵，等待進(jìn)一步處理。如果井口溫度超過(guò)60℃，無(wú)法完成搶裝旋塞，使用剪切閘板，剪斷管柱，實(shí)施關(guān)井。

4.防H2S工藝

由于高溫作用，高溫生產(chǎn)井不可避免要次生H2S氣體，所以需要采取一定的防范措施。和井筒直接接觸的所有零部件采用耐H2S材料，同時(shí)利用帶自封的閘板防噴裝置防H2S的特殊功能：利用自封皮碗和半封閘板之間的環(huán)形空間，通過(guò)循環(huán)水形成一個(gè)水流隔層，從而隔離、稀釋和攜帶H2S，保證井口作業(yè)人員不受H2S的傷害。

5.管柱降溫工藝

管柱降溫采取兩步冷卻，第一步，利用連續(xù)油管下入堵塞器，完成封堵后，在管內(nèi)建立循環(huán)進(jìn)行降溫;第二步，起管柱時(shí)，利用自封皮碗和半封閘板之間的環(huán)形空間，通過(guò)循環(huán)水在油管外進(jìn)行循環(huán)降溫。

三、高溫生產(chǎn)井不壓井作業(yè)設(shè)備研制

經(jīng)設(shè)計(jì)，高溫生產(chǎn)井不壓井作業(yè)設(shè)備包括：生產(chǎn)井井口防噴裝置、高溫生產(chǎn)井抽油桿起下防噴器、管內(nèi)封堵裝置（井下開關(guān)和堵塞器）、其它輔助裝置等。

1.生產(chǎn)井井口防噴裝置

生產(chǎn)井井口防噴裝置用于在不壓井作業(yè)過(guò)程中密封油管、套管間的環(huán)形空間，由自封皮碗、半封閘板、全封閘板、卡瓦和水循環(huán)接口等部分構(gòu)成。自封皮碗的額定壓力為3MPa，耐溫200℃;半封和全封閘板防噴裝置的額定工作壓力為14MPa，公稱通徑為Φ180mm，耐溫200℃。采用氟橡膠作為密封材料。

2.高溫生產(chǎn)井抽油桿起下防噴器

高溫生產(chǎn)井抽油桿起下防噴器用于起下抽油桿時(shí)密封抽油桿與油管間的環(huán)空。該裝置采用分體式設(shè)計(jì)，環(huán)形防噴器用于完成抽油桿的動(dòng)密封，卡瓦用于防上頂，全封半封閘閥實(shí)現(xiàn)了防噴封井作用。半封、全封閘門設(shè)置在井口上，保證了設(shè)備安裝的安全、方便。工作壓力14MP，適用溫度≤200℃。

3.管內(nèi)封堵裝置

管內(nèi)封堵裝置包括井下開關(guān)和管內(nèi)堵塞器。井下開關(guān)是蒸汽驅(qū)生產(chǎn)井專用的管內(nèi)封堵裝置，安裝在抽油泵的上方，通過(guò)泵柱塞起下自動(dòng)完成開啟和關(guān)閉油管通道。管內(nèi)堵塞器是一種通用的管內(nèi)封堵裝置，用于井下開關(guān)失效時(shí)封堵管內(nèi)通道的，是一種靠卡瓦支撐、上提中心管坐封、上提打撈頭解封、壓縮膠筒密封的管內(nèi)堵塞裝置。

4.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)方案設(shè)計(jì)及研制設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，包括：起下抽油桿試驗(yàn)、油管堵塞試驗(yàn)、起下泵管柱試驗(yàn)。

試驗(yàn)井深1451m，試驗(yàn)時(shí)最高溫度60℃，最高套壓1MPa，順利完成了一口井的不壓井檢泵試驗(yàn)，避免了壓井作業(yè)對(duì)井下溫場(chǎng)、油層的破壞。

該井共起下抽油桿322根，起下油管292根，裝置的性能良好，滿足施工要求。

四、結(jié)論

高溫生產(chǎn)井不壓井作業(yè)技術(shù)解決了生產(chǎn)井不壓井作業(yè)中的所有技術(shù)難題，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)井井口壓力<3MPa、井口溫度<150℃的技術(shù)要求。采取防噴為主、可控不壓井作業(yè)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，除了具有保護(hù)井下溫場(chǎng)、減小油層污染、節(jié)約資源、提高開采率等優(yōu)點(diǎn)外，還具有簡(jiǎn)單實(shí)用、降低作業(yè)成本、提高作業(yè)效率等優(yōu)點(diǎn)。

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（中石油遼河油田鉆采工藝研究院? 遼寧盤錦? 124010）