帶壓作業(yè)技術(shù)在套管增產(chǎn)井的應(yīng)用

徐煜東，鄭波，袁健，王全(川慶鉆探工程試修公司試修公司，四川 成都 610051)

1 帶壓作業(yè)技術(shù)簡介

帶壓設(shè)備在國外發(fā)展已比較成熟，最高提升力可達(dá)2 669 kN，最大下推力達(dá)1 157 kN，行程多以3 m左右為主，最高作業(yè)井壓可達(dá)140 MPa。當(dāng)前，北美地區(qū)的氣井普遍采用帶壓作業(yè)技術(shù)，每年帶壓作業(yè)超過5 000井次，推廣應(yīng)用率達(dá)到了90%以上(大部分為帶壓完井)，為油田公司帶來了巨大經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。2000年以后我國引入了工作壓力在35 MPa的液壓式帶壓作業(yè)機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，現(xiàn)可實現(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。公司于2014年引入235 K帶壓作業(yè)機(jī)1臺，現(xiàn)已完成4口井的作業(yè)[1]。

其核心工藝技術(shù)涉及三個方面——“兩控一防”：(1)油套環(huán)空壓力控制：利用液動防噴器組動態(tài)密封油套環(huán)空，即環(huán)形防噴器、雙閘板防噴器等，有效控制油套環(huán)空壓力，防止流體由環(huán)空噴出。(2)油管內(nèi)壓力控制：利用油管堵塞器、井下開關(guān)、液體橋塞等封堵油管內(nèi)腔，防止流體由管內(nèi)噴出。(3)防止管柱在井內(nèi)壓力作用下上竄：利用液缸對管柱施加下壓力，平衡管柱所受上頂力，防止在“輕管柱”狀態(tài)下飛出井內(nèi)。

帶壓作業(yè)施工基本步驟如圖1所示。

圖1 帶壓作業(yè)施工基本步驟

2 帶壓作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)

帶壓作業(yè)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)主要由井控密封系統(tǒng)、加壓舉升裝置、油管堵塞裝置和相關(guān)配套設(shè)備組成。

(1)井控密封系統(tǒng)主要由環(huán)形防噴器、帶升高短節(jié)的雙閘板防噴器、安全防噴器及剪切防噴器等組成，有效實現(xiàn)環(huán)形空間的密封，保證起下管柱過程中井內(nèi)流體不能從油套環(huán)空噴出。井控密封系統(tǒng)配有平衡泄壓裝置，在壓力10 MPa左右起下管柱需要倒換閘板過油管節(jié)箍，有效避免了閘板芯子上下壓力不平衡開關(guān)時閘板對芯子的沖刷損壞。防噴器等級為180 mm-70 MPa。

(2)加壓舉升裝置主要由4根液壓缸、移動卡瓦組、固定卡瓦組及連接固定部件等組成，下部與防噴器組連接，通過液壓缸推動移動卡瓦組上下移動，配合固定卡瓦組夾持作用，可有效實現(xiàn)管柱在井口帶壓時的起下操作。加壓舉升裝置最大舉升力104 t，最大下壓力53.4 t，液壓缸行程3 m，卡瓦夾持管徑范圍60.3～114.3 mm。

(3) 油管堵塞裝置主要由密封皮碗、單向閥、錨定卡瓦等組成，利用卡瓦固定，皮碗密封，起到堵塞管內(nèi)通道，使井內(nèi)高壓流體不能通過管內(nèi)噴出地面的作用。235 K帶壓作業(yè)機(jī)目前施工的3井次井口帶壓下完井油管的井，通過管尾連接盲堵實現(xiàn)堵塞管內(nèi)的目的。

(4) 配套設(shè)備與主要裝置協(xié)同工作，保證帶壓作業(yè)設(shè)備整體運行，主要包括液壓控制系統(tǒng)、帶壓作業(yè)智能系統(tǒng)、桅桿、絞車等設(shè)備。智能系統(tǒng)在“輕管柱”情況下，兩副防頂卡瓦相互鎖定，不能同時處于打開狀態(tài)，有效避免了管柱飛出。

3 帶壓作業(yè)技術(shù)特點

(1)作業(yè)過程可以允許井口有壓力，不必壓井；

(2)不需要壓井液，從而減少作業(yè)費用；

(3)消除了壓井液對儲層的傷害的危險；

(4)小型化，減少占地面積，移動性好，設(shè)備快速裝拆；

(5)減少了總成本；

(6)作業(yè)時，油氣井依然可以生產(chǎn)；

(7)多用途，設(shè)備具有轉(zhuǎn)盤，因此可以進(jìn)行鉆/磨作業(yè)。

4 風(fēng)險分析及控制措施

(1)帶壓作業(yè)通過內(nèi)堵塞器封閉管內(nèi)空間，如果內(nèi)堵失效天然氣會從管內(nèi)直接噴出，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。檢查安裝堵塞器后，必須對堵塞器及油管試壓至設(shè)計壓力，檢查油管及堵塞器有無泄漏情況。未作業(yè)時，安裝大通徑旋塞閥及考克、壓力表，以便檢查管內(nèi)是否起壓。

(2)帶壓作業(yè)通過膠芯封閉環(huán)形空間，如果膠芯失效天然氣會從環(huán)形空間噴出，因此要合理保管好備用膠芯，作業(yè)前必須對膠芯進(jìn)行檢查，更換膠芯后試壓應(yīng)合格，掌握膠芯對管柱有效工作長度的規(guī)律并及時更換。更換時務(wù)必關(guān)閉下部安全防噴器，卸掉上部壓力。

(3)因通過卡瓦組夾持管柱起下操作，卡瓦磨損或牙槽內(nèi)擠滿雜質(zhì)、卡瓦倒換失誤均會使夾持管柱失效，導(dǎo)致管柱飛出落井情況發(fā)生。因此每次作業(yè)前必須清洗卡瓦塊，檢查卡瓦牙磨損情況，操作時安裝好智能系統(tǒng)及一人操作一人監(jiān)護(hù)方式，防止誤操作致使管柱飛出落井。及時告知操作人員“中和點”位置，以便倒換卡瓦組。

(4)因操作平臺距地面12 m左右，上重下輕，必須采用地繃?yán)K牽引固定，避免搖晃損壞井口。操作人員與地面人員溝通不便，采用對講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系響應(yīng)。

5 帶壓作業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況

從保護(hù)地層壓力、消除地層污染、節(jié)約排液時間的角度出發(fā)，對XX油田套管加砂增產(chǎn)井實施了帶壓下完井油管作業(yè)。

YSXX井為龍馬溪組套管加砂壓裂，該井注入地層凈液量2 733.48 m3，3月12日—3月18日開套管閥門經(jīng)2 mm油嘴排液118.0 m3(返排率4%)，井口壓力8.4 MPa。3月19日—3月28日帶壓下完井油管。施工工序為：安裝帶壓作業(yè)機(jī)、防噴器試壓、連接盲堵試壓、下油管、送掛坐掛驗封、拆帶壓作業(yè)機(jī)、裝采油樹、油管內(nèi)憋壓打掉盲堵、關(guān)套開油排液。帶壓作業(yè)施工期間邊作業(yè)邊套管排液，至28日累計排液215.2 m3(返排率7.3%)。據(jù)測算，與常規(guī)作業(yè)相比，縮短排液時間25天以上，提前了投產(chǎn)時間，未進(jìn)行常規(guī)壓井作業(yè)有效保護(hù)了地層。本次作業(yè)因套管頭偏斜高度達(dá)5.8 mm，導(dǎo)致下73 mm油管過程中直臺階油管節(jié)箍與套管掛臺階碰撞嚴(yán)重，通過多種方式仍然未能解決。后經(jīng)連續(xù)油管沖砂，更換下60.3 mm完井油管，碰撞仍然有發(fā)生。帶壓作業(yè)機(jī)因在“輕管柱”時需要加壓下放，當(dāng)節(jié)箍與套管頭遇阻時，無支撐長度過大，極易導(dǎo)致管柱被壓彎壓斷。要求每次過節(jié)箍位置時必須緩慢下放通過，觀察好下壓力變化情況，嚴(yán)禁遇阻超過2 T。帶壓作業(yè)油管被壓彎圖片如圖2所示。

圖2 帶壓作業(yè)油管被壓彎圖

J102井龍馬溪組加砂壓裂注入地層液量3 343.5 m3，1月27日—2月2日 開 套 管 閥 門 經(jīng)4 mm油 嘴 排 液1 019.4 m3(返排率28.19%)，井口壓力2.7 MPa。2月3日—2月6日帶壓下完井油管。施工工序為：安裝帶壓作業(yè)機(jī)、防噴器試壓、連接盲堵試壓、下油管、送掛坐掛驗封、拆帶壓作業(yè)機(jī)、裝采油樹、油管內(nèi)憋壓打掉盲堵、關(guān)套開油排液。帶壓作業(yè)施工期間邊作業(yè)邊套管排液，至6日累計排液1 151.0 m3(返排率32.89%)。據(jù)測算，與常規(guī)作業(yè)相比，縮短排液時間19天以上，提前了投產(chǎn)時間，未進(jìn)行常規(guī)壓井作業(yè)有效保護(hù)了地層。本次作業(yè)過程中，通過關(guān)閉環(huán)形防噴器來實現(xiàn)下油管作業(yè)，施工中期出現(xiàn)了環(huán)形密封不嚴(yán)的情況，通過適當(dāng)調(diào)高供油壓力，達(dá)到了完全密封的效果。如果防噴器組密封失效或需更換環(huán)形防噴器膠芯，可以通過座油管掛的方式來密封環(huán)形空間。本井作業(yè)中還出現(xiàn)了卡瓦組載荷轉(zhuǎn)移過程中銹蝕油管的鐵銹進(jìn)入牙槽內(nèi)，導(dǎo)致卡瓦不能夾持住油管的情況發(fā)生，后經(jīng)過清潔牙槽避免了油管飛出或落井[2]。

6 結(jié)論與建議

(1)帶壓作業(yè)在套管增產(chǎn)井可以邊排液邊下完井油管作業(yè)，有效節(jié)約了施工時間。

(2)帶壓作業(yè)不需要壓井工序，節(jié)約了施工成本及有效保護(hù)了壓井液對地層的損害。

(3)帶壓作業(yè)下完井管柱采用了管尾帶盲堵實現(xiàn)管內(nèi)密封，但施工完后需要憋掉盲堵溝通油套，盲堵會掉落一塊到井底，建議采用可溶材料或易損陶瓷材料。

(4)帶壓作業(yè)過大直徑工具(油管掛)平衡泄壓時，需觀察好懸重表或下壓表變化，按3.45 MPa逐級操作，避免形成密封導(dǎo)致管柱飛出、頂彎管柱、拉斷管柱等事故。

(5)加強(qiáng)設(shè)備運行中的檢查，特別是密封系統(tǒng)、舉升下壓系統(tǒng)，避免管柱密封失效和管柱打滑。