提高井下修井作業(yè)施工中質(zhì)量管理的對策探討

吳小亮 趙天增 朱宏業(yè)

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452

井下修井作業(yè)指的是對海上石油鉆井的運行狀態(tài)進行維護和保養(yǎng)的一種作業(yè)類型，提高井下修井作業(yè)施工質(zhì)量與施工水平，能夠有效提升油井采油量，延長油井開發(fā)壽命，推動石油化工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。相關(guān)從業(yè)者與技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明確井下修井作業(yè)的技術(shù)要求，并結(jié)合實際對修井作業(yè)方案進行優(yōu)化，實現(xiàn)其技術(shù)水平的不斷進步。

1 井下修井作業(yè)的內(nèi)容與主要特性

1.1 井下修井作業(yè)的內(nèi)容

在現(xiàn)階段的海上石油鉆井井下修井作業(yè)過程當(dāng)中，其主要內(nèi)容涵蓋以下三部分。（1）鉆井內(nèi)部的落物打撈工作。在石油鉆井開采過程中，受到施工流程、海洋環(huán)境等因素的影響，可能會造成井下落物等現(xiàn)象，而由于井下環(huán)境較為復(fù)雜，因此落物打撈的難度較大。（2）針對油井套管的修復(fù)工作。由于鉆井開采方式、作業(yè)頻次以及作業(yè)環(huán)境壓力沖擊，導(dǎo)致油井套管可能會產(chǎn)生縮徑、破裂或錯位等損壞現(xiàn)象，嚴重影響了油井的正常開采，因此需要依托井下作業(yè)手段對其進行修復(fù)。（3）側(cè)鉆開采工作。一些石油鉆井井下開采已達極限，還有些鉆井已接近報廢，通過側(cè)鉆開采，能夠接觸到新的儲量空間，拓展海上石油鉆井開采來源，使石油生產(chǎn)率得到進一步提升[1]。

1.2 井下修井作業(yè)的工作特性

1.2.1 作業(yè)流程復(fù)雜

海上平臺井下修井作業(yè)涉及到落物打撈、損壞修復(fù)以及新儲量開采等多項內(nèi)容，其工序流程較為復(fù)雜，對現(xiàn)場施工管理提出了較高的要求，一旦違反流程規(guī)范，極易導(dǎo)致安全風(fēng)險或作業(yè)質(zhì)量問題的發(fā)生。

1.2.2 作業(yè)環(huán)境惡劣

在石油鉆井井下作業(yè)過程當(dāng)中，面對著泥漿、壓裂液、原油以及有毒有害氣體的影響。同時，海浪、臺風(fēng)等自然現(xiàn)象也會給海上平臺井下作業(yè)帶來一定的威脅，其作業(yè)環(huán)境較為惡劣，不僅會影響修井作業(yè)進度，同時還會對一線作業(yè)人員的身體健康與生命安全造成一定影響。

1.2.3 問題辨識困難

海洋石油鉆井井下作業(yè)空間較為狹小，對鉆井故障問題的定位難度較大，例如在一些鉆井的修井作業(yè)過程中，需要對管柱密封性能進行檢測，但受到技術(shù)因素以及空間因素的制約，導(dǎo)致修井作業(yè)人員難以及時有效地掌握管柱壓力變化相關(guān)數(shù)據(jù)信息，阻礙了對于井下故障的辨識和定位，影響了修井作業(yè)的開展質(zhì)量以及開展水平。

2 提升井下修井作業(yè)技術(shù)水平的對策

2.1 全面梳理井下修井作業(yè)流程

為進一步提升海上平臺井下修井作業(yè)技術(shù)水平，強化修井作業(yè)質(zhì)量管理成效，在正式下井作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)針對井下修井作業(yè)流程和要求進行全面梳理，從而保障施工作業(yè)方案的可行性，使其能夠為作業(yè)人員提供更加明確的參考和依據(jù)。

2.1.1 沖砂

在石油鉆井的開采與運行過程當(dāng)中，受到環(huán)境條件、開采生產(chǎn)模式等相關(guān)因素的影響，可能會導(dǎo)致鉆井周邊水體力學(xué)狀態(tài)以及地質(zhì)條件發(fā)生一定變化，進而引發(fā)出堵砂現(xiàn)象，不僅會降低鉆井的石油開采量，嚴重時還會導(dǎo)致開采現(xiàn)場的安全事故。因此在進行井下修井作業(yè)的過程中，可采用沖砂手段對其進行針對性處置。

（1）在井下沖砂作業(yè)當(dāng)中，需要結(jié)合實際對沖砂液進行選擇。作為影響沖砂效果的關(guān)鍵性要素，在沖砂液的選擇過程當(dāng)中，應(yīng)針對其黏度、密度、價格等相關(guān)指標(biāo)進行明確，在進行沖沙作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況對沖砂液進行測試，避免實際作業(yè)當(dāng)中對油層造成損害與影響。

（2）應(yīng)合理選擇沖沙技術(shù)手段，在現(xiàn)階段石油鉆井修井作業(yè)當(dāng)中常用的沖沙方式包括沖擊力較強的正沖砂技術(shù)、攜砂能力較強的反沖沙技術(shù)、效率較高的正反沖砂技術(shù)以及較為全面的聯(lián)合沖砂技術(shù)等幾種不同類別，相關(guān)施工團隊以及技術(shù)人員可考慮海洋鉆井實際環(huán)境狀態(tài)對沖砂技術(shù)方式進行選擇，從而確保沖砂效果[2]。

最后，技術(shù)施工團隊還應(yīng)當(dāng)做好質(zhì)量管控工作。在探砂面作業(yè)時，當(dāng)沖砂工具與油層間距達到20m時，應(yīng)放緩工具下放速度，并對懸重表狀態(tài)進行監(jiān)控，當(dāng)懸重表下降時，代表工具到達砂面。在沖砂作業(yè)時，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)控制好工具與砂面之間的間距，并對出口部位的含沙量進行檢測，一般應(yīng)將含沙量閾值控制在0.1%以下。在沖砂作業(yè)完成后，還需要進行停泵觀察，并針對沖砂作業(yè)當(dāng)中的返出物進行檢驗和記錄，為后續(xù)施工作業(yè)提供參考和支持。

2.1.2 撈砂

在一些環(huán)境較為復(fù)雜，井下存在漏失層的石油鉆井當(dāng)中，往往難以采用沖砂技術(shù)進行施工作業(yè)，因此需要變更修井手段，采用負壓撈砂技術(shù)將鉆井井內(nèi)積砂進行及時打撈，從而解決鉆井開采運行過程中所面臨的堵塞問題。

（1）做好井下?lián)粕暗募夹g(shù)準(zhǔn)備工作，現(xiàn)階段海洋石油鉆井當(dāng)中所應(yīng)用到的負壓撈砂設(shè)備主要由底閥、儲砂油管、內(nèi)置防砂管、抽沙泵、動力油管等幾部分組成。因此在撈砂之前應(yīng)當(dāng)針對沉砂高度與儲砂油管的長度進行計算。具體公式為：

式中，H為儲砂油管長度，m；h1為鉆井井下堵砂面位置，m；h2為探砂面油管位置，α為系數(shù)=該深度套管面積/該深度油管面積。

其次，進行井下?lián)粕白鳂I(yè)時，應(yīng)當(dāng)將撈砂管柱進行下放，下放過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注砂面高度以及撈砂空間，避免套管變形、井下落物等現(xiàn)象對撈砂管柱的運行造成影響。

最后，應(yīng)嚴格落實井況。一般來說，井下?lián)粕凹夹g(shù)主要適用于未加入固沙劑與抑砂劑的直井內(nèi)部施工作業(yè)，因此在施工之前應(yīng)當(dāng)做好井下環(huán)境的論證與評估，避免對撈砂作業(yè)流程造成額外風(fēng)險與問題。

2.1.3 打撈

在海上石油鉆井的開采與生產(chǎn)過程當(dāng)中，會出現(xiàn)落物現(xiàn)象，影響井下生產(chǎn)安全，因此在井下修井作業(yè)的同時，需要進行落物打撈工作，將落入井下的物體進行及時打撈，減少其對正常生產(chǎn)開采活動所造成的影響[3]。在鉆井開采生產(chǎn)實踐過程當(dāng)中，常見的落物包括以油管、鉆桿和封隔器為代表的管類落物；以錄井鋼絲、電纜為代表的繩類落物以及以鉛錘、壓力計、壓輪等為代表的小件落物等等。

在正式進行井下打撈作業(yè)之前，為了有效提升打撈成功率，需要明確鉆井井下環(huán)境狀態(tài)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采取鉛模探視或視像系統(tǒng)探查等方法對井下落物的相關(guān)情況進行探視，待獲取到直觀準(zhǔn)確的井下環(huán)境狀況后對打撈方案進行設(shè)計和規(guī)劃。在進行落物打撈作業(yè)的同時，技術(shù)人員與作業(yè)團隊?wèi)?yīng)當(dāng)關(guān)注到鉆井形態(tài)、落物種類等相關(guān)信息，并采取合適的技術(shù)手段進行打撈作業(yè)，從而進一步提升打撈效率。

2.1.4 解卡

在石油鉆井生產(chǎn)作業(yè)過程中，受到操作不規(guī)范、設(shè)備部件使用壽命以及井下作業(yè)環(huán)境等因素的影響，可能會出現(xiàn)卡瓦卡鉆等現(xiàn)象，影響正常的下井作業(yè)。因此需要結(jié)合井下實際情況進行解卡作業(yè)。生產(chǎn)過程中常見的卡鉆類別主要包括封隔器卡鉆、膠皮卡鉆、套管卡鉆等，施工團隊以及技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)綜合考量井下套管運行狀態(tài)等相關(guān)要素對卡鉆現(xiàn)象進行及時處理，避免其對于卡鉆造成的影響。

2.1.5 檢泵

在海上石油鉆井的開采過程當(dāng)中，對電泵井故障進行及時檢查、維修同樣也是井下修井作業(yè)當(dāng)中的重要組成部分。技術(shù)人員應(yīng)充分明確檢泵作業(yè)相關(guān)流程和要求，保障檢泵順利開展。

（1）在檢泵工作開展過程中，需要針對電泵井故障形態(tài)以及故障類別做出分析，按照控制柜等機件設(shè)備所反饋的相關(guān)信息對故障進行定位，從而保障檢泵方案的針對性?，F(xiàn)階段海上平臺電泵井控制柜當(dāng)中所報送的故障類別主要包括過載停機、欠載停機、停電停機、手動停機以及控制屏故障停機等，技術(shù)人員與修井工程師應(yīng)及時對電泵井故障類別給出判斷分析報告，并由油藏組、修井技術(shù)人員等對修井設(shè)計進行研究，由監(jiān)督處對修井檢泵方案進行審查，保障檢泵工作的順利開展。

（2）在檢泵作業(yè)開始前，需要針對海上平臺閥門、吊車、修井機等設(shè)施設(shè)備的運行情況進行檢驗與測試，確保其運行過程的安全可靠，同時按照檢泵作業(yè)技術(shù)要求分別進行試壓作業(yè)、鋼絲作業(yè)以及洗井作業(yè)，并對洗井液量、洗井液類型、工作液總量等關(guān)鍵性參數(shù)進行記錄。

（3）對原井電泵管柱進行啟出，并下新的生產(chǎn)管柱。修井技術(shù)人員應(yīng)始終對指重表的讀數(shù)進行觀察，對作業(yè)過程中的阻卡情況與漏失現(xiàn)象進行及時控制，減少其對修井作業(yè)造成的影響，保障修井質(zhì)量。

2.2 合理選定修井技術(shù)手段

除了明確石油鉆井井下修井作業(yè)流程和環(huán)節(jié)外，相關(guān)施工人情況針

員以及技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)注意到，油井所在海域海況與海洋地質(zhì)環(huán)境各不相同，開采生產(chǎn)過程當(dāng)中的故障狀態(tài)以及故障類別也可能會展現(xiàn)出一定的差異，因此有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合井下實際情況對修井技術(shù)手段進行合理選擇，從而保障井下修井作業(yè)效果。

2.2.1 套管整形技術(shù)

受到海洋地質(zhì)條件變化以及石油鉆井生產(chǎn)模式等因素的影響和沖擊，導(dǎo)致鉆井套管當(dāng)中可能存在縮徑、彎曲、變形、泄露或錯位等現(xiàn)象，給石油鉆井的開采和生產(chǎn)工作造成了嚴重威脅，因此技術(shù)人員以及施工人員應(yīng)做好鉆井修復(fù)工作，保障鉆井的順利開采。

（1）爆炸整形技術(shù)，受到石油儲層內(nèi)部巖土結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及壓力表現(xiàn)情況的影響，為了更好地解決縮徑情況給鉆井開采帶來的風(fēng)險，提升鉆井開采效率，技術(shù)人員以及施工團隊可依托炸藥爆炸過程當(dāng)中所產(chǎn)生的沖擊力使套管縮徑部位得到充分膨脹，使其能夠達到套管整形要求以及整形目標(biāo)。受到爆炸整形技術(shù)應(yīng)用模式以及流程特點等因素的影響，這一技術(shù)方法在海上石油鉆井修井作業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用最為普遍，Φ139.7mm套管變形部位最小直徑應(yīng)≥90mm，Φ177.8mm套管變形部位最小直徑應(yīng)≥108mm。

（2）機械整形技術(shù)，有關(guān)施工作業(yè)團隊以及技術(shù)人員可依托鉆柱與下?lián)羝髟阢@井套管當(dāng)中的運動沖擊力實現(xiàn)對變形部位的有效整形，這種整形方式以及整形技術(shù)主要適用于直井或角度偏小的斜井當(dāng)中，其中51/2"套管整形范圍在Φ90-122之間，7"套管整形范圍在Φ138-160之間。

（4）液壓整形技術(shù)，其主要依托由錨定器、活塞、整形頭等部件組成的液壓整形器針對生產(chǎn)過程當(dāng)中出現(xiàn)變形現(xiàn)象的套管進行整形和處理，從而有效克服液缸所帶來的作用力，進而實現(xiàn)套管修復(fù)目標(biāo)[4]。這一修復(fù)整形方法對于鉆井的形態(tài)與斜角要求不高，51/2”套管整形范圍在Φ90～122mm之間，7"套管整形范圍在Φ138～160之間。

2.2.2 套管補貼技術(shù)

在一些海洋石油鉆井的套管受損故障中，井內(nèi)密封性可能會發(fā)生下降，其管壁強度也將發(fā)生相應(yīng)的變化，影響了鉆井井下的持續(xù)性開采和生產(chǎn)。因此為了進一步改善修井作業(yè)過后鉆井套管的運行狀態(tài)，使石油鉆井的開采與生產(chǎn)更具持續(xù)性，相關(guān)施工團隊以及技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)采用油管或鉆桿等工具將膨脹管套進行下放，并在鉆井套管變形部位進行及時處理，使其能夠在套管變形受損的部位形成更加良好的密封形態(tài)，同時還能實現(xiàn)對套管變形部位的直觀標(biāo)定，減少后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)過程當(dāng)中產(chǎn)生的風(fēng)險。采用套管補貼技術(shù)對鉆井套管進行進一步處理，能夠獲取到更加充分的管徑通路，同時提升了鉆井套管的環(huán)境適應(yīng)能力與抗壓強度，使其能夠在海洋石油開采作業(yè)當(dāng)中發(fā)揮出更加積極的作用。通常來說，套管補貼技術(shù)主要適用于螺紋密封失效、封堵誤射以及錯斷等形態(tài)的鉆井當(dāng)中。

2.2.3 其他修井技術(shù)

除了上述修井技術(shù)之外，還包括腐蝕套管加固、套管接箍等相關(guān)修井技術(shù)手段，能夠有效解決長期開采運行過程中海上石油鉆井面臨的套管損壞現(xiàn)象，對提升油井產(chǎn)能具有關(guān)鍵性作用。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)階段的海洋石油勘探與開發(fā)領(lǐng)域當(dāng)中，加強井下修井作業(yè)的質(zhì)量管理工作具有重要意義。相關(guān)施工團隊與技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分明確鉆井與套管的運行狀態(tài)，同時采取合理手段對故障損壞部位進行處理，使其能夠為海洋石油生產(chǎn)做出更加充分的貢獻。