带压作业.doc

开展带压作业，提高油水井开发效益东辛采油厂特种作业项目部 张洪波摘要：概述了带压作业技术的目的和意义，对国内外带压作业技术发展现状进行了调研，分析比较了国内外各种带压技术及设备的优缺点，并举例分析了东辛采油厂特种作业项目部带压作业的整体运行效果，并根据目前存在的问题，提出下一步措施和研究方向。关键词：带压作业 意义 设备 技术随着油气田开发的进一步深入，油田油水井检修越来越频繁。常规作业一般都采用高密度压井液压井或放喷手段将井压力降低后进行作业。高密度压井液压井不仅成本高、时间长，而且会堵塞地下油水通道，影响采油产量和注水效果。如果采用放喷降压，不但会大量降低地层能量，给后续生产带来不可估量的损失，同时也会造成大量的环境污染。而带压作业技术在在油水井检修中有独特的优势。一、研究推广带压作业的目的和意义带压作业是指在保持井筒内一定压力，不压(洗)井、不放压的情况下进行起下管柱，实施增产措施的一种先进的井下作业技术。对于油井而言，带压作业最大优点在于它可以保护和维持地层的原始产能，避免对油层的污染、减少酸化、压裂等增产措施的次数，为油气田的长期开发和稳定增产提供良好的条件。对高压油水井而言，作业前不需要停注放压，可以缩短施工周期；省去常规作业所需压井液及其地面施工设备的费用；减少污染，保护环境。研究推广带压作业技术对于胜利油田来说具有重要的意义。2008年胜利油田统计调查水井6697口，其中因有溢流影响作业井数1921口，占到28.68%；放溢流时间大于30天的井907口，占到13.54%，共计影响日注水平45350,占日注水平的8.03%。按照水井平均放溢流量为3000、放溢流平均时间30天计算，全年因溢流造成的环保、排污等费用就超过3000万元。对于自喷井来说，大部分上作业前需先用压井液压井，不仅造成地面设备和人力物力的浪费，还大大降低了油井地层产能。2009年胜利油田统计调查自喷井211口，压井作业后产量下降的有158口，产量下降大于30%的占到44口，压井作业后停止自喷17口，压井后产能损失平均为20%，年损失产能5万余吨。如不压井需等待油井停喷后上作业转抽。目前自喷转抽等待井数为150口，等待时间平均为90天，长的达到1年以上。胜利油田目前需要带压作业的井有2341口，其中措施井320口，自喷井211口，水井1810口。每年约有400口油井实施压裂增产措施，其中部分油井产能具有间喷能力。若采用常规压井作业会造成油层污染，降低供液能力，使其失去自喷能力。例如现河采油厂一矿2006年共计实施压裂措施28口井，有20口井间喷生产，有13口井产量小于3，因井口有压力不能进行转抽作业，若采用带压作业施工，可最大限度地提高油井产量。带压作业的推广应用对于东辛采油厂进一步发掘老区潜力、提高原油产量也将起到巨大的作用。东辛采油厂管辖着东辛、永安、广利、新立村、盐家等五个油田，日常开油井1600口左右，开注水井约730口。带压作业技术可以应用在高压低渗类型的营11、营72及营6等沙三断块以及油气比较高的盐家油田沙三、沙四断块、永安油田的沙二断块等。据不完全统计，每年需要压井或通过放溢流可上作业的水井约220口，井内有压力需要进行带压作业的油气井约110口，施工需要带压作业的井总计约340口左右。二、国内外发展现状 与传统的作业施工工艺相比，带压作业主要需要解决两方面的难题：一是在施工作业过程中，实现油、套管环形空间动态密封及油管的内部堵塞；二是在起下油管过程中，克服井内压力对油管的上顶力，实现安全无污染带压起出或下放油管。国内外专家学者历经近百年的研究与探索，逐渐形成了一套安全可靠精细环保的带压作业工艺技术。1、国外发展现状国外带压作业技术发展较早。1929年Herbert C.Otis第一次提出了带压作业这一思想，并利用一静一动双反向卡瓦组支撑油管，通过钢丝绳和绞车控制油管升降实现辅助钻机带压起下管柱作业。后又出现通过链条加压的带压作业装置。此类设备操作复杂，需要与钻机配合使用，安全性较差，现已淘汰。1960 年Cicero C.Brown 发明了液压带压作业设备用于油管升降，由此，带压作业机可以成为独立于钻机或修井机的一套完整系统，此项发明也为带压作业技术的进一步发展奠定了基础。1981年VC Controlled Pressure Services LTD. 设计出车载液压带压作业机，此项创新使带压作业机具有高机动性。早期出现的液压带压修井机由于设备能力有限，主要用于小直径油管的带压作业。20世纪70年代以后，液压带压修井设备有了很大的发展，在作业的速度、效率、适应性和作业能力方面都有很大提高。通过在油田的大量应用证实，液压带压修井机已逐渐成为重要的生产工具。目前,国外带压作业装置最高提升力达2669KN,最大下推力1157KN, 作业井最高压力达140MPa。总体来看，目前国外技术比较成熟，90%的高压油气井实施带压作业，每年作业15000井次，产生的综合效益是带压作业成本的3-5倍。但是存在不适合分层注水管柱带压作业、不能起下分段封堵管柱、操作平台高的缺点。同时由于国外油气水井油管底部都安装有循环开关阀，因此，作业前不需要进行油管内堵塞，只要利用加压，将底阀关闭即可作业。我国油田井下油管底部通常没有安装循环开关底阀，带压作业前必须下油管内堵塞器，因此，带压作业前必须先进行油管内堵塞作业。2、国内发展现状我国开展带压作业装置研究起步较晚。从50年代开始，先后有大庆、四川、胜利、中石油勘探院、吉林、华北、辽河、通化和阜新等油田及厂家对该技术组织进行了实验研究。除大庆、吉林、四川、辽河和通化5家单位进入了现场实验应用外，其余都止步在图纸或室内实验阶段。目前带压装置经过发展，密封压力由最初的4 MPa发展到现阶段的14MPa。加载方式除大庆的为钢丝绳外，其余的都为液压式。结构形式除大庆、通化为独立式外，其余的均为车载或橇装。自2000年开始,先后有华北、大庆和辽河等油田组织开展了带压作业技术应用，共开展了1000多井次带压作业实验，取得初步效果。但由于作业平台高（5.5米以上）、起下工具串的长度小（1.6米）、防喷器密封压力低、寿命低、密封件更换麻烦、固定卡管器安全性差等设备原因，及国内管串结构复杂需要分段堵塞、井口需要多级动密封、油管封堵技术不配套等技术原因,造成设备配套成本高、管柱堵塞和施工难度大，难以大量推广应用。辽河油田2001年研制出第一套具有自主知识产权的液压带压作业装置。截止到2008年底，共带压作业施工1958口井。2007年4月，胜利油田河口采油厂引进一台通化产的THS5420TXJ型修井机，从设备结构、封井装置上可以实现带压作业，到目前为止修井5口。2009年, 胜利油田纯梁采油厂应用供应方圆公司和采油研究院研制的带压作业装置,与四机厂生产的XJ250修井机配套先后进行了15口井带压作业施工。2008年8月,胜利采油厂应用采油研究院研制的带压作业装置和孚瑞特改造的21米80吨井架，与通井机配套先后进行了六口井施工。三、带压作业技术概述带压作业技术包括带压作业设备和带压作业工艺两部分。1、带压作业设备简介带压作业修井设备：东辛特种作业项目部配备了两套带压作业设备，包括：采油院生产的带压作业井口装置两套，南阳二机厂生产的XJ-250修井机一台，胜利孚瑞特生产的40T修井机一台，采取分体配套使用。XJ-250修井机技术参数（南阳二机石油装备有限公司）：整机质量：32000kg 外形尺寸：13000*2900*3880mm小修深度：3200 m 大修深度：2000m井架高度：21m最大载荷：700KN游车大钩型号：YG70最大载荷：675KN（3*4）发动机型号：康明斯 ISLe340功率：250KW传动箱型号：BY300最大净输入扭矩：1532KN.m分动箱型号：FD100B最大输出扭矩：10KN.m角传动箱型号：JX70A最大输出扭矩：7KN.m绞车型号：JC14快绳最大拉力 ： 140kN刹车毂直径宽度：970210mm40T修井机（胜利孚瑞特）整机质量:29000kg 外形尺寸：12070*3080*3950mm小修深度：2600m 功率：225KW井架高度：18m最大载荷：675KN游车大钩型号：YG70最大载荷：675KN（3*4）发动机型号：WD615.68GA快绳最大拉力 ： 112.5kN最大输出扭矩：7KN.m最大输出扭矩：5500N.m刹车毂直径宽度：965260mm带压作业装置：以胜利采油院研制的DYZJ21-08带压作业装置为例：其高度为2.0-2.7米（自井口四通法兰至上工作台），液压起升高度0-1.5米。静密封压力21MPa，动密封压力7MPa 。带压作业能力为10，加压能力300kN，操纵装置安装在操作平台上，主要由由以下四个系统组成：1、密封防喷系统：由半、全封防喷器、球形防喷器、自封等组成。2、加载控制系统：由液压缸、固定卡管器、游动卡管器、加载横梁等组成。3、液压控制系统：由液压站、控制柜及保压装置等组成。4、工作台系统：由工作台架、梯子、逃生滑道、废液漏斗等组成。2 带压作业工艺过程堵塞技术：带压作业施工前要进行投堵，以达到密封油管，实现带压作业施工。根据堵塞方式不同将油管内堵塞工具分为两种：一种是机械堵塞工具，胜利油田主要使用油管堵塞器、泵下和尾筛管堵塞器和底筛球堵塞器。(1)油管堵塞器利用液压坐封原理，优点是外径小，可选择重力投送或钢丝投捞车投送，安全性高，适合于各类原井管柱堵塞。缺点：是坐封精度低，投送深度浅时密封压力低。(2)泵下和尾筛管堵塞器结构和工艺较为简单，投堵后成为管柱的组成部分，免捞出，安全性高，适合自喷转抽完井管柱的堵塞。(3)底筛球堵塞器结构和工艺简单，投堵后成为管柱的组成部分，免捞出，同时有堵塞、筛管和底球三个功能，适合分层注水完井管柱的底部堵塞。另一种是化学式堵塞。此堵塞方法为在机械堵塞工具不能到达预定位置或无法实现堵塞时，运用一定量的砂子，树脂，固化剂等配成堵剂对油管或工具进行堵塞，现已经完成室内实验。起下管柱：投堵成功后，提油管时，游动卡管器夹紧管柱，液压缸举升，固定卡管器夹紧管柱，游动卡管器松开，液压缸下行，游动卡管器再夹紧管柱，重复以上过程。当井内管柱比较重，井内的压力不足以使管柱上顶时，用作业大钩起下管柱。当井内管柱比较轻，井内的压力使管柱上顶时，用加压装置起下管柱。当正常起下油管时，用井口自封密封环空。若需要更换自封芯子或停工休息，关闭半封封住环空。当起工具时，将工具提到防喷管内，关闭球型防喷器密封环空，拆下自封芯子，起出工具。当最后一根油管过全封后，关闭全封防喷器，封柱井口。四、带压作业技术应用实例 2009年3月15日，东辛采油厂特种作业项目部带压作业队开始组建,在第一口带压作业井辛24-4井, 一边进行设备、工具配套，一边对职工进行技术培训，截止到2009年11月2日，共完成50口带压作业井。通过对带压作业施工后的井进行跟踪回访，除去两口井因地层因素高含水无效果外其他均明显的提高了注水和产油能力，目前已累计日增注1571立方米，日增油71.7吨。下面就带压作业施工中的几个典型实例进行分析：（1）不使用压井液，减少油气层的伤害例：辛160斜1井是一口3年未作业的水井，但该井经地质分析，地层压力恢复较好，有油气产能，决定下泵转抽，作业12队4月份上动力后，放喷压力一直不降，不得以撤动力。带压作业队实施油管投堵后，在套管压力0.8MPa的情况下带压提出原井管柱，在泵下接堵塞器，完井后日产液7.2方、日产油6.8吨。增油效果显著。因该井没有用压井液压井，油层保持了原有渗流通道畅通，使该井实施水改抽成功，截止目前该井累计增油408吨。（2）提高井控安全系数营52井是2008年9月13日射孔后自喷生产井，含气量大，日产油1.8吨。到2009年3月底，由于有套管结蜡和油层出砂将射孔孔眼堵塞后停喷，4月1日作业24队上修作业，到4月5日先后压井4次，提出原井射孔管48根后，因井口压力大，考虑该井周边是钻前办公场所和家属区，普通作业施工风险大难以控制井喷险情，撤动力，停止修井作业。带压作业队4月8日上修后，综合考虑了井控 、安全、环保、工程四个方面的问题,先对井内油管进行了38mm连续小油管清蜡冲砂工作，清蜡冲砂结束后安装带压设备，提原井管柱，在起出原井管柱7根后，井内压力上升到4MPa，先后进行了3次投堵，带压起出全部管柱和射孔枪。然后带压下入刮蜡管柱，探冲刮蜡至原井水泥塞面1640米处。完成井筒的准备工作后，按设计要求在泵下接好堵塞器下入D56mm泵至1400米，座悬挂器封闭套管环空，继续下抽油杆、探泵后装井口打压开抽交井，日产油18.6吨。由于该井没有采取固相压井液压井冲砂，有效地避免了油层污染，保持了油层良好的渗透率，增油效果显著。（3）解决有些水井放溢流困难，无法作业施工难题永12更8井是东辛采油五矿在永12断块部署的一口重要的单元注水井，日配注水量达600方，同时对应永12侧1、永12侧19B、永12平18、永12-7和永12-51五口抽油井同层注水。由于配注任务紧而且井口有压力，所以该井自2005至今4年未上作业。带压作业队上修前井口压力为4MPa，在对其原井管柱680米处投堵成功后，上修时套管压力1.5Mpa。利用带压作业技术，仅用两天时间就完成了带压检管施工任务，省去了了放喷压井工序，大大降低了施工周期。同时由于采用了带压作业，防止了油层因压力激动出砂，避免了冲砂作业，杜绝了压井液对油层的污染。目前该井日注水660方，为保持永12断块的地层压力和提高整体采收率作出了积极的贡献。永80-4井作业前日产液30方，含水100%，是东辛五矿一口注采调整井，该井2008年10月实施转注作业，因放喷两天压井不成功，撤动力。由于停产半年加上井内液体矿化度很高，造成井口憋压腐蚀，大四通刺漏，造成井场污染严重。4月26日带压作业队上修,井口压力1.2MPa，按设计要求带压起出原井管、杆后,又实施了带压打捞、冲砂、通井和带压油管输送射孔,最后下入底部堵塞器和封隔器、配水器，装井口，试注合格交井。该井施工过程中没有使用压井液压井，避免了油层污染。目前该井按配注要求日注水170方，完成对周边油井永1-28和永1-25沙三中区块及永63-25沙二11的合理配注，有效地提高了几口井的产能和原油采收率。该井的带压作业施工节约压井费用约7200元，同时消除了因井口渗漏造成的环境污染问题。（4）解决“大环空井”施工作业的难题埋藏较深沙三、沙四断块上的井，如辛176、盐22和丰深10等井。套管大多是两级组合（244.5mm*139.7mm），在244.5mm大套管和D73mm油管组合的井筒中压井特别困难，易造成循环间断，脱气不净和洗井不彻底，在施工中途反复压井，延长了施工周期，甚至无法正常施工。3000多米压井液对地层严重污染，导致油井产量下降。丰15斜1B井于2008年11月30日新投施工时,对沙三层(3057.6-3065.7)无电缆射孔后自喷日产油10T，2009年6月因油管结蜡堵塞产量下降,6月16日到19日带压作业队利用带压作业设备,成功实施了自喷下泵工艺,完井后，日产油34.1T。采用带压作业工艺，可以有效解决这类大套管施工作业的难题，更好的保护油层，不影响单井产能。目前东辛特种作业项目部共完成带压作业井50口，具体如下：带压作业施工油井(11口)序号井号（油）措施内容井口最高压力(Mpa）前期产液量（m3）前期产油量（t）目前产液量（m3）目前产油量（t）效果评价1营52自喷转抽319.21.821.518.9效果显著2辛160斜1水井转抽1007.56.6效果明显3永3侧52自喷转抽1.3200100.50高含水4辛68-38硼中子测井41000待落实5丰15斜1B自喷下泵补孔4.51034效果显著6莱36斜更35自喷转抽0.500待落实7莱113自喷转抽11216效果明显8樊162-1自喷转抽51020效果明显9辛176斜11自喷转抽待落实10永3侧72自喷转抽待落实11营47斜9自喷转抽正干合计33.8T105.5T增油71.7T带压作业施工水井(39口)序号井号（水）措施内容井口最高压力(Mpa）前期注水量（m3）前期产液量（m3）目前注水量（m3）效果评价1辛24-4检管0.500由于地层原因无效果2辛68斜60检探0.525108注水能力明显提高3辛6斜23检管1.1037注水能力明显提高4辛73-5检管0.9096注水能力明显提高5永80-4转注1.2015t170转注效果明显6辛68-27水井调配0.9015效果明显7辛68-49检管换封0.82737有所提高8永12更8检管0.9578662有所提高9永3-152检管1.9022有所提高10辛17斜更5补孔0.950146效果明显11辛34-1检管4060效果明显12辛34-25检管1.2080效果明显13营66-36检管6.51010一般14营93斜2检管 280108有所提高15辛161斜13酸化20待落实16营66更1检管酸化57083有所提高17永921-4检管0.5027效果明显18盐18-6检管 0.80110效果明显19辛68更28酸化12660效果明显20永54-3检管换封0.5290300有所提高21永42-7检管换封0.5120152效果明显22永42-5检管0.2040效果明显23永101-15检管换封351115效果明显24辛69-2检管换封4300460效果明显25营13-76检管换封0.2172177有所提高26辛17-13检管换封0.2150150维持注水、套管坏27辛131-8补孔合注0.8150170有所提高28辛14斜93检探0.3095效果明显29辛47-47检管换封1.24045有所提高30辛101检管0.30150效果明显31营66-21检管1.500因原井落物，无法实施工艺32辛176斜6酸化0.3150150达到配注要求33营66-39检探0.51540效果明显34辛112-斜5检管0.20待落实35营14-21检探1.30待落实36永3-108补孔0.7待落实37辛6斜73酸化待落实38永51斜2封井待落实39永925-1补孔待落实合计2304387515