带压作业工艺配套技术的研究应用

1、文南油田不压井作业配套技术的研究与应用PAGE - PAGE 10 -文南油田不压井作业配套技术的研究与应用摘要：针对作业施工过程中油井储层污染严重、水井放压周期长、高压低渗井作业清洁安全生产得不到保障，已影响油田开发效益等问题，依据工艺技术现状及不同施工过程需要，开展了不压井作业配套技术研究应用，推广应用了套管堵塞器、油管堵塞器、防喷抽油泵、抽油杆防喷器、井口四通密封器、内封堵喇叭口等不压井作业配套工具，并起草了不压井作业操作规程。通过工具配套与工艺优化，不压井作业水平得到了进一步提高，有效实现了各种工况下的不压井、不冒喷作业，同时研究出的技术也可在常规作业施工过程中应用。主题词：不压井防喷

2、堵塞 效益1、概述文南油田属于异常高压、高温、高气油比、低渗透、高饱和压力的复杂断块油气藏。其特殊的油藏特点决定了储层保护工作的难度和井控工作的难度。具体表现为常规作业施工过程中储层污染较严重、注水井放压周期长、高压低渗地层作业时清洁安全生产保障措施难度大等，已影响了油田开发效益。据资料统计，每次压井可造成20的产量损失。统计文南油田2009年因洗井或压井作业，造成油井产量较大幅度下降14口井，初期影响日产油量35t，年累计影响油量2259t。注水井作业前放压102口，放压时间平均29.1天，累计放溢流量达12.41231043，占年注水量4311043的2.9%，平均单井放溢流量达12173

3、。影响油井见效井数25口，影响油井日产油41t，影响油井累产油3376t，作业后还需恢复相应注水量才能恢复关井前地层压力和存水率，相当于全年有近251043注水量是无效注水。按文南油田2009年平均注水单价19.9元/方浪费成本约494万元。因此，迫切需要不压井作业，解决作业施工中存在的问题，避免压井液对产层的污染，避免水井长时间放压，避免作业施工过程中井喷井溢。2、研究的内容2.1 需要解决的技术难点目前的作业设备虽然能处理正常起下管杆的套管密封和防顶问题，但还不能实现不压井作业现场施工。主要原因是没有较好地解决管柱的内堵塞问题，在施工中出现溢流或间喷时，如果不压井，势必造成油套环空带压，发

4、生起下管杆时冒喷的情况。油套环空压力越高，管柱越难控制，不仅达不到不压井作业的目的，还加大了施工难度。通过对目前不同生产管柱结构、不同工序要求的分析以及出现的问题，结合现有的开发阶段和油藏特点，认为要实现不压井作业，确保施工安全和环保，需要解决以下六项技术难点：（1）不压井带压更换井口时套管堵塞问题。（2）有溢流、间喷抽油井完井时不压井下泵的问题。（3）有间喷能力的油井和有溢流水井起原井管柱不压井的问题。（4）下完井注水管柱内密封、防喷问题。（5）在井筒有压力情况下，起下通井、刮洗、钻铣、冲填砂管柱和尾管施工时不压井的问题。（6）施工过程中，起下压裂管柱、射孔管柱、注灰管柱的油管内堵塞问题。2

5、.2 技术创新内容为解决存在的六项技术难点，以不压井作业队伍为依托，开展了不压井作业配套工具的研究工作。自行研制了套管堵塞器、防喷抽油泵、油管堵塞器、抽油杆防喷器、井口四通密封器、内封堵喇叭口等不压井作业配套工具，并开展了与之配套的不压井施工工艺研究，较好的满足了不压井施工的现场需要。2.2.1 配套工具（1）套管堵塞器更换井口是油水井措施作业施工中经常出现的工序，根据文南油田井口剩余压力特点，制定了“封得住、卡得牢、取得出”的研制思路。通过反复试验，借鉴Y222封隔器、单向阀的结构原理，设计了套管堵塞器。采用了封隔器用的丁氰橡胶胶筒，满足“封得住”；设计了双向卡瓦及锁定机构，确保“卡得牢”；

6、设计内部压力释放机构，实现“取得出”。（2）防喷泵文南油田采用有杆管式泵生产，为了达到溢流井或间喷时下泵不压井作业的目的，避免冒喷下泵作业带来的不安全因素和环境污染风险，研究配套管式防喷泵。在管式抽油泵的下端增加了带压作业防喷密封腔改装而成。防喷装置阀球和固定凡尔球为同一球，一球两用，下泵过程中球在上部，与上密封面是密闭的，井内流体不能进入油管。需解除密封时将通过加压将固定凡尔球推入固定凡尔球座，实现正常生产。固定凡尔球被打下后，弹簧压缩，将四个小球卡死在弹簧座内，形成锁紧状态，起到凡尔罩的作用。下泵操作方法与下普通抽油泵一样，没有特殊要求。抽油泵和抽油杆下到设计深度后，将活塞提出工作筒，连接

7、好井口三通和放喷盒，对管柱试压合格后增压至8.0MPa，解除密封。（3）油管堵塞器 文南油田由于油气比高和高压低渗，起下作业过程中时常出现溢流和井涌现象。现有的不压井作业设备没有实现油管内堵前，也无法实现不压井和带压作业。油管堵塞器把凡尔抽吸胶筒作为密封件，把双滑块卡瓦打捞矛的矛杆作为加重杆，利用双滑块卡瓦锁紧油管内壁，确保堵塞器不能向上移动。（4）抽油杆防喷器在间喷井起下抽油杆过程中，为预防井喷事故发生，设计一种即能密封直径19 mm -25mm的抽油杆，又能放压循环的抽油杆防喷器。在起抽油杆过程中，顺时针快速旋转防喷器两端丝杆，两块半封闸板迅速抱紧抽油杆本体，密封抽油杆和油管环形空间，打开

8、旁通闸门，便可放压或循环。逆时针选择防喷器两端丝杆，打开半封闸板，便可进行抽油杆起下操作。（5）井口密封器的研制在井筒有压力的情况下起下钻操作，液体易从井口喷出，常规闸板防喷器不能满足起下钻过程中的防喷需求，设计一种井口密封器。它是结合普通油管悬挂器的结构特点，在悬挂器下部加装胶筒密封件，将该装置座入井口大四通内，用井口顶丝固定，起下钻过程中，油管可强行通过密封件胶芯，达到起下钻过程中油套环空密封的要求。（6）内封堵喇叭口在井筒有压力情况下，工艺要求下喇叭口时加装工作筒成本高，因此设计了内封堵喇叭口。在不改变原喇叭口的基础上，选取厚为10mm的调质铝板做堵塞芯，用定压剪切销钉将铝板固定在喇叭口

9、底部。管柱下至设计位置后井口打压打掉铝板，满足施工要求。（7）辅助工具为保证不同施工目的，不同工序的不压井作业施工顺利进行，推广应用了自溢平衡式油管防喷单流阀、双向洗井阀、油管多功用堵塞阀、固定式油管堵塞器等工具，使带压设备施工工艺及配套工具更加完善，较好适应文南油田带压施工，为不压井作业探索了宝贵经验。2.2.2配套工艺经过不压井设备的配套、改造、完善，经过研究与实践，逐步形成了一套较全的不压井施工工艺，较好的解决了各种工况下不压井施工问题，保证了施工安全，加快了施工效率，也为不压井技术进一步推广与应用提供了宝贵经验。(1)起原井管柱采用钢丝、电缆输送或泵送投堵的堵塞方式。钢丝、电缆投送堵塞

10、器可实现光油管投堵；缺点是投堵深度浅，需多次投堵，且堵塞器座封不牢固等问题。泵送投堵优点可用地层水打压送至预定位置，一次投堵成功，且座封牢固,缺点需要管柱有投堵器配套乘座部位方可使用。(2)下抽油泵尾管需喇叭口完井的施工井，可选用铝塞、内堵塞喇叭口，连接防喷泵下泵生产。尾管需连接筛管的可在筛管上部安装固定式堵塞器或多功能阀座随管柱下入井内。(3)油管传输射孔油管传输射孔管柱可采用可捞式油管堵塞器随管柱下入或打压引爆工艺。（4）压裂酸化管柱选用可捞式油管堵塞器随管柱下入。（5）注水管柱选用尾管下铝塞、内堵塞喇叭口，或采用可捞式堵塞器。（6）换井口采用专用工具连接套管堵塞器，下入套管内井口以下1-

11、1.5米处，座封后密封套管。井口安装完毕，顺时针旋转顶杆打开凡尔泄压泄压。逆时针旋转专用工具解封起出。（7）起下抽油杆用抽油杆防喷装置和闸板抽油杆防喷器解决起下抽油杆防喷。（8）钻顶塞配套螺杆钻钻具，用防顶卡瓦及承重卡瓦相互配套使用，达到防顶加压钻进的目的。3、现场应用情况及推广应用前景3.1现场应用情况从2009年10月不压井作业开始配套和完善，截至2010年12月利用不压井作业设备和配套工具实施124井次，成功率89.52%，作业时效提高了14个百分点。其中应用套管堵塞器8口井，封堵成功率100%，应用双柱塞管式放喷抽油泵38井次，成功率86.1%，应用油管堵塞器36口井，成功率83.3%

12、，应用抽油杆防喷器106口井，内封堵喇叭口20口井，成功率100%，效果明显。3.2典型井例3.2.1油管内堵后实现了不压井施工作业。文88-35井2010年11月29日油管输送射孔作业，枪身引爆后井口出现了溢流，但压力较低达不到自喷进站生产能力，由于气油比较高，出现间喷，CaCl2压井不成功，利用油管堵塞器对油管进行封堵，30分钟后堵塞器降落到引爆器位置，对油管封堵成功。卸开井口，采取一边套管放喷进罐、一边起油管作业，将射孔枪起出井筒，下入管式防喷泵，完成尾管深2100米、泵深度2000米，抽油泵和抽油杆下到设计深度后，将活塞提出工作筒，连接好三通和放喷盒，对泵管柱正打压8.0MPa，将固定

13、凡尔推出密封腔，沟通油气连接通道，实现固定凡尔的抽吸功能，开抽后，工作制度38mm4.8m4n/min，日产液13.7吨，日产油3.37吨，日产气3799方。3.2.2油管内堵、内封堵式喇叭口组合应用，完成溢流井下封。文33-425井于2011年1月2日带压作业队上修换封，溢流量10方/小时，利用油管堵塞器对油管进行封堵，用泵车泵送，30分钟后堵塞器降落到2791米封隔器上部位置，对油管封堵成功。卸开井口，安装不压井装置，采取一边套管放喷进污水池、一边起封隔器作业，将封隔器起出井筒，下入89mm内封堵式喇叭口+封隔器管柱，完成封隔器深2791米，对管柱正打压3.0MPa，将铝芯推出密封腔，沟通

14、注水连接通道，坐封完井投注。3.3 推广应用前景不压井作业技术的研究与配套，不仅解决了注水井放压时间长、放压水量多，影响油田注水开发的效果和效益的问题，也较好的处理了间喷井转抽时压井，污染储层，造成产能下降的问题。给油田的高效开发、防止井喷事故提供了保证。其具体体现在以下几个方面。3.3.1 层间矛盾大，生产层需要保护的施工井。物性好、压力系数较低的储层，在修井过程中压井极易发生井漏，压井液大量侵入地层，会使粘土矿物发生膨胀和运移，不压井易发生井喷。不压井作业可以实现避免任何压井液进入地层，可以真正解决储层的保护问题。3.3.2 长期注水开发单元，注水井作业前需放压的施工井。注水井作业前需要关

15、井降压、放压，达到上修需要放出大量的水，不仅会浪费大量时间和注水成本，还易造成套管变形、地层出砂等危害，直接影响油田的开发。不压井作业，不仅提高地下存水率，降低注水成本，提高开发效益。而且减缓放压造成的井况损坏问题。3.3.3 敏感性地层，需要采用不压井作业的施工井。在压力敏感性地层一压就漏，不压就喷，压井难度大、时间长、资金多，易发生安全事故、造成地层破坏和环境污染。放喷使局部地层压力降低，损害地层结构，也会影响油层的出油能力。实施不压井作业可以有效地解决问题。3.3.4钻顶塞、处理井筒等压力不明的施工井。长期关停井由于封井后易产生圈闭压力，常规作业钻塞时风险较大，易造成井喷失控，钻具飞出等

16、重大恶性安全事故。利用不压作业的防顶卡瓦及承重卡瓦，配套螺杆钻钻具，达到防顶加压钻进、安全施工的目的。4、经济和社会效益2010年文南油田注水井不压井作业18口，平均单井减少放压时间27天，减少注水费用85.9万元；采油井不压井施工21口，累增油3216t，累增气182.4104 m3，创效1216万元。利用配套工具解决有溢流、间喷情况下的施工232井次，节约作业、材料、环保等费用209万元，减少外排污水673.6方。5、结论与认识5.1 文南油田不压井作业配套技术研究与应用，填补了中原油田井下作业不压井施工这项空白，有效实现了不压井、不冒喷作业。5.2不压井作业配套技术的研究与应用，完善了不压井施工工艺，解决了注水井放压时间长、放压水量多，影响油田注水开发的效果和效益的问题，也较好的解决了间喷井施工，污染储层，造成产能下降的问题。5.3不压井作业堵塞工具具有成本适中、使用安全