可控不壓井作業技術研究與應用

張康衛 袁 龍 彭 軍 于 峰 向招祥

（大港油田井下作業公司 中國 天津 300283）

0 引言

大港油田開發已進入中后期，經過多年的開采，地層壓力降低、洗壓井作業壓井液漏失嚴重，不僅造成修井成本的增加，更為嚴重的是油井恢復期延長，油層污染嚴重，產能急劇下降，出現了許多對生產不利的影響；對于高壓低滲透油藏，關井恢復井口壓力較高，采用鹵水或高密度壓井液壓井還非常困難，不容易壓住，開井防噴溢流量較小；還有就是有些敏感性油氣藏，壓井后容易造成油層污染產量的急劇下降。

圖1 港10-30-2井清水壓井作業后產量變化

圖2 段37-51井鹵水壓井作業后產量變化

主要表現在：一、低壓漏失油藏，產層壓力系數普遍降低，地層虧空嚴重，許多井壓力系數僅能達到0.6-0.7左右，壓井液漏失嚴重，壓井作業后導致一些油井產量下降或完全喪失（見圖1），主要區塊：港東油田、港中油田、港西油田；二、高壓低滲透油藏，清水壓不住井，鹵水壓井后堵塞孔道、污染地層，致使油氣井恢復期延長、含水上升，產量下降或完全喪失（見圖2），主要區塊：段六撥油田；三、敏感性油氣藏，壓井液在壓差的作用下侵入地層，對儲層造成強水敏、強鹽敏、速敏等敏感性危害，同時伴有固相侵入、乳化、結垢等潛在損害，致使地層滲透率降低，油井產量急劇下降，主要區塊：長蘆油田。

根據井控安全環保要求，油水井修井作業前要求必須進行洗壓井作業，以保證井控環保安全，這樣就與油層保護之間矛盾日益顯著，導致油層污染形勢更加嚴峻，恢復期延長，油井產量下降。因此很有必要研究可控不壓井作業技術，滿足油井常規作業中井控和安全生產的要求，保護油氣層，穩定單井產量，為油田的可持續發展做好技術支撐。

1 可控不壓井作業技術研究的意義

大港油田近三年油井維護性作業產量平均恢復率84%，每年因壓井作業損失的產量達43000多噸，恢復期長、作業過程中的油層保護等問題已嚴重影響了油井的產量。

目前，國內主要采用兩種作業方式保護油氣層：一是，采用暫堵液封堵油層后進行洗壓井作業或利用油層保護液直接進行洗壓井作業，雖然大大減小了壓井液侵入地層后對地層的傷害，但由于對油藏地質性質要求很高、油層保護成本投入大，廣泛推廣應用受到嚴重制約；二是，利用帶壓作業裝置進行不壓井作業，由于帶壓作業設備復雜，作業成本高，施工難度大、周期長，也給油水井的正常生產帶來了嚴重影響。因此，研究修井作業過程中的油層保護，防止油層污染，縮短恢復期是我們迫切需要解決的問題。

2 可控不壓井作業技術

圖3 裝置結構示意圖

可控不壓井作業技術是隨帶壓作業技術應運而生的一項技術，是指在老油田通過多年的開發，已經完全掌握它的地質規律基礎上，利用井口專用設備控制，在低壓漏失井和高壓低滲透油藏井進行不壓井修井作業，可避免壓井、灌入時壓井液漏失造成油層污染，縮短恢復期，提高油井產量，并且該技術符合HSE要求，有效地解決了井控和保護油層的矛盾。

2.1 可控不壓井作業設備構成（如圖3）

可控不壓井作業裝置由液控三閘板防噴器、防噴工藝管，箱式工作平臺、控抽油桿環形防噴器、護欄、油管滑道、可調節支腿、液油管刮油器、萬能封桿器、抽油桿半封防噴器、抽油桿懸掛堵塞器、防噴器液壓控制系統、控制閥組、排液系統等構成。平臺高度1.5m左右，全部升起后在2.18m，可以配套18m井架和通井機進行作業。

2.2 可控不壓井作業設備工作原理

2.2.1 工作原理

該裝置通過萬能封桿器封住光桿，卸掉防噴盒，安裝抽油桿半封防噴器，利用萬能封桿器及抽油桿半封防噴器倒出光桿，倒入抽油桿懸掛堵塞器，拆除井口采油樹，將液控三閘板防噴器與井口大四通對接，裝置安裝試壓合格后，即可進行起桿又可進行起管作業。在起桿作業時，平臺上安裝液控環形防噴器，液控環形防噴器下部連接的工藝管剛好插入三閘板防噴器內腔，關閉卡瓦和半封閘板可將液控環形防噴器固定并封閉環空。液控環形防噴器即可防噴，又可防止抽油桿上頂。在起管作業時，拆掉平臺上安裝的液控環形防噴器，安裝油管刮油器。油管刮油器可將油管外表面上的油污刮凈，同時也可阻擋井口溢流上噴。如果井口有溢流，則溢流進入箱式平臺的儲液槽，不會污染井場。儲液槽被充滿后，用排液系統排走。如果發生溢流，應先關閉液控三閘板卡瓦卡住油管，然后關閉半封閘板封住環空。該裝置通過油管控制系統、泵桿控制系統、有效地解決了管桿的防噴防竄問題，從而保證了井控安全；通過廢液回收系統可有效地收集井口油污及廢液，保證清潔生產。

2.2.2 主要部件技術參數及功能作用：

（1）三閘板防噴器

結構由下自上為：全封閘板總成、半封閘板總成、卡瓦總成。

主要功能：封閉空井筒及封閉油套環空，防止油管上竄。

技術參數：

內通徑：Φ186mm壓力等級：21MPa防上頂力：15MPa

（2）泵桿環形防噴器

主要功能：提桿作業時，將抽油桿環形防噴器下部連接工藝管并插入三閘板防噴器內腔，安裝到操作平臺上，關閉卡瓦和半封閘板固定液控環形防噴器，封閉油套環空。控制液控環形防噴器開關壓力即可刮油，又可防噴、防頂。

技術參數：

通徑：Φ76mm

適用抽油桿直徑：Φ16mm、19mm、Φ22mm、Φ25mm

密封壓力等級：14MPa

防上頂力：3MPa

（3）抽油桿懸掛堵塞器

將抽油桿懸掛堵塞器與井內抽油桿連接牢固，倒入抽油桿懸掛堵塞器，利用抽油桿本身產生的重力封住油管內環空，開井觀察油管無溢流為合格。這樣就可以拆掉采油樹，為安裝設備提供條件。

技術參數：

封堵油管內徑：Φ62mm

額定密封壓力：7MPa

最大懸掛載荷：200kN

表1 平衡3MPa上頂力所需抽油桿的最小長度

2.3 可控不壓井作業工藝流程

2.3.1 可控不壓井作業選井原則

（1）地層解釋為油水層，無氣層，氣液比小于300，且無硫化氫等有毒有害氣體；

（2）對于低壓漏失井或井口壓力為0井，開井觀察4h，井口無油氣和溢流顯示；

（3）對于有溢流或井口壓力在0-3MPa之間的井，應循環洗井一周以上，充分脫氣，開井觀察4h，測量套管溢流量應不大于1m3/h，同時油管溢流量為零；

（4）井內管柱無卡無堵，隨時可以進行循環洗壓井。

2.3.2 可控不壓井作業工藝流程

（1）在采油樹小四通兩側安裝萬能封桿器，封住光桿，拆掉光桿盤根盒；安裝抽油桿手動單閘板防噴器，倒出并卸掉光桿；

（2）下入抽油桿懸掛堵塞器，封住油管內環空，拆掉井口采油樹，露儲大四通上法蘭，安裝可控不壓井作業裝置并試壓合格；

（3）安裝抽油桿環形防噴器，起抽油桿作業，拆除抽油桿環形防噴器，安裝刮油器，起原井管柱及井下工具；

（4）實施油水井維修技術方案；

（5）下入完井管柱，安裝抽油桿環形防噴器，下抽油桿作業，下抽油桿懸掛堵塞器，封住油管內環空，安裝井口及萬能封桿器及泵桿手動單閘板防噴器，倒出并卸掉抽油桿懸掛堵塞器，倒入光桿，拆掉抽油桿手動單閘板防噴器，裝光桿盤根盒，拆掉萬能封桿器，完井。

3 現場應用及效果分析

以港10-30-2井為例：該井為港東油田一區七八斷塊一口高產井，2010年2月完鉆，主力油層為NmⅣ75#層，滲透率為 623μm2，屬于低壓高流度比油藏，日產油8.6噸。2010年7月檢泵作業清水30m2壓井漏失20m2，作業后日產油下降至4.0噸，3個月后恢復至6.6噸，恢復率僅為75%（如圖4）。

該井于2012年3月17日搬上并驗收合格，18日利用萬能封桿器封住采油樹小四通內腔及光桿，卸掉防噴盒及光桿，下入抽油桿懸掛堵塞器，封住油管內環空，拆除采油樹小四通，安裝可控不壓井作業裝置并調試試壓合格，安裝液控環形防噴器并調節控制壓力（液控環形防噴器即可防噴、防頂，又可刮掉抽油桿），提出全部抽油桿。拆掉平臺上安裝的液控環形防噴器，安裝油管刮油器（油管刮油器可將油管外表面上的油污刮凈，同時也可阻擋井口溢流上噴），提出原井管柱。19日軟探砂面合格，利用可控不壓井作業裝置下入完井管柱及抽油桿，整個作業過程沒有使用壓井液壓井或灌注。20日開抽生產，當天就恢復產量，日產油達8.0噸，恢復率達121%（如圖5），通過該井兩次檢泵作業后產量分析對比，利用可控不壓井作業縮短恢復期90天，累計增油360噸。

圖4 壓井作業后產量變化

截止2012年5月底，大港油田可控不壓井作業共實施20井次，成功實施提原井、撈砂、通井、刮削、下完井等工序作業，效果明顯，累計縮短恢復期216天，增油763噸。可控不壓井作業設備相對帶壓作業裝置較為簡單和經濟，可以裝備到常規小修作業動力上，進行油水井維護性作業，其作業成本是常規維護性作業的1.5倍。另外可控不壓井作業的應用減少了壓井液、油層保護液和車輛投入，極大地節約修井作業成本。

大港油田每年可用于可控不壓井作業的井數達1000-1200井次，可減少壓井投入1590多萬元，按每年作業1000口井計算，其中低壓漏失井920井次，高壓低滲井60井次，敏感性油藏井20井次。按每口井平均每天采油3.5噸，平均每次作業縮短恢復期4天，油層污染恢復期為90天，預計全年增油39000噸。

可見可控不壓井作業技術不僅可以保護油氣層，減少壓井液對地層的傷害，提高單井產量，而且還可以提高油水井工作時率，節約成本、降低費用、實現綜合經濟效益。

4 結論

4.1 可控不壓井作業技術可以減少壓井液對地層的傷害，保護油氣層，提高單井產量，節約成本、降低費用、實現綜合經濟效益。

4.2 可控不壓井作業裝置可操作性強，技術參數設計合理，可以起到防噴防竄的目的，為安全生產和清潔生產提供技術保障，是未來井下作業技術升級的發展方向。

4.3 要嚴格按照可控不壓井技術條件選好區塊，結合修井工藝選好井，開展區塊整體評價，重點從縮短有井恢復期以及產量恢復率方面體現可控不壓井的技術優勢，實現規模效益。

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