多功能修井管匯的設計與研究

宋 輝，王衛朋，王 洪

（長慶油田分公司第二采油技術服務處，甘肅 慶陽 745100）

一、設計思路

在倒換正循環與反循環流程時，一般需要3～4名操作工，而且至少需要10～30min，費時費力。同時管線中的流體會流出堆積在井口附近，污染環境造成安全隱患。另外，在進行水平井正反沖砂、處理砂堵等特殊工序中，對倒換管線的時間有著更高要求，時間過長容易造成砂卡等井下作業事故，甚至造成油水井的報廢。

針對這些問題，研制出一種高壓管匯系統，只進行一次性的安裝，通過閘閥控制即可在極短時間內實現正、反循環要求，可以減輕修井員工的勞動強度，降低施工風險，提高修井作業效率。

目前在石油行業中，常用的高壓管匯有專用于井控工作當中的壓井、節流管匯，是控制井涌、實施油氣井壓力控制技術必要的設備，但它有體積大、連接繁瑣、操作復雜、運輸不便等缺點，僅常見于鉆井井控當中，在修井中無法使用。通過對壓井、節流管匯的改進，借鑒其工藝原理，結合修井作業實際情況，設計出了一種多功能修井管匯系統，其連接簡單、操作簡便、便于運輸，適合在修井作業中進行普遍推廣。

二、結構及技術參數

1.管匯結構

多功能修井管匯主要由高壓閘閥6個、高壓管線、放噴直嘴、鍛造堵頭以及固定底座構成(見圖1)，占地面積約為1m2，重量不超過1t。

2.技術參數

產品規范級別：PSL2；性能要求級別：PR1；額定材料級別：EE；連接形式：API Spec 6A法蘭連接；執行標準：API Spec 16C；額定工作壓力：35MPa；設計溫度：-29～121℃；環境溫度：-5～38℃；公稱通徑：65mm(21/2＂)；抗拉強度σb≥586MPa；屈服強度σs≥414MPa

3.承壓計算

圖1 多功能修井管匯結構示意圖

管材最大可承受的壓力(MPa)=管材的抗拉強度(MPa)×管材的壁厚(mm)÷管材的內徑(mm)=586×5.5÷65=49.6MPa，大于額定工作壓力35MPa。

由此可見，管匯能夠滿足設計及施工要求。

4.連接方式

通過活動彎頭、硬管線、油壬接頭分別與井口上四通、套管四通、泵車及排污池連接(見圖2)，打開井口與管匯連接一側的閘閥后，根據施工目的，開關管匯相應的閘閥即可進行施工。

圖2 多功能修井管匯連接示意圖

三、使用方法及適用范圍

1.使用方法

（1）正循環

連接管線后，打開2#、4#、6#閘閥，關閉管匯的1#、3#、5#閘閥，即可實現正循環洗井，如圖3所示。

圖3 正循環示意圖

（2）反循環

連接管線后，打開2#、3#、5#閘閥，關閉管匯的1#、4#、6#閘閥，即可實現反循環洗井，如圖4所示。

圖4 反循環示意圖

（3）放噴

壓裂施工后，即可實現壓裂放噴，如圖5所示。

圖5 放噴示意圖

2.適用范圍

（1）酸化

2.耶穌被捕后，遭獄卒百般凌辱，受摑臉之恥，死后，劊子手們還分搶了他的衣服；夏瑜在獄中，也受侮辱，被紅眼睛阿義打了耳光，死后，衣服也被剝光。

在酸化施工中一般的工序有試壓—正循環洗井—正替酸液預處理—正擠活性水—反洗—正擠酸—反洗，中間至少要連接4次管線，一些大型酸化則需要更多次的倒換流程，勞動強度較大。利用多功能修井管匯則無需多次拆卸與安裝管線，通過切換閘閥就可實現流程的轉換。

（2）壓裂

壓裂施工完后，只需切換閘閥即可實現放噴、反洗，而無需進行管線的拆卸與安裝。

另外在壓裂施工中由于操作不當會出現砂堵現象，在處理砂堵時采取的方法是反洗，常規反洗時要經過停泵泄壓后進行倒換管線，每次時間在10min以上，如果倒換管線速度過慢，會造成大量的砂粒沉積形成砂卡。利用此管匯，可在2min內建立起反循環，以最快的速度進行沖砂，有效地防止事故的進一步擴大，保證井內管串的安全。

（3）正反沖砂

正反沖砂法是水平井沖砂的常用方法之一，要求在沖砂過程中快速完成正反流程倒換，倒換時間過長被沖起來的砂子會重新沉淀、形成卡鉆。使用多功能修井管匯可在2min內完成切換，有效降低卡鉆事故發生率。

（4）壓井

在處理井控事故時，必須要進行壓井處理。多功能修井管匯適用于所有的壓井方法，操作人員勿需冒著井噴失控的風險來根據壓井方案的改變而倒換流程，為快速處置井控風險贏得時間。

四、結論

功能修井管匯有以下6大特點：

(1)簡便。只需一次性連接，無需在施工過程中進行流程倒換。

(2)環保。在整個施工過程中，管線始終處于密閉狀態，不會因倒換管線而泄露液體、污染環境。

(3)安全。減少井口操作時間，有效降低了作業風險。

(4)高效。正反循環切換只需2min，提高了工作效率。

(5)保險。大幅度縮短倒換管線時間，提高了酸化、壓裂、正反沖砂等特殊工藝的保險系數。

(6)節約。安裝管匯后，施工中井口閘閥始終處于靜止狀態，可防止頻繁開關而造成的損壞，延長井口閘閥的使用壽命，節約其成本。

因此，多功能修井管匯能夠在滿足施工需要的同時，實現快捷、環保、安全需求，降低修井作業勞動強度和減作業風險，提高作業效率，具有廣闊的應用前景。