稠油高溫帶壓作業裝置的研究與應用

況 宇，高 淼 (遼河油田公司曙光工程技術處，遼寧 盤錦 124010)

稠油高溫帶壓作業裝置的研究與應用

況 宇，高 淼 (遼河油田公司曙光工程技術處，遼寧 盤錦 124010)

在常規稠油修井過程中，容易造成井噴污染事故、地層熱能損失、洗井液對油層造成污染、部分井熱注后溢流放不盡和作業施工周期長等問題。針對上述問題，研究開發了一種稠油高溫帶壓作業裝置，實現了在高溫、高壓下修井作業。該裝置無需洗壓井作業，避免修井液破壞地層溫場和污染油層，防止修井液造成的油氣層顆粒堵塞、水化膨脹等傷害，保持地層壓力，減少地層能量損耗，有效的保護油氣層，增加油氣層的產出能力，延長油氣層的壽命，并可避免井噴事故。

稠油高溫；帶壓作業裝置；耐高溫防噴器

曙光油田是遼河油田最大的水平井和SAGD井基地。注高溫蒸汽(蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD等)是稠油區塊開發的有效手段。在常規稠油修井過程中，由于稠油井間距小，地層虧空嚴重，汽竄頻繁發生，容易造成井噴污染事故；熱注轉下泵過程中的洗壓井作業破壞井底溫度場，造成地層熱能損失，洗井液對油層造成污染；部分井熱注后溢流放不盡，作業施工周期長。針對上述問題，筆者研究開發了一種稠油高溫帶壓作業裝置，以實現在高溫、高壓下修井作業。

1 稠油高溫帶壓作業裝置

帶壓作業裝置實際就是防噴器和其他輔助設備的不同組合，根據目前帶壓作業裝置的結構，稠油高溫帶壓作業裝置主要結構為：密封系統、舉升系統、冷卻循環系統、特制熱采井口、液壓動力系統及控制系統[1]。

1.1密封系統

1)密封材料 高溫帶壓作業裝置能否實現其耐高溫性能，主要依靠高溫密封材料的性能。目前常用的密封橡膠主要是丁腈橡膠，高溫密封件則主要有氟橡膠、全氟橡膠及聚四氟乙烯(PTFE)等。

圖1 閘板防噴器

2)耐高溫防噴器 防噴器是帶壓作業裝置的核心部分，是實現油套環空密封的關鍵設備。目前，應用較多的防噴器主要有環形防噴器、閘板防噴器和變徑閘板防噴器等。考慮到目前高溫密封材料的材質比較硬，不適合應用于大變徑防噴器中，因此，選擇閘板防噴器來制作高溫防噴器，如圖1所示，防噴器膠芯、墊板等密封件全用耐高溫材料制成。帶壓設備主要選取2組單閘板防噴器和一個三閘板防噴器，三閘板防噴器由安全卡瓦、半封、全封組成。

1.2舉升系統

舉升系統主要由舉升液壓缸、卡瓦系統組成。在帶壓作業過程中，舉升系統可實現對管柱的有控起下，有效防止管柱上竄、下落。

1)舉升液壓缸 舉升系統由上、下支撐橫梁和2個舉升液壓缸組成。額定工作壓力21MPa，最大舉升力600kN，最大下壓力400kN。

2)卡瓦系統 卡瓦系統即卡管器，在帶壓作業過程中卡緊管柱，可防止管柱上竄、下落，分為固定卡瓦和游動卡瓦。卡管器由殼體、卡瓦座、卡瓦、左右對稱分布的2套液壓缸等組成，卡管器全開狀態內通徑?186mm。卡瓦內徑必須與所卡管柱外徑相匹配，卡不同外徑管柱時必須更換相應的卡瓦。更換卡瓦時，先將卡管器關閉，但不要關緊，讓2卡瓦端面相距5～10mm，擰下定位銷，慢慢打開卡管器，取下卡瓦，裝上所需卡瓦，慢慢關閉卡管器，裝緊定位銷即可。

1.3冷卻循環系統

稠油熱采井經過注蒸汽后，井底溫度高，尤其是SAGD井，井口產出液溫度可達170～180℃。如采用高溫帶壓作業，則起出管柱溫度必然燙手，作業工無法作業，因此必須有冷卻循環系統來給管柱降溫，保證起出管柱的可操作性。同時，此系統還可對防噴器進行冷卻[2]。

1.4特制熱采井口

常規熱采井口的油管掛形式為懸掛式，在拆掉上部采油樹后，油管與套管之間的環空無法實現密封，因此，在帶壓狀況下不能拆卸井口。為解決此問題，采用錐掛形式的熱采井口，在上部采油樹拆掉后，油管掛仍由頂絲壓住，保證油套環空間的密封。

2 主要技術參數

主要技術參數如下：設備通徑：?186mm；工作壓力：額定工作壓力為35MPa， 長期工作壓力21MPa；工作溫度：-29～260℃；有效行程：3.7m(3次起下1根管)；下壓力：400kN； 舉升力：600kN；各可動部件均可遠程控制且配備手動控制閥。

3 技術優點及存在的問題

3.1技術優點

①稠油高溫帶壓技術可在較高的溫度和壓力下完成作業措施，不污染油層，可維持地層能量，不破壞地層溫場，實現稠油高溫熱采，從而增加油層產量；②稠油高溫帶壓技術可減少生產井的放噴時間和待作業時間，延長單井生產時間，從而增加生產效益；③稠油高溫帶壓作業技術安全可靠，可避免井噴事故，最大限度的降低作業風險；④稠油高溫帶壓作業技術減少洗井、壓井、污水處理等工序及對應的作業費用；⑤稠油高溫帶壓作業技術自動化程度高，均為集中控制，反應敏捷、準確，通過油壓來控制壓力和速度，令操作更得心應手，因此大大降低工人勞動強度。

3.2存在問題

①膠芯或膠筒橡膠耐磨性能直接影響到作業成本；②長工具串和大直徑工具帶壓出入井口，操作難度大，需了解各種井況下工具串參數，從而確定帶壓作用裝置的安裝結構；③采用液缸升降起下油管時，雖然可靠性好，但速度慢，作業周期相對較長；④油管堵塞器的座封可靠性是帶壓作業能否成功的關鍵性問題。油管內的油污可能影響內堵塞器座封可靠性，有效的清除油污是帶壓作業的前提。如何在保證井口可控條件下的二次封堵，油管內任意位置封堵以及堵塞器的投放方式方面還有待于綜合配套,形成堵塞工具的系列化和堵塞工藝的完善。

4 結 語

稠油高溫帶壓作業技術在油氣層保護和稠油井作業方面都有獨特優勢，有很高的推廣應用價值。該技術通過地面不壓井作業設備和油管封堵技術的相互配合，實現管柱在高溫帶壓條件下的起下，具有經濟適用、安全可靠、施工便利、作業時效高、保護油氣層、作業后不需要產量恢復期等特點，實際生產應用后效益顯著。此外，稠油高溫帶壓作業技術的發展需要裝備作支撐，在將研究成果轉化為產品后，仍需進行系列化、標準化的研究，以完善修井作業功能，提高設備對不同工況的適應能力；同時要培訓一支專業的施工隊伍，從而真正實現稠油井高溫帶壓作業。

[1]崔斌.帶壓作業修井裝置的研制[J].石油礦場機械,2007,36(1):63-66.

[2]趙建國,李友軍,陳蘭明, 等.不壓井作業設備引進技術研究[J].石油礦場機械,2004,33(6):104-107.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.09.026

TE355

A

1673-1409(2012)09-N074-02

2012-06-12

況宇(1982-)，男，2005年大學畢業，助理工程師，現主要從事石油工程方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛