帶壓大修技術現場試驗與應用

王大彪

摘要：近年來吉林油田帶壓作業技術取得了突破性進展，裝備和隊伍數量不斷增加，配套工藝水平日趨完善，工作量逐年攀升，規模效益顯著。吉林油田開展帶壓作業技術研究以來，總工作量達7000口井，年工作量占集團公司25%以上。帶壓作業在保持地層能量、保證開發效果和環保減排等方面發揮了重要作用。

關鍵詞：帶壓大修技術；現場試驗；帶壓大修技術運用

1.帶壓作業技術發展現狀

隨著油田開發中帶壓作業技術的推廣與應用，注水井帶壓小修作業已經成為一種常規井下作業方式，在嚴峻的安全、環保形勢及注水井大修作業工作量增加的情況下，增加帶壓大修數量及升級作業壓力等級已成為帶壓作業發展方向。

目前吉林油田在用的60T帶壓大修設備是國內唯一一套初步具備帶壓大修功能的設備，可以對5MPa以內的注水井開展帶壓大修施工。2014年8月份進入現場調試并取得成功，2015-2017年開展帶壓大修施工60口井。

2.帶壓大修市場需求及前景預測

2.1開展注水井帶壓大修的需求及意義

（一）在吉林油區范圍內，目前約有xx口以上的注水井由于套變、復雜落物等原因且壓力不能釋放導致的長停井，這類井需要帶壓大修工藝才能施工。如果這類井不加快治理，由于一兩口此類井可能影響整個區塊的儲量動用及整體井位部署。

（二）注水井采用帶壓大修作業，不需要長時間放水泄壓，地層能量損失小，對提高注水開發效果、穩定單井產量具有積極意義。

（三）吉林油區很多井地處城區、濕地、沿江地帶等環境敏感區，注水井常規泄壓修井受到極大限制。

（四）帶壓作業施工不受地域和環境影響，可以最大限度地減輕和避免環境污染，同時減少了綜合作業占井時間，提高生產時率。

（五）利用帶壓大修開展注水井修井是油田低成本開發的重要手段。具有顯著經濟效益：

（1）注水井單井節約費用

注水井帶壓大修作業平均每口井可減少排水1814m3（經評價），修井后又需回注同樣體積的水。按15元/m³注水成本計算，帶壓作業每修一口井避免浪費15.092萬元。

1.節省水費：1814m3×2×15元/m3=5.442萬元/口節省罐車拉運污水費用（500元/15m³）：

1814m³÷15m³×500元=6.05萬元

l節省污水處理費（按目前成本20元/m3計算）：

1814m³×20元/m³=3.6萬元

（2）注水增油效益

按注采比為7：1，帶壓作業每口注水井增油為：

3628m³÷7=518.3m³

國際油價40美元/桶（0.15898m³/桶，美元與人民幣匯率為1：6.2）帶壓作業每口注水井增油效益為：518.3m³×1562元/m³=81萬元

由上述計算可知，利用帶壓大修施工單井可創效111萬元，如綜合考慮排水注水時間等因素，綜合效益更為可觀。

2.2帶壓大修市場前景預測

以在用的帶壓大修設備方案為基礎，利用80T修井機配套自動無級變速頂驅，在帶壓小修輔助式設備基礎上，加裝旋轉卡瓦和旋轉防噴器，經過液壓系統改造形成帶壓大修作業裝置，滿足10兆帕以內的帶壓大修作業施工需求。

經過調研，首先目前在吉林油田各采區有很多由于壓大、井況復雜等原因而無法上修的注水井，這些井既不能正常注水而且普通小修無法上修處理。

其次吉林帶壓小修年施工能力800口井以上，由于拔不動、拔脫等原因導致需帶壓大修處理的占10%以上。

第三由于國內只有吉林油田具備注水井帶壓大修施工能力，在市場競爭方面我們將有先天優勢，市場前景廣闊。

3.帶壓大修技術現場試驗與應用情況

3.1帶壓大修設備基本構成

修井機大鉤下懸掛自動無級變速鉆修井頂驅，液壓動力在原動力裝置基礎上適當改造，單獨設計控制裝置。取消原移動卡瓦，安裝專門設計的旋轉卡瓦。井下上頂力由舉升油缸來平衡。作業時卡瓦可以一邊旋轉，一邊隨液缸上下運動。

3.2對帶壓小修改造后的主要技術創新點

（一）對原來帶壓井口裝置進行改造，引進了自動無級變速鉆修井頂驅，設計成功了雙向液動旋轉卡瓦，形成了一套包含液壓頂驅、液壓旋轉卡瓦在內的全新帶壓作業井口裝置。

（二）對原來的帶壓小修動力系統進行了改造，形成全新的具備大修功能的控制系統。

（三）在原來帶壓小修的設備基礎上，建立起了帶壓大修系統，為帶壓小修設備拓展了新的功能。

3.3帶壓大修設備關鍵部件無級變速頂驅和旋轉卡瓦

在用的帶壓大修設備自動無級變速液壓頂驅具有以下特點：

（一）本機工作時反扭矩很小，主要由頂驅內部機構自動平衡掉，不用平衡導軌裝置。

（二）本機有零輸出功能，適用于載荷變化頻繁，峰值功率高而短暫，有沖擊、卡阻、卡鉆等場合，在出現卡堵時可立即提鉆，恢復高速旋轉，不用釋放鉆柱扭矩，不會使鉆柱脫扣落井。對作業設備鉆具系統和油井均有安全保護作用。

（三）不用轉盤，扭矩參數不低于轉盤。循環水不用過濾也可以使用。

（四）本機恒功率特性好，負載扭矩大時，轉速自動降低，負載扭矩小時，自動恢復高轉速。自動變速靈敏，鉆水泥塞時比螺桿鉆具進尺速度提高4-5倍。

（五）不受液體性質限制，進口不需過濾。

（六）操作簡單，使用維修方便，開機后鉆柱旋轉運動的一切變化均由本機自動進行，不用人工控制，本機輸出軸可以換向旋轉，自動上卸扣方便。

頂驅的基本參數：

（1）規格型號：ZBDQ70T；直徑795mm；

高2015mm；安全接頭500mm。

（2）扭矩：12000N·M。

（3）轉速：0r/min-180r/min。

（4）載荷：70T。

（5）下井深度：4000m。

（6）旋轉方向：正反轉驅動，反轉為主。

（7）液壓馬達：采用6KJ6K系列盤配流液壓

馬達雙馬達并聯。馬達排量310cc/r×2臺。

（8）鵝頸管扣型：2時平式油管扣。

（9）自重：約2500Kg。

旋轉卡瓦的基本結構及功能：上部為普通閘板式卡瓦結構，通徑為124mm，下部為法蘭式結構，與上橫梁連接。在井口裝置中起到移動卡瓦作用。所不同的是，卡瓦部分可以相對法蘭部分實現360度無死角被動旋轉。在相對運動的兩功能構建間設計有大載荷的圓錐滾子推力軸承。因而，既可以承受雙向載荷，又可以輕松回轉。液壓油道采用新型回轉高壓密封式結構，確保了夾持力的可靠性。

液壓回轉卡瓦的基本參數：

最大靜載荷：600KN

額定動載荷：400KN

施工案例一：

2015年初對xx采油廠Xx井開展了帶壓大修施工。此井為2003年探井，試油后一直關井。井內是壓裂管柱，井內有測井公司下的電纜式密封橋塞，已無法找到工具說明書及打撈工具，制定如下方案并施工：

（1）打印后決定用φ114的平磨進行帶壓磨銑作業但進尺慢；

（2）采用套銑筒作業不進尺起出發現一個隔環；

（3）后下φ52套銑鉆頭進尺60em，用反扣公錐打撈出20em中心管一段。

（4）用φ90長扣銑錐繼續鉆磨擴孔作業后，用φ80-φ110長扣大頭公錐撈出橋塞。

（5）沖掃之人工井底，下泵完井。歷時近40天時間成功處理這口疑難井。

施工案例二：

2016年9月末，xX采油廠集團壓裂區塊重點井xx井進行帶壓大修施工：

（1）由于井壓大（16MPa），施工強拔管脫，噴出油管三根，后期采用化學方法封堵油管及環空后關井；

（2）帶壓大修上修后，在帶壓情況下起出油管4根后發現短脫位置，采用三角刮刀進行掃塞清除井里化學堵劑施工，進尺13米，之后進行打撈施工作業；

（3）共計打撈12次，撈出井內全部管柱；

（4）撈出管柱后打印至1582.88米，有套管變形，變形為φ98。下φ100m-φ115組合銑錐進行治套施工作業，治套到人工井底。

（5）由于該井下步進行壓裂作業。又開展了下壓裂管柱、更換壓裂井口做壓裂準備施工。

4.升級帶壓大修設備需解決的問題

目前我公司在用的這套帶壓大修設備雖然是國內唯一一臺帶壓大修裝置，但在使用過程中還存在以下問題：

（1）設備配置的是普通的環形防噴器，臨界旋轉密封壓力在xxMpa以下，不能完全滿足帶壓大修現場施工需求。

（2）現用帶壓大修旋轉卡瓦功能還需完善，主要是旋轉卡瓦在旋轉的同時軸向要同步運動，比如對于使用旋轉卡瓦卸油管扣，每轉一圈徑向運動相應距離。

（3）本套帶壓大修設備在xxMpa以內的注水井磨銑、治套等施工時可平穩進行，但在打撈管類落物、不規則落物時，打撈工具與魚頂密封問題還有待解決。

針對以上問題，在下一步帶壓大修裝置升級改造過程中應予以重點考慮。經初步調研了解：

（1）目前國內有針對鉆井研發的靜密封21Mpa、動密封10.5Mpa的旋轉防噴器，要經過改造后才能用在帶壓大修上；也有廠家在開展針對修井使用的旋轉防噴器研發，正在廠內試驗。

（2）旋轉卡瓦相關產品目前了解有閘板式和錐形卡瓦兩種，相關參數如下表：

（3）需進一步完善帶壓打撈施工過程中打撈工具與魚頂的密封問題。2016年我們開展的帶壓作業化學封堵試驗取得初步成效，下一步在帶壓大修作業時可以考慮利用化學封堵與帶壓大修配合施工解決此問題。