水平井修井作業防噴裝置研究

李蘅原

摘要：水平井在遼河油田廣泛應用，在長期的生產過程中，水平井會因為故障等問題需要進行修井作業，水平井修井作業顯著增多，水平井修井作業難度較高。為避免井噴事故，確保安全作業，配套適宜的水平井防噴器裝置極為重要，本文簡要介紹了作業井噴的主要原因及一種新型雙閘板防噴器裝置的設計。

關鍵詞：水平井;修井作業;防噴裝置

引言

水平井具有生產井段長、泄油面積大、控制儲量高等特點，可實現井間剩余油挖潛，提高區塊動用儲量，是油氣田開發中的一項重要技術。曙光油田水平井主要以稠油井間加密及老區低品位儲量二次評價、分層開發、二次開發為主，具有地質條件復雜、油藏類型多，井網、井型、完井方式多樣，開發方式多元，應用類型廣泛等特點。其稠油水平井在熱注轉下泵過程中，尤其在起管柱時，井口容易發生溢流，處理不當會進一步發展為井噴事故。現有防噴器裝置雖能起到防噴作用，但操作復雜，勞動強度大，作業時間長，且防噴后不利于后續處理。目前，國內設計使用的井控設備主要是針對鉆井工藝的要求設計完成的，而鉆井用防噴裝置結構復雜、設備高，不利于修井操作。針對上述問題，研究設計滿足修井作業要求的新型防噴器裝置從而達到避免井噴事故的目的。

1 作業井噴主要原因分析

1.1 起管柱時壓井液面下降

起管柱過程中，由于起出管柱井內液面下降，降低了靜液壓力。只要井內靜液壓力低于地層壓力，溢流就可能發生。在起管柱過程中，向井內灌壓井液可保持井內靜液壓力，但在小修過程中一般不補充壓井液。

1.2 過大的抽吸壓力

起管柱的抽吸作用會降低井內的有效靜液壓力，會使靜液壓力低于地層壓力，從而造成溢流。起管柱時由于上提管柱速度較快，就可能產生抽吸壓力，這實際上在管柱下方造成一個抽吸空間并產生壓力降。無論起管柱速度多慢，抽吸作用都會產生。

1.3 井液漏失

井液漏失是指井內流體漏入地層，引起井內液柱和靜液壓力下降，下降到一定程度時，溢流就可能發生，在砂巖地層中漏失是很普遍的。

1.4 汽竄影響

經過多輪次注汽后，稠油井地層虧空嚴重，空隙變大，在施工井周邊有注汽井時，汽竄現象就容易發生，從而導致井口溢流。

1.5 井下工具失效

井下工具、封隔器失靈，解封不徹底，造成的抽吸作用同樣能導致溢流的發生。

2 水平井新型雙閘板防噴器設計

2.1 設計原則

（1）應符合壓力容器標準和API Specification16A要求的技術規范。

（2）外形尺寸滿足修井要求，盡量利用鉆井防噴器設計中成熟的結構。

（3）采用模塊化設計，增強通用性、互換性，適應不同的需求。

（4）采用盡可能簡單的結構形式，達到經濟實用的目的。

（5）采用耐高溫密封件，保證高溫條件下密封件不老化。

2.2 修井作業空間對防噴器尺寸的要求

2.2.1 井口作業空間分析

在水平井小修作業時，修井工人在井口直接進行修井作業，這就要求作業高度不能太高，設計的防噴器外形尺寸應便于工人操作。按照油田井口規范，大四通的高度一般在320mm，曙光油田H2的平均值為130mm。H1=H2+320mm=450mm。因此，小修作業時井口高度平均為450mm。

2.2.2 防噴器的高度尺寸

在進行修井作業時，如果防噴器高度較高，則安裝防噴器后井口高度將不利于工人操作。為此，在不設作業井臺的井場上，設計高度低，結構緊湊的防噴器，以方便小修作業。防噴器組的高度限制在610mm以下。

2.2.3 結構選型設計

目前，在修井作業時，安裝的是全封閘板防噴器。井噴、井涌發生時，油管需搶裝打撈頭，把油管坐到四通上

后，再關閉全封閘板防噴器。此過程井口溫度高，操作難度大，作業時間長，如搶裝失敗則無法控制井口，易造成井噴事故。因此，新型防噴器設計應達到2個目的：一是實現高溫井口的安全密封;二是防止油管掉入井內造成大修事故。

為此，需要設計帶剪切閘板的雙閘板防噴器，當上閘板腔內無油管時，直接關閉剪切閘板，作為全封防噴器使用;當井內有油管時，先關閉下閘板（承重閘板）卡緊油管后，再剪切油管實現全封。達到既密封井口，又防止油管掉入井內的目的。殼體結構可設計成上下均為法蘭、上下均為螺栓聯接、上螺栓下法蘭和上法蘭下螺栓4種結構。防噴器控制形式為液壓鎖緊，可實現遠程控制，并在短時間內實現操作。

2.3 技術優點

（1）可遠程控制：采用液壓鎖緊結構設計，實現遠程控制，在保證人員安全的同時，能在最短的時間內完成操作。

（2）密封性能可靠：雙閘板設計，實現雙層保險，密封材料采用耐高溫材料，保證良好的密封性能。

（3）防掉設計：半封閘板采用合理的力學設計，實現對剪斷油管的承重，防止油管落井造成大修事故。

（4）設計高度合理：整體設計高度低，安裝后井口便于工人操作。

3 結論：

水平井防噴器裝置進行了人性化設計，克服了水平井現有防噴裝置存在的操作繁瑣、勞動強度大、作業時間長等問題，保證水平井在修井作業尤其是在熱注轉下泵過程中，一旦發生井口溢流，作業工能夠快速關井，同時便于后續操作，是一項值得推廣的技術。

參考文獻：

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