油水井帶壓作業技術應用研究

劉軍

摘 要：油水井從開發到后期的維護過程中其生產層都會受到不同程度的傷害。如何避免或減小油氣層傷害，提高油水井壽命和產 能一直是開發技術人員努力的方向。帶壓作業技術的出現為實現真正意義上的油氣層保護提供了可能。

關鍵詞：油水井;帶壓作業;應用研究

前言

目前國內眾多的油氣田已進入中后期開采階段，油氣井壓力逐年降低，而高壓井和較高壓油氣井的比例不大，無論是低壓井在常規壓井作業中防止出現地面環境污染問題，還是中高壓井采用常規壓井作業防止壓井液污染地層、保持地層壓力、提高生產效益等方面，均迫切需要采用帶壓作業工藝。

1.油水井帶壓作業的概念

帶壓作業是指利用特殊修井設備，在油、氣、水井井口帶壓的情況下，實施起下管桿、井筒修理及增產措施的井下作業技術。通過防噴器組控制油套環空壓力，堵塞器控制油管內部壓力，然后通過對管柱施加外力克服井內上頂力，從而完成帶壓起下管柱。

目前，帶壓作業已實現油水井的起下管桿、通井、打撈、打印、沖砂、刮垢、射孔、換井口、擠灰、堵水、酸化、壓裂、套磨銑、水平井（射孔、壓裂）等工藝。

2.油水井帶壓作業的意義

2.1 有效削減安全風險

帶壓作業是在密閉狀態下進行的修井作業，井控動態密封系統安全可靠，防噴器可迅速實現開關，不會出現井噴。尤其在城區、沙漠和淺海灘涂等三高地區實施帶壓作業具有一定的社會意義。

2.2 節約能源

對于高壓低滲油田來說，其注水井的注水壓力較高，常規修井需泄壓 1-6 個月甚至更長時間，帶壓作業無需泄壓，不排放井內液體，避免了能源的浪費，達到節能減排作用。

2.3 提高油井產量

對于以泥質膠結，蒙脫石含量高的儲層，常規作業壓井液使蒙脫石具有遇水膨脹，儲層水敏特征造成通道堵塞影響油井產量。采取帶壓作業可避免修井液對儲層的影響，提高產量。

2.4 延長油井壽命，降低油田開發成本

帶壓作業可以避免井口泄壓產生壓差或地層應力釋放造成的套管損壞。水平井和分支井都是篩管或裸眼完井，油層裸露面積大，常規作業不斷洗壓井極易造成油層污染和地層坍塌現象，縮短油井壽命，增加修井成本。

2.5 保護油層，避免作業時形成污染

油田開發到中后期，一些區塊注采不平衡，地層虧空，漏失嚴重。相對于油井來說，常規作業采取化學堵漏后建立修井液循環進行施工，勢必造成儲層通道堵塞，形成污染，嚴重的還要進行解堵施工。帶壓作業較傳統井下作業，采用帶壓作業技術，沒有外來流體入侵，避免修井液造成的油氣層顆粒堵塞，水化膨脹等傷害，油氣層就沒有外來固相、液相的傷害就不會產生新的層間矛盾，地層壓力系統不會受到破壞，不需要重新建立平衡，可以有效保護油層，有利于油井修復后穩產、高產。 相對于傳統水井作業，在不放噴，不放溢流的情況下帶壓作業，對單井而言不需要卸壓，同時解決了污水排放問題，降低注水成本;對整個注采網來說，對周邊受益井，注水站注入工作不影響，保持整個注采網絡地層壓力系統不受破壞，不需要再建壓力平衡，有利于提高注水實效。

3.帶壓作業裝置系統

帶壓作業裝置根據作業井別不同而有所不同，但其核心部分包括三大系統，分別是井口密封系統、加壓動力系統、附屬配套系統。

3.1 井控密封系統

井控密封系統主要由三閘板防噴器、單閘板防噴器、環形防噴器和升高短接等部分組成。其作用是在起下管柱過程中實現油套環空密封。

3.2 加壓動力系統

加壓動力系統主要由由雙向雙作用液壓缸、上游動卡瓦和下固定卡瓦等組成。主要用于當油管自身重量小于井內液體作用于油管的上頂力時，提放管柱，以保證安全起下。

（1）雙向雙作用液壓缸

雙向雙作用液壓缸即升降油缸，行程為 3.5m 左右，在固定卡瓦打開時，通過游動卡瓦咬住井內管柱，操控液壓系統，在管柱重量小于井內液壓的上頂力（浮力），實現井內管柱的安全起下。當管柱重量大于井內液壓的上頂力時，停止使用升降液缸，而用修井機大鉤起下油管。

（2）固定卡瓦和游動卡瓦

固定卡瓦在作業過程中主要用于卡住油管，阻止油管上竄。當井內壓力對油管上浮力小于井內油管重量時，不用固定卡瓦而改用大鉤及吊卡，防止油管掉下去。 游動卡瓦是在井內壓力對油管的上浮力大于井內管柱的重量時，用游動卡瓦卡住油管，隨著升降油缸上升或下降從而提出或壓入油管。當井內壓力對油管的上浮力小于井內管柱的重量時，油缸及游動卡瓦停用，改用大鉤及吊卡。

（3）橫梁

橫梁的作用是承受作業過程中的作用力，并且將整套系統連接并固定成一體，從而保證了整個系統的穩定性。包括游動橫梁、上橫梁、中橫梁、下橫梁。游動橫梁下面安裝的是游動卡瓦，上面可以安裝重力卡瓦或是吊卡。它的兩端分別與升降液缸的活塞桿相連，在作業過程中帶到游動卡瓦一起運動，主要是承受游動卡瓦和升降液缸的作用力。

上橫梁和中橫梁的主要作用是將升降液缸和中間的防噴器組連接在一體，保證裝置的穩定性。上橫梁卡在溢流筒和升降液缸上。中橫梁卡在短節和升降液缸上。它們的兩邊是合頁形式的卡子，可以轉過 1000 的角度，卡在升降液缸上。下橫梁兩邊與升降液缸的下部相連，中間卡在下橫梁座上，下橫梁座下部連接三閘板防噴器，上面連接特種單閘板防噴器。

3.3 附屬系統及其配套工具

主要由液壓控制系統、堵塞器、卸油箱、工作平臺等組成。

（1）液壓操作控制系統

由液控操作臺、蓄能器系統及高壓聯結軟管等組成。液控操作臺實現對井口封井器的開關動作及升降油缸的上下運動，同時可分別調整各封井器系統液壓，使各封井器在最佳工作壓力工作，延長各部位工作壽命。蓄能器系統能儲存一定的壓能，在作業機或液壓泵出現故障時，靠儲存能量實現液壓快速關井，提高帶壓作業的安全系數。聯結軟管為高壓軟管，和蓄能器、液控操作臺聯結，傳遞液壓能量，實現遠程控制液壓缸和井控裝備。

（2）油管堵塞器

最近幾年，結合生產實際情況，國內有針對性研發了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其它堵井工藝，有效地解決了帶壓作業技術中油管內部堵塞的核心問題。

（3）雙向閥

主要用于完井時安裝在管柱最下部，在油管下入過程中，在單向翻板的作用下，凡爾球座于上球座中，起反向止回作用，使油管內部保持常壓，油管下入完成后，向油管內打壓，在液力作用和球的自重作用下，凡爾球沖過單向翻板座入下球座中，起擋球作用，可以實現分注作業

（4）泄油箱

一般在上環形防噴器上方加裝一個升高短節式的泄油短節，一方面便于上部防頂卡瓦的安裝，另一方面從環形防噴器微漏出 的水和接箍瞬間流出的水能通過導流管流到指定地方，不要上噴和流到井口處，污染地面環境。

（5）工作平臺

包括主工作平臺和輔助平臺。主平臺上安裝有司鉆控制臺、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平臺主要是提供作業的空間。輔助平臺上有環形防噴器及部分控制閥，為環形防噴器及固定卡瓦的檢修提供空間。

對于不同類型井的帶壓作業，帶壓作業裝置也不盡相同，對于油井帶壓作業裝置，為解決不規則桿柱密封問題，一般采用靜密封裝置;注水井帶壓作業裝置采用環形防噴器實現油套環空動態密封;高壓井帶壓作業裝置則采用滑動防噴器實現油套環空動態密封;而電潛泵井帶壓作業裝置采用板式環形防噴器和靜密封裝置實現密閉起下管柱。

4.小結

綜上所述，由于帶壓作業技術尤其獨特的優勢，而且在國外油氣田已經是一項相對成熟的技術在廣泛應用，所以根據目前國內油氣田開發實際，該技術具有廣闊的應用空間，適合大規模推廣應用。

參考文獻

[1]王利鵬.不壓井作業技術[J].石油知識.2016，12（1）：15-17.