油田井下作業修井技術探討

王斌 (中石化華北石油工程公司井下作業分公司HB-DX201大修側鉆隊 河南 桐柏 474780)

0 引言

在工業生產逐漸細分的背景下，眾多行業生產過程需要大量的石油資源及天然氣資源，石油也被稱為“工業的血液”[1]。為提高石油工程開采效率，油井作業及修井技術出現并發揮重要作用，使石油資源產量大增。石油工程安全風險等級高，井下作業需配套相應的修井技術，以防范化解開采風險。

1 油田井下作業修井概述

1.1 油田井下作業修井含義及內容

油田井下作業修井主要是圍繞油田井下作業中的風險事故節點，如井下落物、套管錯斷變形等展開的針對性修理或處理。油田井下作業修井涵蓋了井下作業設備全過程運行中的安全隱患排查，通過對其加以解決排除，以保證油田開采的安全。從其內容上看，除了處理油井落物及維修變形或錯斷的管套外，修井還涉及井下工況調研，如地質狀況分析、井控設計研究、修井施工設計等。針對油井落物，主要有繩類落物、管類落物、桿類落物及小件落物等，落物類型不同，選擇的打撈工具也不同。油田套管發現變形及錯斷，應采取磨銑及整形措施。

油田井下作業修井技術工藝主要有以下三種：第一，壓裂方法。以單層壓裂為主要形式，在油田局域修復環節較為常用。在工藝技術發展帶動下，多層壓裂方法已經得以應用，同時在壓裂液的選擇上也更為廣泛。壓裂會對生態帶來一定污染，尤其是石油井底部位，壓裂液的使用及多層壓裂工藝能夠在增大石油資源獲取量的同時，降低井底污染有效降低。第二，石油測試。石油測試在石油井下修井中的應用普遍，但在測試方法及模式上需要持續改進。在具體實踐中，一方面主要對石油測試設備進行更新，另一方面應用高壓含硫測試方法，能夠保證井下測試精準性。第三，井控工藝。石油井底修復，例如清砂及檢泵等，需要井控方法保持先進性和安全性。井控工藝通過一級井控、二級井控、三級井控的綜合應用，可以實現溢流及井噴下的及時關井及重漿壓井，使井控技術更加平衡易控[2]。

1.2 油田井下作業修井應遵循的幾點原則

油田井下作業修井關系到石油開采效率及社會經濟發展。在具體組織修井作業時應遵循一定的原則。一是安全性原則。油田井下作業環境存在一定風險，在石油開采及井下維修時，應做好油田結構的保護，同時嚴格管理修井步驟方法。二是完整性原則。油田修井工作應與油田油層保護進行結合，在油層完好的狀況下對油井進行小修或大修，以提高石油開采效率。三是環保性原則。石油資源源于自然界，雖然其在可再生或不可再生資源屬性上存有爭議，但石油開采及油田開發過程中會對土壤及海洋造成一定的侵害。為此，應秉持環保性原則進行修井作業。

2 油田井下作業修井技術實施現狀

2.1 井下作業修井安全等級系數不高

油田井下作業及修井技術，西方發達國家技術成熟度高，我國在技術水平上與之相比要低。究其原因，主要在于修井設備及修井技術人員兩個層面存在老化及技術水準高低不均的情況。油田修井設備配置耗費較大的資金，石油開采企業開展井下作業時，考慮成本等因素，往往沿用一些規格型號及功能陳舊的修井設備，對修井設備進行簡單維修后即作業[3]。這一過程既造成了修井效率的低下，又無法對操作人員進行新型修井技術的培訓指導，進而導致井下作業事故隱患加大，增加了井下工況的復雜性及不安全性。例如，修井作業中，由于井下作業具備環境的特殊性，在修井過程中操作人員受井下地質架構及操作規范性等因素影響，開采事故或作業故障時有發生。

2.2 油田修井設施維護管理不到位

石油油田井下作業及修井工藝要有效完成，需要對修井設施進行科學全面維護管理。石油開采效率與修井設施完好率有緊密關聯。而我國地大物博，廣袤區域內，石油資源分布不均衡性明顯，在石油資源的運輸上主要由富裕區向貧瘠區通過管道設施實現。要確保油田設施正常運轉，修井設施管理應同步到位。修井作業環節涉及大量的設備，在修井設施的選擇上，在開井及關井環節都需確保設備運行的穩定性。具體到油田井下作業修井機的選用上，較為常見的有輪胎式及履帶式兩類，輪胎式修井機作業效率較高且更具安全性，在修井時可以優先考慮。

2.3 油田修井設備需要更新

我國東部沿海地區的眾多油田已經處于開發狀態，隨著油田環境的復雜化，在油田采油過程中將面臨井礦工藝變化而帶來修井環境的同步變化。我國西部地區油田，自然條件及開采環境較為嚴酷，油井普遍具有較深的深度，這就對油田修井設備工藝參數及性能提出了極高要求。履帶修井機效率不高，在油田開采中會產生污染，在現代油田修井環境下已經不具備優勢。因此，在環保理念及節能減排背景下，油田修井設備需要在性能及環保性上達成平衡。

3 油田井下作業修井技術要點

3.1 采用新型復合修井技術

油田井下作業修井中，內容之一是對井下落物進行打撈，對簡單的落物可以采用更加便捷的打撈工具實現，在復雜落物的打撈上應選用復合修井技術。例如，油田中的裸眼井在修井實踐中，針對落物打撈可以使用開窗撈筒。將打撈工具下井前，由于引鞋為螺旋形，為了下井及打撈作業更有效率，應改變引鞋，避免引鞋開口倒角擴大而減少撈筒長度。除此之外，強化及增加能夠適應井下復雜作業環境的窗舌，也能夠憑借復合修井方式的運用，使油田修井效率得到提高。考慮到井下落物概率較為常見，發生風險高，同時打撈工具在面對較為復雜操作環境時應用效率受限。為此，可以將傳統打撈工具結合先進的方法，實現井下救援目的。根據相應打撈實際情況，選擇籃式卡瓦撈筒技術參數。例如，在油田井中，將油管、扶正器、濾砂器等物體保存，如物體直徑過大時，在打撈物體時需要多次套銑及倒扣。在打撈作業時，可以考慮采用如下措施：采用地下液壓力對井下壓力進行釋放，然后在井中放入魚管，荷載提升至200 kN，在石油管道進行加壓。壓力到達18 MPa且壓力驟降，停泵，然后將打撈管抬起。如依然存在填充現象，進行再次荷載提升，反復操作直至卡頓現象逆轉，如此能夠節約打撈成本。油田井下打撈作業示意圖如圖1所示。

圖1 油田井下打撈作業示意圖

3.2 改進并完善油田井下作業修井技術程序及設備

在油田井下作業修井技術工藝的設計上，把握如下要點：第一，對修井工藝進行融合，借助信息系統及技術，對審查操作的效率加以提升。對修井設施及工具性能參數進行優化，提高修井效率，降低能耗及污染。第二，對井下作業環境進行改善。油田井下作業設備多而空間小，修井工作在狹小空間內進行時，應嚴格參考井下施工技術規范，確保工序的正確。作為技術人員應做好設計、施工交底，讓操作人員能夠熟悉作業環境，洗壓井液性能、數據參數、HSE風險、作業設備型號、參數、規格、密度等要素。第三，改進油田修井工藝程序。確定修井工藝的優化目標及方法，然后做好數據的采集，對修井技術工藝方案進行完善。比較測試程序、優化目標及實現結果，評估方案的可行性。第四，對設備進行改進完善。一是對修井機進行改進，可以關注修井機變頻驅動性能參數表現，將變頻驅動器安裝其中，從而保障修井質量效果。二是對修井效果有影響的動力系統加以完善。動力系統主要采用柴油機為主要機組元件，可以將降矩箱、降速箱、齒輪、鏈條、主筒等進行添加銜接，確保動力持久[4]。

3.3 加強井控管理質量

油井控制管理要確保質量及安全，同時對操作人員的技能加以提升。一是通過審查過程對油井安全因素進行分析，了解井下修井各環節的風險點。然后選用適當的設備及井控水平，對風險進行預測，提高壓力測試，跟進設備維保。二是做好井控安全監測。可以事先制定應急預案，將液壓液及井控工具準備妥當。三是借鑒吸取井控安全隱患及事故的經驗教訓，以此為案例開展井控知識培訓，提高操作人員井下修井作業的質量。四是明確安全責任，對井底作業的人員進行崗前技能測試，確保其能夠熟練操作修井技術的各道工序步驟。

4 結語

油田生產中的修井作業技術對保障油田穩定安全生產至關重要。在修井技術的應用上，應圍繞質量及安全兩個關鍵點，采用適合修井環境的工藝技術手段，在設備、人員、操作上做好專項管控，以此提高油田生產及檢修效率，保障石油開采的安全性。