井下作業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀分析及工藝優(yōu)化措施

王鵬(中國(guó)石油冀東油田分公司井下作業(yè)公司生產(chǎn)準(zhǔn)備綜合隊(duì)，河北 唐山 063200)

0 引言

井下作業(yè)技術(shù)在油田勘探開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)得到了普及應(yīng)用，隨著實(shí)用需求變化井下作業(yè)技術(shù)也不斷優(yōu)化。近年來(lái)，我國(guó)井下作業(yè)技術(shù)水平大幅提升，為提高油田開(kāi)采質(zhì)效奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；在這一過(guò)程中，我國(guó)不僅引入國(guó)外成熟技術(shù)，還不斷加大自主研發(fā)力度，雙管齊下推動(dòng)井下作業(yè)技術(shù)體系轉(zhuǎn)型升級(jí)。深入分析井下作業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀，有助于明確技術(shù)漏洞、缺陷，切實(shí)提升工藝優(yōu)化的可靠性。

1 井下作業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

井下作業(yè)技術(shù)是一種野外生產(chǎn)技術(shù)，主要應(yīng)用于油田勘探開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，技術(shù)應(yīng)用以保證油水井正常生產(chǎn)為目標(biāo)。在實(shí)踐中，一線(xiàn)生產(chǎn)單位需要利用井下作業(yè)技術(shù)，讓油水井恢復(fù)正常生產(chǎn)。因此，井下作業(yè)內(nèi)容主要分為以下幾種類(lèi)型：(1)油水井維修技術(shù)；(2)油水井大修技術(shù)；(3)油層改造技術(shù)；(4)試油技術(shù)。從當(dāng)前情況來(lái)看，井下作業(yè)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用都受到石油企業(yè)的高度重視，技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)極為重視規(guī)范性和安全性管理；技術(shù)發(fā)展也隨著油水井開(kāi)發(fā)需求而不斷豐富[1]。為明確井下作業(yè)技術(shù)的實(shí)際發(fā)展情況，筆者對(duì)井下作業(yè)技術(shù)類(lèi)型進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

1.1 地下修井技術(shù)

井下作業(yè)技術(shù)中，地下修井技術(shù)是最為基礎(chǔ)也是最為重要的技術(shù)類(lèi)型，該技術(shù)工藝類(lèi)型眾多，可以為油井順利開(kāi)采提供根本保障。結(jié)合實(shí)踐不難發(fā)現(xiàn)，修井技術(shù)主要被應(yīng)用在油水井的試注、堵水、油井檢泵、卡鉆事故處理、井下落物打撈、套管損壞修理等多個(gè)方面，基于該技術(shù)可以較為全面地解決油井的井下維修需求，進(jìn)而使油井恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)。在井下作業(yè)中，最為常用的修井工藝如下所述。

1.1.1 井下打撈工藝

井下作業(yè)環(huán)節(jié)，常常出現(xiàn)井下落物，會(huì)對(duì)生產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。所以，在這一施工過(guò)程中，做好落物打撈十分必要，而隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)融合，適用于石油井下作業(yè)的井下打撈工藝逐步成型。當(dāng)前，井下打撈工藝主要用于打撈不同類(lèi)型的落物，管類(lèi)、桿類(lèi)、繩類(lèi)和小件落物都是常見(jiàn)的打撈對(duì)象。在實(shí)際運(yùn)用環(huán)節(jié)，該工藝并未形成特定工作模式，面對(duì)不同的打撈需求可采用差異化打撈工具以及打撈技術(shù)。實(shí)踐中，油井大修施工中最為常用的打撈工具有兩種：(1)錐類(lèi)，主要分為公錐和母錐；(2)矛類(lèi)，以滑塊撈矛、接箍撈矛、可退式撈矛為主；此外還可使用后筒類(lèi)、鉤類(lèi)、籃類(lèi)打撈工具作業(yè)[2]。應(yīng)用打撈工藝時(shí)，不僅需要明確落物原因和落物影響，還需要考慮打撈工具選用的科學(xué)性以及打撈安全性，避免施工井下遇險(xiǎn)。

1.1.2 連續(xù)油管作業(yè)工藝

與常規(guī)的油管作業(yè)工藝相比，連續(xù)油管作業(yè)工藝展現(xiàn)出更強(qiáng)的實(shí)用性，由低碳合金鋼制作的撓性油管可以纏繞在大直徑卷筒上，具有高強(qiáng)度、高韌性、機(jī)動(dòng)性好、自動(dòng)性高的特點(diǎn)，可以進(jìn)一步提升修井質(zhì)效。在實(shí)踐工作，連續(xù)油管技術(shù)還具有保護(hù)油氣儲(chǔ)層、事故率低、方便快捷、作業(yè)周期短和經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

1.1.3 堵水工藝

井下作業(yè)環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生油層出水就會(huì)讓油田開(kāi)發(fā)質(zhì)量和安全性下降，因此對(duì)于施工人員來(lái)說(shuō)保證堵水質(zhì)量至關(guān)重要。在采用堵水工藝時(shí)，一線(xiàn)生產(chǎn)人員必須確定出水層位和出水量，然后基于實(shí)際情況選用適宜的堵水方法進(jìn)行封堵。從現(xiàn)實(shí)角度來(lái)看，堵水工藝的應(yīng)用價(jià)值在于提高水驅(qū)油效率和油田最終采收率，應(yīng)用中需要實(shí)現(xiàn)水的流向和流量控制。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，最為常見(jiàn)的地下修井堵水工藝有兩種：第一種是機(jī)械堵水，是一種可基于“封隔器+井下配套工具”實(shí)現(xiàn)出水層位卡封的堵水方式。若采用該工藝，則需強(qiáng)調(diào)封堵和采油的層位差異，通常是封上采下或封下采上。第二種是化學(xué)堵水，與機(jī)械堵水相比它的靈活性更強(qiáng)，有選擇性、非選擇性之分。前者是通過(guò)向地層擠入無(wú)機(jī)物(遇水生成沉淀)或高分子聚合物，基于物質(zhì)的沉淀、膨脹反應(yīng)實(shí)現(xiàn)堵水；而后者則是通過(guò)堵塞地層孔道實(shí)現(xiàn)堵水，但在堵水過(guò)程中沉淀顆粒(堵塞物質(zhì))會(huì)同時(shí)堵住出水孔道和出油孔道。

1.2 油層改造技術(shù)

1.2.1 酸化處理

對(duì)油層進(jìn)行酸化處理，可切實(shí)達(dá)到增產(chǎn)目的，這一油層改造技術(shù)的最適宜應(yīng)用場(chǎng)景為碳酸鹽油層改造。酸化處理工藝的主要原理是通過(guò)向油層注入特配酸液恢復(fù)底層的滲透率，在注入過(guò)程中酸液將會(huì)腐蝕井底地層的堵塞物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)溶解以后不僅會(huì)使?jié)B透率恢復(fù)更能進(jìn)一步增加地層空隙、油流通道，還能讓油流阻力變小。面對(duì)不同的地層類(lèi)型，酸化處理的方法也存在差異。比如：碳酸鹽地層的酸化處理，需要依托于鹽酸酸液開(kāi)展，它可以有效溶解裂縫堵塞物以及碳酸鹽地層；砂巖地層的酸化處理，需要依托于土酸處理，這種地層中的砂粒以石英和長(zhǎng)巖為主，地層中還包含大量碳酸鹽類(lèi)膠結(jié)物和粘土，所以需要基于“鹽酸+氫氟酸”制成的土酸酸液溶解地層和堵塞物。需要注意的是，酸化處理工藝的應(yīng)用流程中，排酸是必不可少的工序。無(wú)論采用何種酸液進(jìn)行酸化處理，都需要在酸液注入并與待溶解物質(zhì)反應(yīng)后立即排除殘酸和可溶物質(zhì)。在實(shí)踐中，酸化處理工藝的排酸方式主要分為兩類(lèi)：(1)控制放噴排液(開(kāi)井自噴時(shí)可用)；(2)抽汲排液和混排液(不能自噴時(shí)可用)。

1.2.2 壓裂工藝

井下作業(yè)是采用的壓裂工藝，是基于水力傳壓劈開(kāi)油層，并在油層裂縫中加入支撐劑的一種油層改造技術(shù)，其主要目的是改造油層，讓油層不閉合，最終達(dá)到增產(chǎn)效果。借助于壓裂工藝，低滲透油層可被有效改造，油層堵塞以及油田層間矛盾等問(wèn)題都得到了妥善解決。運(yùn)用壓裂工藝時(shí)，需要經(jīng)過(guò)走泵、試壓、試擠、壓裂、加砂、替擠等多道工序；其中試壓階段，應(yīng)按照1.2N～1.5N確定試壓值(N=施工設(shè)計(jì)最高壓力)，試壓過(guò)程為2～3 min。

1.3 試油測(cè)試技術(shù)

試油測(cè)試技術(shù)是井下作業(yè)技術(shù)的另一大分支，該工藝的主要應(yīng)用目的是確定所試層位有無(wú)工業(yè)性油氣流。在實(shí)踐中，基于試油測(cè)試技術(shù)，可以獲得所試層位的原始面貌數(shù)據(jù)，應(yīng)用試油測(cè)試工藝，需基于專(zhuān)業(yè)設(shè)備和方法，該工藝的應(yīng)用工序相對(duì)繁瑣。其中，通井以及壓井(洗井)最為重要，壓井時(shí)可選用灌注法、循環(huán)法和擠壓法施工；而后試油測(cè)試技術(shù)人員還需要保證射孔、下管柱、替噴、誘噴排液、求產(chǎn)、測(cè)壓、封閉上返等工序的施工質(zhì)量。需要注意的是，封閉上返工序中，既可以利用井下封隔器封閉，也可采用注灰、橋封等方式封閉。

2 井下作業(yè)技術(shù)的工藝優(yōu)化要求

為保證井下作業(yè)質(zhì)效，推動(dòng)井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化勢(shì)在必行。此時(shí)，技術(shù)人員需要秉承兼容并包、持續(xù)學(xué)習(xí)的理念，結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)做好總結(jié)，并積極學(xué)習(xí)、借鑒先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化的根本目標(biāo)，是提高技術(shù)實(shí)用性，增強(qiáng)技術(shù)服務(wù)能力，讓技術(shù)水平與我國(guó)現(xiàn)階段的井下作業(yè)需求相符。從現(xiàn)實(shí)角度來(lái)看，井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化，需要朝著以下方向開(kāi)展。第一，經(jīng)濟(jì)性。井下作業(yè)技術(shù)需要進(jìn)一步加強(qiáng)降本增效，深化成本控制。雖然大部分井下作業(yè)技術(shù)的有效應(yīng)用已經(jīng)讓石油生產(chǎn)成本得到控制，但在保證技術(shù)應(yīng)用水平的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮減成本十分必要。第二，環(huán)保性。目前，井下作業(yè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，特別容易引發(fā)地面污染、廢水污染、固體顆粒物污染，有毒氣體和原油泄漏也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害。為提升井下作業(yè)技術(shù)服務(wù)能力，技術(shù)人員需要不斷研發(fā)綠色生產(chǎn)技術(shù)，切實(shí)提高此類(lèi)技術(shù)的環(huán)保性。第三，智能性。在井下作業(yè)環(huán)節(jié)，智能生產(chǎn)理念已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，油田開(kāi)采的自動(dòng)化、智能化程度不斷提升。對(duì)于井下作業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，進(jìn)一步強(qiáng)化井下作業(yè)技術(shù)的智能性十分必要，這不僅可以保證該技術(shù)與現(xiàn)有的油井智能開(kāi)采系統(tǒng)有效銜接，更能切實(shí)提升井下作業(yè)技術(shù)的實(shí)用性。第四，高效性。井下作業(yè)技術(shù)需要朝著更加便捷、高效的方向發(fā)展，技術(shù)優(yōu)化也應(yīng)該以提高技術(shù)應(yīng)用質(zhì)效為主。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，井下作業(yè)技術(shù)人員必須根據(jù)井下作業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，找出現(xiàn)有技術(shù)的漏洞和缺陷，通過(guò)針對(duì)性技改實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化。第五，安全性。目前，井下作業(yè)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)依然存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)對(duì)油田生產(chǎn)質(zhì)效造成嚴(yán)重威脅。井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該需要從保持安全的角度出發(fā)提出快速恢復(fù)油井生產(chǎn)力的建議，并且強(qiáng)化井下安全防護(hù)、監(jiān)控、預(yù)警等技術(shù)的完善和升級(jí)。

3 井下作業(yè)技術(shù)的工藝優(yōu)化措施

井下生產(chǎn)條件、生產(chǎn)要求不斷變化，石油勘探開(kāi)采難度也逐漸提升，使得井下作業(yè)技術(shù)面臨極大的升級(jí)壓力。從現(xiàn)實(shí)角度來(lái)看，不斷推進(jìn)井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化是保證技術(shù)實(shí)效性的最基本要求。在上述分析中，筆者已經(jīng)對(duì)我國(guó)井下作業(yè)技術(shù)的基本發(fā)展情況以及其優(yōu)化革新需求進(jìn)行了分析，從中可明確井下作業(yè)技術(shù)體系的改革和研發(fā)方向。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，為切實(shí)推動(dòng)井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化，技術(shù)人員可采用以下優(yōu)化措施。

3.1 地下修井工藝優(yōu)化

井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中，優(yōu)化措施的選擇和應(yīng)用必須集中在改進(jìn)修井工藝方面。此時(shí)，井下作業(yè)技術(shù)人員需要全面推進(jìn)修井工藝革新，通過(guò)改進(jìn)技術(shù)方法、更新生產(chǎn)設(shè)備、創(chuàng)新工藝類(lèi)型等多種手段切實(shí)增強(qiáng)修井工藝的實(shí)用性和適應(yīng)力。首先，加強(qiáng)修井設(shè)備應(yīng)用管理。井下作業(yè)時(shí)，修井技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮需要以專(zhuān)業(yè)設(shè)備為依托，設(shè)備的實(shí)用性越強(qiáng)，越有利于保障修井質(zhì)效。因此，井下作業(yè)技術(shù)人員需要通過(guò)設(shè)備技改、設(shè)備創(chuàng)新等方式，豐富井下修井設(shè)備類(lèi)型、提高井下修井設(shè)備的使用質(zhì)效，為提升油井生產(chǎn)水平奠定基礎(chǔ)。在實(shí)踐中，需完善修井設(shè)備的使用規(guī)范，細(xì)化使用要求。其次，有效運(yùn)用綠色施工措施。井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)推進(jìn)技術(shù)模式的綠色化轉(zhuǎn)型升級(jí)。此時(shí)，應(yīng)該以減少環(huán)境污染為根本目標(biāo)實(shí)施技術(shù)優(yōu)化，比如：研發(fā)套管對(duì)接器和控制閥門(mén)、研發(fā)新型排污處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色修井。此時(shí)，也必須推進(jìn)帶壓作業(yè)工藝、連續(xù)油管作業(yè)工藝以及打撈工藝優(yōu)化，以免因技術(shù)應(yīng)用而加劇污染。

最后，合理引入先進(jìn)技術(shù)。優(yōu)化井下作業(yè)技術(shù)，必須強(qiáng)調(diào)新技術(shù)與新方法的引進(jìn)以及融合運(yùn)用。比如：引入實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，保證井下生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集和分析；深化信息技術(shù)、在線(xiàn)監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程操控技術(shù)應(yīng)用，提高井下作業(yè)的信息化水平。不僅如此，井下作業(yè)技術(shù)人員也需要基于特殊結(jié)構(gòu)井的生產(chǎn)要求，改良井下施工工藝，以便增強(qiáng)井下作業(yè)的整體先進(jìn)性。此時(shí)，可依托于現(xiàn)有的井下作業(yè)技術(shù)、井下診斷技術(shù)研發(fā)特殊工藝井作業(yè)技術(shù)。

3.2 油層改造工藝優(yōu)化

在油層改造技術(shù)優(yōu)化方面，最為重要的優(yōu)化措施是實(shí)現(xiàn)壓裂酸化技術(shù)的二次開(kāi)發(fā)，井下作業(yè)技術(shù)人員需要以現(xiàn)有工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)需求，以提高壓裂酸化技術(shù)應(yīng)用實(shí)效、實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)降本增效為目標(biāo)，推動(dòng)技術(shù)的再次開(kāi)發(fā)。實(shí)踐中，井下作業(yè)技術(shù)人員可利用前置液酸液技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓裂酸化技術(shù)，為進(jìn)一步提高油層改造效果奠定基礎(chǔ)；也可以運(yùn)用酸化液與壓裂液交替注入工藝改造油層，此時(shí)必須確保地層巖性不復(fù)雜、儲(chǔ)層壓力不高，使用時(shí)需嚴(yán)格控制酸液規(guī)模，保證酸液泵注程序合理。

3.3 試油測(cè)試工藝優(yōu)化

試油測(cè)試工藝優(yōu)化環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要積極推動(dòng)設(shè)備革新和測(cè)試方法改良。井下作業(yè)過(guò)程中，試油測(cè)試工作的最主要設(shè)備為油水井測(cè)試儀器，保證儀器參數(shù)合理、性能達(dá)標(biāo)且使用規(guī)范是實(shí)現(xiàn)有效測(cè)試的基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化，必須采取以下措施：一方面，必須儀器調(diào)試管理，基于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求調(diào)試儀器參數(shù)，為試油測(cè)試做好充足準(zhǔn)備；另一方面，必須深化儀器連接和使用管理，基于科學(xué)管理避免測(cè)試誤差和返工。同時(shí)，為提高試油測(cè)試設(shè)備的可靠性，技術(shù)人員還應(yīng)該積極引入新型設(shè)備。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)井下作業(yè)技術(shù)研究和創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)油田井下作業(yè)模式優(yōu)化的必經(jīng)之路，對(duì)于石油企業(yè)而言深化井下作業(yè)技術(shù)改革、持續(xù)推進(jìn)井下作業(yè)技術(shù)優(yōu)化至關(guān)重要。井下作業(yè)技術(shù)工藝優(yōu)化需要以提高技術(shù)服務(wù)能力和充分滿(mǎn)足油田勘探開(kāi)發(fā)需求為根本目標(biāo)，在未來(lái)井下作業(yè)技術(shù)必將朝著高效化、經(jīng)濟(jì)化、智能化、環(huán)保化方向進(jìn)一步發(fā)展。