带压作业工艺技术矿场应用与效果分析

2019-04-04 版权声明 举报文章

摘 要:在油田开发过程中有大量的高压油水井,无法进行正常的维护作业导致停产、停注、环境污染。同时,部分油、水井采取压裂、酸化、补孔等增产措施后,出现自喷而后期能量不足时常规作业引发油层伤害现象,补救措施无法实施,影响油井产量和注水开发效果。针对以上问题,开展了油水井带压作业工艺技术研究与应用,应用效果表明该工艺技术能够解决各种高压油、水井作业周期长、费用高、污染地层、地层能量损失的问题,提高了这部分油、水井的单井产能和注水效果,达到节能减排、减少井喷事故、防止油层伤害的目的。

关键词:高压油 水井 环境污染 油层伤害 带压作业工艺技术

0 引言

对于各种需要作业的高压油水井,目前普遍进行高密度压井液压井或放喷手段将原井井压力降低后进行实施。压井过程中会不同程度出现降低油层有效孔隙度,堵塞地下油水通道的现象;放喷降压不但会大量降低地层能量,给后续生产带来不可估量的损失,同时也会造成大量的环境污染。带压作业就是在井内有压力情况下,通过带压装置实现不放溢流、不压井起下管柱的作业,在高压油水井措施作业中有明显优势。

1 带压作业工艺技术的组成

带压作业装置是实现该工艺技术的保障。目前,根据油藏和设备状况主要研究应用了4项关键技术:管柱堵塞技术、井口密封防喷技术、加压控制工艺技术、安全控制技术。

1.1 管柱堵塞技术

在2006年以前未开展该项技术,缺乏复杂管柱封堵技术。高压水井长期不动管柱,结垢腐蚀严重,机械封堵安全性低;油藏层系多,复杂的分层注水管柱内工具多,内径不一,无成熟的化学堵塞技术。抽油泵完井管柱,封堵后难以形成进液通道。针对以上问题分别应用不同的堵塞方式,形成了原井管柱、完井管柱堵塞工艺技术。

1.1.1 原井管柱堵塞技术

原井管柱堵塞器采用液压坐封原理,既能用于堵塞原井管柱,也可配套分段封堵工艺,堵塞分层管柱。具有外径小、可重力投送、也可投捞车投送、机械锁紧、座卡可靠等优点。规格有2 7/8、3 1/2两种,外径分别为Φ40 mm、Φ52 mm、φ60 mm,耐压能力35 MPa。另一种是化学式堵塞,此堵塞方法为在机械堵塞工具不能到达预定位置或无法实现堵塞时,运用一定量的砂子,树脂,固化剂等配成堵剂对油管或工具进行堵塞,现已经完成室内实验。

1.1.2 完井管柱堵塞技术

根据不同生产管柱配套不同的封堵器可实现各种管柱的封堵工艺,投堵后成为管柱的组成部分,免捞出,解决了油水井完井管柱封堵问题。主要包括:水井分层注水管柱;油井压裂酸化管柱、自喷转抽管柱、通井或刮管管柱、冲砂管柱、套铣管柱等。

a、水井完井堵塞器

该堵塞器安装在注水完井管柱底部,井口打压后堵塞器形成底部单流阀,配套具有防反吐功能的配水器可以实现偏心或空心分层注水完井管柱封堵。外径φ89mm,堵塞能力35 MPa,开启后通径45 mm。

b、油井完井堵塞器

油井管柱堵塞器连接于尾管和泵下封堵管柱,实现不带压下杆柱,解决了带压自喷转抽必须用杆式泵的难题。外径φ89mm,堵塞能力35 MPa,开启后通径50mm。

泵下封堵器:接在泵下部,下完抽油杆后,从井口打压打开堵塞器,

尾筛管封堵器:接在筛管上部,封堵泵下尾筛管,下完管柱时,从井口打压,与泵下封堵器联动释放形成进液通道。

1.2 井口密封防喷技术

井口密封主要是阻止井内高压液体从油套环空溢出。针对以往国内外井口动密封易被带卡瓦的工具损伤及卸开工具会造成井喷等问题,研制应用了5级密封防喷技术,包括三级动密封(自封、两个环封)和三级静密封(全封、两个半封),较好的解决了上述问题。其安全性提高,可实现密封起下特殊工具,能密封卸油管堵塞器,确保分段堵塞.动密封最高耐压8MPa,静密封最高耐压21MPa。

1.3 加压控制工艺技术

高压油水井起管柱后期,井底压力会上顶油管,存在飞管和井喷隐患。对此优化了加压控制系统,该系统由横梁式游动卡管器、加载液压缸、固定卡管器和下横梁组成,适合Φ48mm-Φ178mm管柱,双向加载液压缸控制,加载能力:上500kN,下300kN。横梁式游动卡管器内置于上横梁内,高度矮,结构简单轴向夹持力300kN,行程1.5m;卡管器的卡瓦为变径结构,可满足卡27/8和31/2油管。井口密封防喷与加压控制系统组合,可以实现带压拆卸工具和堵塞器以及带压对油管扣等功能。

1.4 安全控制技术

为了保证施工的高效和井控安全,配备了相对应的井口控制技术,由控制柜、液压站和保压蓄能器等组成,可控制防喷器开关、卡管器的夹卡、举升缸升降等。控制系统可靠,系统突然失压后,防喷器、卡管器等仍保持原工作状态。保压蓄能器在停电停机后仍能对防喷器、卡管器等进行控制操作。该系统最高工作压力20MPa。

2 带压作业技术工艺流程

投堵:选择合适的堵塞器,堵塞原井管柱,形成井底高压区与管柱常压区。

起下管柱:投堵成功后,提油管时,游动卡管器夹紧管柱,液压缸举升,固定卡管器夹紧管柱,游动卡管器松开,液压缸下行,游动卡管器再夹紧管柱,重复以上过程。当井内管柱比较重,井内的压力不足以使管柱上顶时,用作业大钩起下管柱。当井内管柱比较轻,井内的压力使管柱上顶时,用加压装置起下管柱。当正常起下油管时,用井口自封密封环空。若需要更换自封芯子或停工休息,关闭半封封住环空。当起工具时,将工具提到防喷管内,关闭球型防喷器密封环空,拆下自封芯子,起出工具。当最后一根油管过全封后,关闭全封防喷器,封闭井口。

下完井:按照工艺要求选配完井管柱,当下到设计位置后,井口打压,沟通进油、注水通道,完成下泵、投注工艺流程。

3 带压作业工艺技术效果分析

针对不同类型的油、水井在孤东油田、新滩油田开展带压作业技术的应用,包括油井带压检泵、压裂转抽、自喷转抽及高压水井带压冲换等,解决了部分油、水井放溢流等待或压井污染油层问题,最高带压能力5MPa,单井缩短作业等待时间25-60天,取得了良好的增油增注效果(表1、表2)。

4 结论及下步展望

(1)该技术通过现场试验证明,可以实施7MPa以下油井,10MPa以下的水井带压作业,管柱堵塞技术能够实现分层注水管柱,自喷转抽管柱,压裂管柱等管柱封堵,基本满足油水井带压作业要求;

(2) 油水井带压作业技术的应用可以有效的减少地层的伤害和环境污染,保持油井的产能,特别是自喷转抽油井效果明显;

(3)针对热采井停喷转抽,还没有相应的防喷器,将研制高温防喷器,选配热采井口;

(4)对于管柱结构复杂、腐蚀结垢比较严重的管柱封堵困难,封堵器封堵成功率低,下一步将加强攻关研究,进一步完善堵塞技术。

参考文献:

(1)吴新民 高压油水井带压作业工艺研究 石油天然气学报[J].2001.04,32(2):349-351

(2)樊奖平等.带压作业装置现状与发展[J].石油矿场机械,2008,37(12):11-15

(3)崔斌.带压作业修井装置的研制[J].石油矿场机械,2007,36(1):63-66

(4)黄小兵等.省略.

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