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摘 要:带压作业是一种先进的井下作业技术。主要优点是能够最大限度地减少对地层的污染和能量的损失,效率高、安全可靠。带压作业技术在国外已经广泛应用,开发出了系列带压作业装置,并形成了较为完善的配套技术体系。目前青海油田涩北气田也开展了相应的研究,并取得了一定的效果。
关键词:带压作业装置效果
中图分类号:TE3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0120-02
随着油气田开发的进一步深入,气井检修越来越频繁。常规作业一般都采用高密度压井液压井将井压力降低后进行作业。高密度压井液压井不仅成本高、时间长,而且会堵塞地下油(气)水通道,对气井产层产生污染,影响复产后的产气量。而采用带压作业工艺,则可很好解决这一技术难题。2010年7月以来,青海油田涩北气田采用S-9型带压作业装置进行了带压作业技术研究,积累了经验,取得了一定效果。
1 研究带压作业的意义
带压作业就是利用特殊修井设备,在油、气、水井井口带压的情况下,实施起下管杆、井筒修理及增产措施等的一种先进的井下作业技术。
研究推广带压作业技术对于涩北气田来说具有重要的意义。涩北气田年修井作业量在１80井次左右。近年来加密开采,地层压力递减速度加快,涩北一号气田由2002年的平均压力系数1.2下降到2010年的平均系数0.7～0.9,涩北二号由2002年的平均压力系数1.3下降到2010年的平均系数0.9～1.1。在施工过程中,平均每小时漏失1～1.5方,这给压井作业带来了很大的难度,也造成了严重的地层污染。作业后需要气举、放喷。有的井甚至需放喷两周才能放干净井筒积液。每放喷一口井,最少需排放30000m3的天然气,放喷还容易把地层砂携带至井筒,对管柱造成砂埋。油(气)水井常规作业带来的地层污染及能量损失是不可估量的,而实施带压作业将可以成为涩北气田节能减排、保持地层压力、减少地层污染、提高并稳定单井日产量、降低作业综合成本的一项重要手段。
2 带压作业技术概述
带压作业技术包括带压作业装置和带压作业工艺两部分。
2.1 带压作业装置简介
以S-9型辅助型不压井作业机为例,该不压井作业机安装在彼得比尔特卡车之上,此卡车属于三驱底盘类型卡车。带压作业装置主要由五部分组成:液压动力系统、防喷器系统、放压/平衡系统、卡瓦系统、举升系统。
(1)液压动力系统:举升,液压油箱,泵,液控箱以及相关设备安装于彼得比尔特卡车之上。此设计特点缩小了安装时间,并扩大了移动和便利性。
(2)防喷器系统:防喷器系统由一个环形防喷器和两个闸板防喷器组成,在作业过程中控制井内环形空间的压力,其最大通径为179.06mm,承受的最高工作压力为35MPa;
(3)放压/平衡系统:两套闸板防喷器被放空/平衡四通分隔,四通安装有球阀和可调式节流阀。在作业过程中进行压力的平衡和放空。
(4)卡瓦系统:卡瓦系统包括两套防顶卡瓦和两套加压卡瓦,其卡瓦牙分为2-3/8″、2-7/8″和3-1/2″三种类型,用来控制管柱的起下;并和举升系统配合共同进行带压作业;
(5)举升装置:举升机液压缸为双液压缸结构,提供不压井作业力和举升力,两个内径152mm液缸,5″(89mm)传动杆,最大举升力660kN,最大下压力430kN,最大行程3.6m。液压压力20.7Mpa。能提供紧急状况之下的紧急液压刹车功能。举升装置具有重启功能,能增加举升速度。
2.2 带压作业工艺过程
带压作业工艺主要表现在两个方面:
(1)在施工作业过程中,要实现油、套管環形空间动态密封及油管的内部堵塞。
(2)在密封油套环空的同时起下油管,能够克服井内压力对油管的上顶力,实现安全无污染带压起出或下放油管,最大限度的保护储层能量。
堵塞技术:带压作业施工前要进行投堵,以达到密封油管,实现带压作业施工。气井采用的是进口的HPI公司的电缆油管桥塞,坐封位置精确,承受压差能力强。
起下管柱:起油管作业前,用环形封井器封住井压,将双闸板防喷器和单闸板防喷器作为备用。起油管时,因油管重力大于井压对油管的上顶力,所以不用卡瓦和升降液缸,而用修井机直接起管串;随着油管越来越少,质量逐渐减轻,井下的上顶力与油管重力接近,即当指重表的读数接近0时,要用卡瓦卡住油管,靠升降液缸和卡瓦的循环动作进行起油管作业,升降油缸上升以保证安全。在作业间歇,若井内有油管,用双闸板的半封封住井压,若井内无油管,用双闸板的全封封堵井压。下油管工艺流程与起油管流程相反。
3 应用情况及效果
(1)缩短施工周期,节约压井液费用,减少放喷天然气的损失。以1口气井为例,采用带压作业装置作业比常规压井作业可缩短施工周期3～4d,节约压井液费用约2～3万元,减少因放喷求产损失的天然气20000～30000m3。
(2)减轻对气层的伤害,延长气层的寿命。采用带压作业技术,可避免修井液造成的气层颗粒堵塞和水化膨胀等伤害。
(3)该装置能保证油气层评价的真实性。带压作业可最大限度保持油气层原始状态,不影响注采平衡,可取得真实的地层资料,为油气藏评价提供准确数据。
(4)减轻地面污染。带压作业不使用压井液,实现了绿色环保作业。
4 带压作业技术在应用过程中尚需解决的问题
带压作业技术发展到现在虽然已经在实际生产中发挥越来越重要的作用,在涩北气田也取得了一定效果,但是仍然存在一些急需解决的问题:
(1)由于井下工具处于最下边,其通径及规格型号等各不相同,很难有统一的封堵工具可直接对其进行封堵。大多数情况下,堵塞器只能下到井下工具上面的那根油管中,这样起到井下工具时必须重新投堵塞器或抢装油管旋塞阀等,增加了作业危险性,同时也污染环境。如何封堵井下工具,或设计可开关便于封堵的井下工具是带压作业中一个非常迫切的研究课题。
(2)虽然已经制定出了带压作业操作规程和各项相关管理制度,但是从行业规范标准、资质认证和实际操作培训上还有一定的欠缺,还需要制定出一整套适合带压作业的行业标准、资质认证和培训教材。
(3)防喷作业操作人员与修井机司钻的配合。由于防喷作业井口的特殊性,操作人员作业位置一般离地面5m以上,而常规的修井机司钻位置高度都在2m以下,起下管柱时司钻观察非常吃力,操作人员之间很难配合。
带压作业技术已经被各大油田各行各界人士所认同,在油(气)水井作业中有着广泛的前景,它带来的直接和间接经济效益和社会效益是巨大的。尽管带压作业在涩北气田还属于起步阶段,带压作业技术还有待进一步改进,但随着国家对环境保护力度的进一步加强、油气层保护的意识的不断深化,带压作业这一新生事物必然会在涩北气田的发展中得到进一步的推广应用。
参考文献
[1] 曲绍刚.高温不压井作业工艺技术研究与试验[J].石油矿场机械,2006(5).
[2] 崔斌.带压作业修井装置的研制[J].石油矿场机械,2007(1).
[3] 柴辛,李云鹏,刘锁建.国内带压作业技术及应用状况[期刊论文],石油矿场机械,2005(5).
[4] 赵建国,李友军,陈兰明.不压井作业设备引进技术研究[期刊论文],石油矿场机械,2004(6).
关键词:带压作业装置效果
中图分类号:TE3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0120-02
随着油气田开发的进一步深入,气井检修越来越频繁。常规作业一般都采用高密度压井液压井将井压力降低后进行作业。高密度压井液压井不仅成本高、时间长,而且会堵塞地下油(气)水通道,对气井产层产生污染,影响复产后的产气量。而采用带压作业工艺,则可很好解决这一技术难题。2010年7月以来,青海油田涩北气田采用S-9型带压作业装置进行了带压作业技术研究,积累了经验,取得了一定效果。
1 研究带压作业的意义
带压作业就是利用特殊修井设备,在油、气、水井井口带压的情况下,实施起下管杆、井筒修理及增产措施等的一种先进的井下作业技术。
研究推广带压作业技术对于涩北气田来说具有重要的意义。涩北气田年修井作业量在１80井次左右。近年来加密开采,地层压力递减速度加快,涩北一号气田由2002年的平均压力系数1.2下降到2010年的平均系数0.7～0.9,涩北二号由2002年的平均压力系数1.3下降到2010年的平均系数0.9～1.1。在施工过程中,平均每小时漏失1～1.5方,这给压井作业带来了很大的难度,也造成了严重的地层污染。作业后需要气举、放喷。有的井甚至需放喷两周才能放干净井筒积液。每放喷一口井,最少需排放30000m3的天然气,放喷还容易把地层砂携带至井筒,对管柱造成砂埋。油(气)水井常规作业带来的地层污染及能量损失是不可估量的,而实施带压作业将可以成为涩北气田节能减排、保持地层压力、减少地层污染、提高并稳定单井日产量、降低作业综合成本的一项重要手段。
2 带压作业技术概述
带压作业技术包括带压作业装置和带压作业工艺两部分。
2.1 带压作业装置简介
以S-9型辅助型不压井作业机为例,该不压井作业机安装在彼得比尔特卡车之上,此卡车属于三驱底盘类型卡车。带压作业装置主要由五部分组成:液压动力系统、防喷器系统、放压/平衡系统、卡瓦系统、举升系统。
(1)液压动力系统:举升,液压油箱,泵,液控箱以及相关设备安装于彼得比尔特卡车之上。此设计特点缩小了安装时间,并扩大了移动和便利性。
(2)防喷器系统:防喷器系统由一个环形防喷器和两个闸板防喷器组成,在作业过程中控制井内环形空间的压力,其最大通径为179.06mm,承受的最高工作压力为35MPa;
(3)放压/平衡系统:两套闸板防喷器被放空/平衡四通分隔,四通安装有球阀和可调式节流阀。在作业过程中进行压力的平衡和放空。
(4)卡瓦系统:卡瓦系统包括两套防顶卡瓦和两套加压卡瓦,其卡瓦牙分为2-3/8″、2-7/8″和3-1/2″三种类型,用来控制管柱的起下;并和举升系统配合共同进行带压作业;
(5)举升装置:举升机液压缸为双液压缸结构,提供不压井作业力和举升力,两个内径152mm液缸,5″(89mm)传动杆,最大举升力660kN,最大下压力430kN,最大行程3.6m。液压压力20.7Mpa。能提供紧急状况之下的紧急液压刹车功能。举升装置具有重启功能,能增加举升速度。
2.2 带压作业工艺过程
带压作业工艺主要表现在两个方面:
(1)在施工作业过程中,要实现油、套管環形空间动态密封及油管的内部堵塞。
(2)在密封油套环空的同时起下油管,能够克服井内压力对油管的上顶力,实现安全无污染带压起出或下放油管,最大限度的保护储层能量。
堵塞技术:带压作业施工前要进行投堵,以达到密封油管,实现带压作业施工。气井采用的是进口的HPI公司的电缆油管桥塞,坐封位置精确,承受压差能力强。
起下管柱:起油管作业前,用环形封井器封住井压,将双闸板防喷器和单闸板防喷器作为备用。起油管时,因油管重力大于井压对油管的上顶力,所以不用卡瓦和升降液缸,而用修井机直接起管串;随着油管越来越少,质量逐渐减轻,井下的上顶力与油管重力接近,即当指重表的读数接近0时,要用卡瓦卡住油管,靠升降液缸和卡瓦的循环动作进行起油管作业,升降油缸上升以保证安全。在作业间歇,若井内有油管,用双闸板的半封封住井压,若井内无油管,用双闸板的全封封堵井压。下油管工艺流程与起油管流程相反。
3 应用情况及效果
(1)缩短施工周期,节约压井液费用,减少放喷天然气的损失。以1口气井为例,采用带压作业装置作业比常规压井作业可缩短施工周期3～4d,节约压井液费用约2～3万元,减少因放喷求产损失的天然气20000～30000m3。
(2)减轻对气层的伤害,延长气层的寿命。采用带压作业技术,可避免修井液造成的气层颗粒堵塞和水化膨胀等伤害。
(3)该装置能保证油气层评价的真实性。带压作业可最大限度保持油气层原始状态,不影响注采平衡,可取得真实的地层资料,为油气藏评价提供准确数据。
(4)减轻地面污染。带压作业不使用压井液,实现了绿色环保作业。
4 带压作业技术在应用过程中尚需解决的问题
带压作业技术发展到现在虽然已经在实际生产中发挥越来越重要的作用,在涩北气田也取得了一定效果,但是仍然存在一些急需解决的问题:
(1)由于井下工具处于最下边,其通径及规格型号等各不相同,很难有统一的封堵工具可直接对其进行封堵。大多数情况下,堵塞器只能下到井下工具上面的那根油管中,这样起到井下工具时必须重新投堵塞器或抢装油管旋塞阀等,增加了作业危险性,同时也污染环境。如何封堵井下工具,或设计可开关便于封堵的井下工具是带压作业中一个非常迫切的研究课题。
(2)虽然已经制定出了带压作业操作规程和各项相关管理制度,但是从行业规范标准、资质认证和实际操作培训上还有一定的欠缺,还需要制定出一整套适合带压作业的行业标准、资质认证和培训教材。
(3)防喷作业操作人员与修井机司钻的配合。由于防喷作业井口的特殊性,操作人员作业位置一般离地面5m以上,而常规的修井机司钻位置高度都在2m以下,起下管柱时司钻观察非常吃力,操作人员之间很难配合。
带压作业技术已经被各大油田各行各界人士所认同,在油(气)水井作业中有着广泛的前景,它带来的直接和间接经济效益和社会效益是巨大的。尽管带压作业在涩北气田还属于起步阶段,带压作业技术还有待进一步改进,但随着国家对环境保护力度的进一步加强、油气层保护的意识的不断深化,带压作业这一新生事物必然会在涩北气田的发展中得到进一步的推广应用。
参考文献
[1] 曲绍刚.高温不压井作业工艺技术研究与试验[J].石油矿场机械,2006(5).
[2] 崔斌.带压作业修井装置的研制[J].石油矿场机械,2007(1).
[3] 柴辛,李云鹏,刘锁建.国内带压作业技术及应用状况[期刊论文],石油矿场机械,2005(5).
[4] 赵建国,李友军,陈兰明.不压井作业设备引进技术研究[期刊论文],石油矿场机械,2004(6).