带压作业工艺在长宁区块修井作业中的应用.pdf

2023年9 月第39 卷第9 期石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustrySep.2023Vol.39 No.9带压作业工艺在长宁区块修井作业中的应用张刚锋,杨嘉旭,李厚杰，江小龙,李明卓中国石油西南油气田分公司工程技术监督中心（四川成都6 10 0 17)摘要带压作业技术在国外已广泛应用于陆地油气井和海上平台，装备功能齐全、作业范围广，该技术已成为提高油气田采收率和保护油气藏的重要生产手段之一。其应用范围包括带压下完井管柱，带压辅助分层压裂、酸化作业，带压冲砂、打捞、磨铣、清蜡等修井作业以及应急抢险等。随着勘探开发的不断深入，单井产量的下降，老井综合治理工作量的增多，页岩气、致密油气等非常规气开发以及环保要求力度的加大，对带压作业技术需求和工作业务量将越来越大，带压作业技术具有更广泛的发展前景。介绍了带压作业关键技术及优点，阐述了带压作业技术在西南油气田分公司长宁区块修井作业中的应用，对修井作业中遇到的问题进行了深入的探讨。关键词页岩气；修井；带压作业工艺；气井；气层保护；冲砂D0I:10.20029/j.issn.1004-1346.2023.09.012Application of Operation Technique with Pressure in WorkoverConstruction in Changning BlockZHANG Gangfeng,YANG Jiaxu,LI Houjie,JIANG Xiaolong,LI MingzhuoEngineering Technology Supervision Center,PetroChina Southwest Oil and Gas Field Branch Company(Chengdu,Sichuan 610017,China)Abstract Pressure operation technology has been widely used in onshore oil and gas wells and offshore platforms in foreign countries,with complete equipment functions and wide operation range.This technology has become one of the important production means to im-prove oil and gas field recovery and protect oil and gas reservoirs.Its application range includes running down the completion string withpressure,pressureassisted stratified fracturing,acidizing operations,workover operations such as pressurewashed sand,salvage,miing,paraffin removal,and emergency rescue.With the continuous deepening of exploration and development,the decline of single wellproduction,the increase of the workload of comprehensive treatment of old wells,the development of unconventional gas such as shalegas and tight oil and gas,and the increase of environmental protection requirements,the demand for pressure operation technology andwork volume will become larger and larger,and pressure operation technology has a broader development prospect.Therefore,this paperintroduces the key technologies and advantages of pressure operation,expounds the application of pressure operation technology in theworkover operation in Changning block of Southwest Oil and Gas Field Company,and deeply discusses the problems encountered inworkover operation.Key words shale gas;workover well;working process with pressure;gas well;gas layer protection;sand scouring张刚锋,杨嘉旭,李厚杰,等.带压作业工艺在长宁区块修井作业中的应用 J.石油工业技术监督,2 0 2 3,39(9):49-52.ZHANG Gangfeng,YANG Jiaxu,LI Houjie,et al.Application of working technique with pressure in workover operation in ChangningblockJJ.Technology Supervision in Petroleum Industry,2023,39(9):49-52.长宁页岩气田位于宜宾市琪县、兴文县和筠连县境内，开采层位为龙马溪组，该层位页岩气不含硫化氢，地面采气集输采用气液分输方案，通过新建采气管道与原集输管网联通，井场内管网非常密集,如图1所示。但是后期因为井下出砂，管柱腐蚀或者其他原因需要修井作业时,场内的集输管网则影响钻机或者修井机的正常安装,移除井场内输气管网、分离器、计量装置和其他附属设施耗时费力，收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 9；修回日期：2 0 2 3-0 7-0 9本文获第四届中国石油工程监督行业优秀论文评选二等奖作者简介：张刚锋（19 8 2)，男，工程师，现主要从事试油修井监督工作。E-mail:50石油工业技术监督而带压作业机则占地面积小，既能免除拆装地面输气管网，又能在不压井的条件下起下管柱，起到了保护产层、缩短施工周期和节省费用的作用-4。图1带压作业现场1气井带压作业技术1.1带压作业技术简介带压作业技术就是油气水井井口带压状态下，利用专业的设备和工具来控制油套环形空间动态23密封及管柱防喷问题，通过液压缸、移动卡瓦和固定卡瓦三者的配合，安全起下管柱配合完成修井作业的一种新技术 5-6 。1.2带压作业关键技术1.2.1管内压力控制技术在西南油气田进行的带压作业，管内压力控制技术主要是用油管桥塞或破裂盘控制油管内压力。气井带压修井作业常用电缆输送桥塞，由电缆精确输送桥塞到达预定位置后通电，引爆投送工具内的火药筒，产生的高压气体推动工具的座封活塞移动，拉伸连接杆，直至连杆拉断，实现丢手坐封，如图2 所示。气井带压下完井管柱作业常用破裂盘控制管内压力，完井管柱下到位后，换装采气树，再用氮气、天然气或者清水正憨打通管内破裂盘，实现管内畅通，为油气提供畅通的通道，如图3所示。456789101112131415161718191-剪切筒；2-过渡连杆；3-固定销钉；4-坐封压套；5-中心杆；6-上棘轮锁环；7-上一体式卡瓦牙；8-上锥体；9-上坐封销钉；10-上保护背圈；11-上胶碟；12-胶筒；13-下胶碟；14-下保护背圈；15-下坐封销钉；16-下锥体；17-下一体式卡瓦牙；18-下棘轮锁环；19-背帽图2 电缆桥塞结构示意图21-上接头；2-破裂盘；3-破裂盘外壳；4-下接头图3陶瓷破裂盘结构示意图1.2.2环空防喷控制系统带压作业环空防喷控制系统主要包括工作防喷器和安全防喷器。工作防喷器包括环形防喷器和上、下半封闸板防喷器。当环形防喷器不能安全承受井内压力时，用上、下闸板防喷器可提供井控选择或导出钻具串。环形防喷器主要有密封作用，环形胶心对油管外径变化有快速反应,抱紧井内管柱，实现动密封，使管柱在井筒内移动。安全防喷器组包括剪切闸板防喷器、全封闸板防喷器和与管柱外径适配的半封闸板防喷器 7-8 。1.3气井带压作业工艺的优点1.3.1保持产层原始状态，减少油气层伤害带压作业的最大优点在于它不需要压井，没有压井液污染地层情况，可保护和维持地层的原始产34能，避免压井液对储层的影响，为油气田的长期开发和稳定生产提供良好的基础，提高综合经济效益。1.3.2缩短作业周期，节省作业成本无论是机采井、自喷井还是注水井、注气井，关井后井口基本上都有压力，从几兆帕到几十兆帕。相比常规压井作业，带压作业可节约压井液及其运输、处理费等，同时还可缩短作业周期、节约作业成本。1.3.3保持注水区块地层压力注水井修井，带压作业不需要停注放压、压井等，可直接完成修井作业，既可大大缩短施工周期，又可保持地层压力，进而保持采油井单井产量。而常规修井通常采用放压作业，放压时间长，影响周边采油井甚至整个区块压力平衡，放完后还存在处理污水、解决污染等问题。1.3.4占地面积小普通的修井作业机提升系统动力来自于主机的绞车，动力载车占地面积大，在管网密集的作业张刚锋等：带压作业工艺在长宁区块修井作业中的应用场所施工时，无法开展修井作业，而带压作业机提升系统靠两根液缸上下移动，设备呈立体化排布，动力源通过液压软管远程给升降液缸提供动力，尤其在管网密集的作业现场，通过合理安排设备位置，最大程度上维持原来集输管网布局，既免除了拆装地面输气管网，又缩短施工周期和费用，降低施工风险。1.3.5带压作业机功能强大，满足常见修井作业需求带压作业机作业范围通常包括修井、完井、射孔、打捞、磨铣、压裂酸化、抢险及其他特殊作业，在大多数情况下，能替代修井机进行常规的小型修井作业。2长宁区块老井存在的问题2022年长宁区块页岩气井采用带压作业机完成修井140 余口，部分井原井完井油管腐蚀穿孔严重，不能进行带压起下油管，还有相当一部分井出砂严重，用带压作业机起出原井完井油管，再冲砂完成修井作业。2.1管柱存在腐蚀、穿孔在天然气开采过程中，井内油管与天然气中所携带的地层水和其中溶解的碳酸盐、氯化物/其他矿物盐以及H,S与CO,等酸性气体和其他的硫化物以及酸化作业时残酸液等接触，在井筒环境下普遍存在油管内、外壁的腐蚀。其原理主要是H2S与CO,等酸性气体溶解在水中形成弱酸，弱酸中的氢离子夺取了铁分子中的电子，铁分子失去电子变成二价铁离子溶解在水中，久而久之油管表面材料损失形成了各种凹坑、剥蚀甚至孔洞。2.2原井管柱断脱，需要压井后进行修井作业油管腐蚀进一步加剧，从表面剥蚀发展到孔洞,甚至接近断脱。在修井作业起管柱时，腐蚀严重的油管本体不堪重负，发生断脱，部分井的油管腐蚀断脱落井，这两种情况都需要后期下打捞工具进行打捞落鱼。一旦管柱被腐蚀穿孔或断脱，则无法采用管内桥塞的方式封堵管内压力。2.3地层出砂严重长宁区块大多数页岩气井生产井段跨度都在10002000m，日产气量2 0 10 4 50 10 m在天然气生产过程中，地层出砂在所难免，根据前期生产过程中流体取样进行出砂量分析，预测井内砂柱大概高度，部分井地层砂柱高度已经掩埋到完井管柱中部及以上。51:在冲砂过程中，如果下部圈闭压力超过井内液柱压力，则可能引起井喷等井控事故；如果地层压力小于井内液柱压力，冲砂液失返，导致卡钻等恶性事故，进而使修井作业复杂化。3处理措施3.1管柱未腐蚀穿孔的井完井管柱未腐蚀穿孔的井直接利用井控设备控制井口压力，在不压井的情况下，通过工作防喷器、环形防喷器、液压缸、移动卡瓦和固定卡瓦的配合，安全起下完井管柱。在井口带压的情况下，直接用电缆或者钢丝带压下人油管内桥塞，在管鞋附近油管中部座封后,释放管内压力,验证管内桥塞座封效果，1h后管内仍然不起压力，则管内桥塞座封正常，油管无穿孔，正常拆采气树，装带压作业机，按正常施工步骤起出原井完井油管，下人新完井油管，完成修井作业。带压起下管柱存在的主要风险是带压作业机井控装置或油管内桥塞一且密封失效,井内高压气体则迅速冲出井口引起着火爆炸等事故。2 0 2 2 年3月6 日，中国石化永页10-2 HF井发生环空密封失效井口着火爆炸及人员伤亡事故。为了最大限度杜绝井控失效事故，则要求现场：严格执行开工验收、防喷演习、技术交底制度；检查带压作业机井控装备、动力源和远控房检测报告、功能试验和维保记录；检查管内桥塞工具的维保记录和合格证；作业过程中加强设备巡检工作，发现问题及时处理；按照“六个评估”标准对队伍资质和人员能力开展评估；住井监督严格执行西南油气田分公司旁站监督和步步确认制度，确保各项标准制度和甲方要求落地；严格落实视频监控制度等,取得良好的效果。监督监管旁站监督，监控监管。3.2管柱严重腐蚀穿孔和断脱的井管柱腐蚀穿孔的井无法采用管内桥塞进行管内封堵，只能根据地层压力选择合适密度的压井液挤压井后，才能起出井内油管，完成修井作业。对于油管腐蚀断脱的井,用压井液挤压井后，起出井内断点以上油管，再根据井内断脱油管鱼头形状，用带压作业机下入磨鞋进行修复鱼头，用加长捞筒或者加长捞矛等打捞井下落鱼处理井筒，最后用带压作业机下入完井油管，实现复产，完成修作业(图4)。:52石油工业技术监督3.3地层出砂严重的井长宁区块的大多数井同时存在原井完井油管腐蚀穿孔和地层砂埋完井管柱。压井平稳后，在带压作业机最大允许安全上提吨位和原井油管最大允许上提吨位二者的最小值进行试提，大部分井都能用带压作业机起出原井油管。(a)加长捞矛和腐蚀油管鱼头图4宁2 16 H25-1井用加长捞矛和捞筒打捞出的井内腐蚀落鱼但是带压作业机冲砂时接单根速度较慢，一般都采用连续油管+微泡压井液进行冲砂至人工井底，紧接着用氮气+连续油管气举的方式举出井内冲砂液，直至恢复该井正常生产能力（井口压力达到修井前压力），最后用带压作业机下完井油管，完成修井作业。如果地层砂柱较高或者其他原因，带压作业机无法上提原井完井管柱，比如宁2 0 9 H16-5井地层出砂太多,原井完井管柱砂埋较深，被迫采用修井机完成该井修井作业。该井在安装修井机设备时，不得不拆除井场内影响修井机安装的集输管网、流程和其他附属设施，修井机的搬迁、施工周期和费用等同比带压作业机修井高出接近10 倍，从该井的修井作业施工充分体现了带压作业工艺在长宁区块的优势和经济效益。4结束语随着带压作业队伍规模不断发展，装备水平提高，技术水平快速提升，配套工艺渐趋成熟，实施效果显著，带压作业已初步成为节能减排、保持地层压力、降低作业成本的重要手段之一。2022年西南油气田分公司采用带压作业机在长宁页岩气区块共完成修井140 余口井，不仅在储层保护及产能维持方面取得了显著的应用效果，在(b)捞筒打捞出的腐蚀油管施工周期和施工费用等方面也给其他区块的修井作业起到了一定的示范参考作用。参考文献：1带压作业工艺编委会.带压作业工艺 M.北京：石油工业出版社,2 0 19:32-36.2吴奇.井下作业监督 M.3版.北京：石油工业出版社,2 0 14:563-578.3周守为.页岩气勘探开发技术 M.北京：石油工业出版社,2013.4王香增.低渗透油田采油技术新进展 M.兰州:甘肃科学技术出版社,2 0 0 9.5王福平,张国芳,王国库.井下作业工具与修井技术 M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2 0 18.6何登龙,朱艳华,贾广生.油田常用井下工具与修井技术M.北京石油工业出版社,2 0 17:110-112.7于大伟,陈新龙,王炜,等.新型独立式带压作业设备的研发与应用 J.石油机械,2 0 17,45(5):10 3-10 6.8马成彬,王雪松,栾山岳.JY5300TXJ30/14型带压作业机的研制与应用 J.石油机械,2 0 11,39(6):41-44,9 4.9马成彬,王雪松,蒋文婧,等.JY5450TBYJ90/21型带压作业机的研制与应用 J.石油机械,2 0 14,42(4):8 5-8 9.10蔡彬,彭勇,闫文辉,等.不压井修井作业装备发展现状分析 J.钻采工艺,2 0 0 8,31(6):10 6-10 9,17 2.本文编辑：王梅(c)腐蚀油管本体