可控不压井作业技术研究与应用

时间：2024-05-20

张康卫袁龙彭军于峰向招祥

（大港油田井下作业公司中国天津 300283）

0 引言

大港油田开发已进入中后期，经过多年的开采，地层压力降低、洗压井作业压井液漏失严重，不仅造成修井成本的增加，更为严重的是油井恢复期延长，油层污染严重，产能急剧下降，出现了许多对生产不利的影响；对于高压低渗透油藏，关井恢复井口压力较高，采用卤水或高密度压井液压井还非常困难，不容易压住，开井防喷溢流量较小；还有就是有些敏感性油气藏，压井后容易造成油层污染产量的急剧下降。

图1 港10-30-2井清水压井作业后产量变化

图2 段37-51井卤水压井作业后产量变化

主要表现在：一、低压漏失油藏，产层压力系数普遍降低，地层亏空严重，许多井压力系数仅能达到0.6-0.7左右，压井液漏失严重，压井作业后导致一些油井产量下降或完全丧失（见图1），主要区块：港东油田、港中油田、港西油田；二、高压低渗透油藏，清水压不住井，卤水压井后堵塞孔道、污染地层，致使油气井恢复期延长、含水上升，产量下降或完全丧失（见图2），主要区块：段六拨油田；三、敏感性油气藏，压井液在压差的作用下侵入地层，对储层造成强水敏、强盐敏、速敏等敏感性危害，同时伴有固相侵入、乳化、结垢等潜在损害，致使地层渗透率降低，油井产量急剧下降，主要区块：长芦油田。

根据井控安全环保要求，油水井修井作业前要求必须进行洗压井作业，以保证井控环保安全，这样就与油层保护之间矛盾日益显著，导致油层污染形势更加严峻，恢复期延长，油井产量下降。因此很有必要研究可控不压井作业技术，满足油井常规作业中井控和安全生产的要求，保护油气层，稳定单井产量，为油田的可持续发展做好技术支撑。

1 可控不压井作业技术研究的意义

大港油田近三年油井维护性作业产量平均恢复率84%，每年因压井作业损失的产量达43000多吨，恢复期长、作业过程中的油层保护等问题已严重影响了油井的产量。

目前，国内主要采用两种作业方式保护油气层：一是，采用暂堵液封堵油层后进行洗压井作业或利用油层保护液直接进行洗压井作业，虽然大大减小了压井液侵入地层后对地层的伤害，但由于对油藏地质性质要求很高、油层保护成本投入大，广泛推广应用受到严重制约；二是，利用带压作业装置进行不压井作业，由于带压作业设备复杂，作业成本高，施工难度大、周期长，也给油水井的正常生产带来了严重影响。因此，研究修井作业过程中的油层保护，防止油层污染，缩短恢复期是我们迫切需要解决的问题。

2 可控不压井作业技术

图3 装置结构示意图

可控不压井作业技术是随带压作业技术应运而生的一项技术，是指在老油田通过多年的开发，已经完全掌握它的地质规律基础上，利用井口专用设备控制，在低压漏失井和高压低渗透油藏井进行不压井修井作业，可避免压井、灌入时压井液漏失造成油层污染，缩短恢复期，提高油井产量，并且该技术符合HSE要求，有效地解决了井控和保护油层的矛盾。

2.1 可控不压井作业设备构成（如图3）

可控不压井作业装置由液控三闸板防喷器、防喷工艺管，箱式工作平台、控抽油杆环形防喷器、护栏、油管滑道、可调节支腿、液油管刮油器、万能封杆器、抽油杆半封防喷器、抽油杆悬挂堵塞器、防喷器液压控制系统、控制阀组、排液系统等构成。平台高度1.5m左右，全部升起后在2.18m，可以配套18m井架和通井机进行作业。

2.2 可控不压井作业设备工作原理

2.2.1 工作原理

该装置通过万能封杆器封住光杆，卸掉防喷盒，安装抽油杆半封防喷器，利用万能封杆器及抽油杆半封防喷器倒出光杆，倒入抽油杆悬挂堵塞器，拆除井口采油树，将液控三闸板防喷器与井口大四通对接，装置安装试压合格后，即可进行起杆又可进行起管作业。在起杆作业时，平台上安装液控环形防喷器，液控环形防喷器下部连接的工艺管刚好插入三闸板防喷器内腔，关闭卡瓦和半封闸板可将液控环形防喷器固定并封闭环空。液控环形防喷器即可防喷，又可防止抽油杆上顶。在起管作业时，拆掉平台上安装的液控环形防喷器，安装油管刮油器。油管刮油器可将油管外表面上的油污刮净，同时也可阻挡井口溢流上喷。如果井口有溢流，则溢流进入箱式平台的储液槽，不会污染井场。储液槽被充满后，用排液系统排走。如果发生溢流，应先关闭液控三闸板卡瓦卡住油管，然后关闭半封闸板封住环空。该装置通过油管控制系统、泵杆控制系统、有效地解决了管杆的防喷防窜问题，从而保证了井控安全；通过废液回收系统可有效地收集井口油污及废液，保证清洁生产。

2.2.2 主要部件技术参数及功能作用：

（1）三闸板防喷器

结构由下自上为：全封闸板总成、半封闸板总成、卡瓦总成。

主要功能：封闭空井筒及封闭油套环空，防止油管上窜。

技术参数：

内通径：Φ186mm压力等级：21MPa防上顶力：15MPa

（2）泵杆环形防喷器

主要功能：提杆作业时，将抽油杆环形防喷器下部连接工艺管并插入三闸板防喷器内腔，安装到操作平台上，关闭卡瓦和半封闸板固定液控环形防喷器，封闭油套环空。控制液控环形防喷器开关压力即可刮油，又可防喷、防顶。

技术参数：

通径：Φ76mm

适用抽油杆直径：Φ16mm、19mm、Φ22mm、Φ25mm

密封压力等级：14MPa

防上顶力：3MPa

（3）抽油杆悬挂堵塞器

将抽油杆悬挂堵塞器与井内抽油杆连接牢固，倒入抽油杆悬挂堵塞器，利用抽油杆本身产生的重力封住油管内环空，开井观察油管无溢流为合格。这样就可以拆掉采油树，为安装设备提供条件。

技术参数：

封堵油管内径：Φ62mm

额定密封压力：7MPa

最大悬挂载荷：200kN

表1 平衡3MPa上顶力所需抽油杆的最小长度

2.3 可控不压井作业工艺流程

2.3.1 可控不压井作业选井原则

（1）地层解释为油水层，无气层，气液比小于300，且无硫化氢等有毒有害气体；

（2）对于低压漏失井或井口压力为0井，开井观察4h，井口无油气和溢流显示；

（3）对于有溢流或井口压力在0-3MPa之间的井，应循环洗井一周以上，充分脱气，开井观察4h，测量套管溢流量应不大于1m3/h，同时油管溢流量为零；

（4）井内管柱无卡无堵，随时可以进行循环洗压井。

2.3.2 可控不压井作业工艺流程

（1）在采油树小四通两侧安装万能封杆器，封住光杆，拆掉光杆盘根盒；安装抽油杆手动单闸板防喷器，倒出并卸掉光杆；

（2）下入抽油杆悬挂堵塞器，封住油管内环空，拆掉井口采油树，露储大四通上法兰，安装可控不压井作业装置并试压合格；

（3）安装抽油杆环形防喷器，起抽油杆作业，拆除抽油杆环形防喷器，安装刮油器，起原井管柱及井下工具；

（4）实施油水井维修技术方案；

（5）下入完井管柱，安装抽油杆环形防喷器，下抽油杆作业，下抽油杆悬挂堵塞器，封住油管内环空，安装井口及万能封杆器及泵杆手动单闸板防喷器，倒出并卸掉抽油杆悬挂堵塞器，倒入光杆，拆掉抽油杆手动单闸板防喷器，装光杆盘根盒，拆掉万能封杆器，完井。

3 现场应用及效果分析

以港10-30-2井为例：该井为港东油田一区七八断块一口高产井，2010年2月完钻，主力油层为NmⅣ75#层，渗透率为 623μm2，属于低压高流度比油藏，日产油8.6吨。2010年7月检泵作业清水30m2压井漏失20m2，作业后日产油下降至4.0吨，3个月后恢复至6.6吨，恢复率仅为75%（如图4）。

该井于2012年3月17日搬上并验收合格，18日利用万能封杆器封住采油树小四通内腔及光杆，卸掉防喷盒及光杆，下入抽油杆悬挂堵塞器，封住油管内环空，拆除采油树小四通，安装可控不压井作业装置并调试试压合格，安装液控环形防喷器并调节控制压力（液控环形防喷器即可防喷、防顶，又可刮掉抽油杆），提出全部抽油杆。拆掉平台上安装的液控环形防喷器，安装油管刮油器（油管刮油器可将油管外表面上的油污刮净，同时也可阻挡井口溢流上喷），提出原井管柱。19日软探砂面合格，利用可控不压井作业装置下入完井管柱及抽油杆，整个作业过程没有使用压井液压井或灌注。20日开抽生产，当天就恢复产量，日产油达8.0吨，恢复率达121%（如图5），通过该井两次检泵作业后产量分析对比，利用可控不压井作业缩短恢复期90天，累计增油360吨。

图4 压井作业后产量变化

截止2012年5月底，大港油田可控不压井作业共实施20井次，成功实施提原井、捞砂、通井、刮削、下完井等工序作业，效果明显，累计缩短恢复期216天，增油763吨。可控不压井作业设备相对带压作业装置较为简单和经济，可以装备到常规小修作业动力上，进行油水井维护性作业，其作业成本是常规维护性作业的1.5倍。另外可控不压井作业的应用减少了压井液、油层保护液和车辆投入，极大地节约修井作业成本。

大港油田每年可用于可控不压井作业的井数达1000-1200井次，可减少压井投入1590多万元，按每年作业1000口井计算，其中低压漏失井920井次，高压低渗井60井次，敏感性油藏井20井次。按每口井平均每天采油3.5吨，平均每次作业缩短恢复期4天，油层污染恢复期为90天，预计全年增油39000吨。

可见可控不压井作业技术不仅可以保护油气层，减少压井液对地层的伤害，提高单井产量，而且还可以提高油水井工作时率，节约成本、降低费用、实现综合经济效益。