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摘要：随着油田注入开发时间的延长，部分注水井压力异常，如果采用放溢流降压方式作业，则会释放大量地层能量，且会造成较严重的环境污染。带压作业技术可以在不压井、不放喷情况下进行作业，有效地解决了高压注水井的井下作业难题。本文介绍了注水井带压作业技术原理、工艺研究及完井管柱的优化设计、配套关键工具的研发与试验。目前，该项技术已经成为注水井作业的主体技术， 并逐步规模化推广应用。
关键词：注水井 带压作业 完井管柱优化
中图分类号：P631.8+13
1 注水井带压作业技术基本情况
1.1带压作业的概念
带压作业是在井内带压的条件下，由专业技术人员操作专用的系统配套设备完成钻井、完井、修井或其他措施作业的过程。目前国内外已经广泛应用于欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、测试、酸化、压裂和修井作业中。
1.2关键技术
带压作业技术是通过带压作业装置与油管堵塞配套工具及工艺的配合使用来实现的，带压作业装置主要完成油套环空的防喷和对管柱的控制，油管内的封堵需要配套工具来实现。该项技术的关键技术包括油管内堵塞技术、管柱控制技术及油套环空密封技术。
1.3 带压作业技术原理
带压作业技术是利用特殊的修井设备，由专业技术人员操作，在井口有压力的情况下实现管柱的安全、无污染起下作业。主要解决了两方面的工艺难题：一是在起下油管和其他作业过程中，能保证油管及油、套管环形空间不喷油，即所谓油管内部堵塞及油、套环空动态密封的技术难题；二是起下油管过程中，能够对油管施加压力或控制力，以克服井内压力对油管的上顶力，保证若干根油管能正常起出或下放控制的技术难题。
2 注水井帶压作业装置的优化配套
注水井带压作业装置主要由井口密封系统、液压提升系统、液压控制系统等部分构成。
井口密封系统主要由一台三闸板防喷器、一台环形防喷器和两台单闸板防喷器组成，控制和密封着井筒环空之间的压力，防止井喷。全封闸板防喷器用于空井筒状态下的封井，半封闸板防喷器和安全卡瓦用于作业间隙封井，以及带压作业时卡封井内管柱，防止管柱在井内压力作用下窜出井筒。
液压提升系统包括固定卡瓦、游动卡瓦，升降油缸，以及与作业机的联结装置等部件。游动卡瓦通常与固定卡瓦配合使用，在液压系统的控制下，通过固定卡瓦和游动卡瓦开关转换，可实现在管柱自重小于井内上顶力时的安全起下操作。升降液缸为双向双作用液压缸， 其作用在于井内上顶力大于油管自重时安全起下油管。当井内上顶力小于油管自重时，直接用作业车大钩起吊或下放油管。
液压控制系统是对液控操作台、蓄能器和液压油箱等部件的集成。液控操作台实现了井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，同时也可调整各封井器系统液压，使各封井器处于最佳工作压力。蓄能器系统可储存一定的压能， 在作业机或液压泵出现故障时，依靠所储存能量实现液压远程快速关井，提高带压作业的安全系数。
起升油管作业时，用环形封井器封住井内压力，全封闸板防喷器和单闸板防喷器作为备用。当油管自重大于井压对油管的上顶力时，不使用卡瓦和升降液缸，直接使用通井机绞车起升管柱，随着井下管柱越来越少，重量越来越轻，井内上顶力与油管自重逐渐接近，即当指重表的读数接近零时，开始使用卡瓦卡住油管，用升降液缸和卡瓦的相互配合进行起升油管作业。在作业间隙，若井筒内有油管，用半封闸板防喷器封住井压，若井筒内无油管，则用全封闸板防喷器封堵井压。
3 注水井带压作业工艺及相关配套关键工具
目前，注水井带压作业施工工序一般为：①投油管堵塞工具封堵油管；②安装带压作业装置；③通过液压提升系统、井口密封系统相互配合起钻；④在油管末端安装防喷工具下钻。
带压作业装置主要完成油套环空防喷、管柱防上顶及加压下钻（在起至最后若干根油管或初下若干根油管时，井内压力对油管上顶力超过油管自重情况下，保证能正常起下油管） 等功能，除此之外还需油管内堵塞工艺配合。
3. 1注水井带压作业工艺
3.1.1原井起钻
方案一：投送油管内堵塞工具至第一个缩颈处（封隔器或偏心配水器位置）；带压作业起出堵塞工具封堵以上油管，运用带压作业装置导出封隔器或偏心配水器后再次进行投堵（有几级配水器就必须投堵几次）；用同样的方式分段投堵，起出所有油管。
方案二：配水器投死嘴子，用小直径油管内堵塞工具一次投放到尾管，用带压作业装置起出所有油管，实现全程带压作业。技术难点：小直径桥塞研发难度大；部分井管柱复杂，如转注井和油套分注井，桥塞只能投至注水滑套上部。
3. 1. 2管柱优化
工艺需求：带压作业下完井管柱时满足密封防喷的要求，安装井口后坐封封隔器将配水器死嘴子换为活嘴子，需要满足反洗井的要求，能为再次进行带压作业提供便利条件。
优化方案：基于以上要求，对分注完井管柱工艺进行优化。在分注完井管柱下端加装双作用凡尔和预置工作筒，带压作业下油管时双作用凡尔起到密封防喷作用；油管下井到位后将双作用凡尔从密封防喷转换成单向凡尔，实现分注和反洗井功能。
3. 2注水井带压作业相关配套关键工具
油管内堵塞技术是国内注水井带压作业中最为重要的一项技术，油管内堵塞成功就预示着注水井带压作业成功了一半，其后作业过程与常规油井作业大同小异。但要有效的封堵油管其难度比较大， 关键是井下情况复杂、井下工具的规格不一，注水井带压作业配套关键工具包括油管堵塞工具及配套完井工具。
针对注水井管柱多样化及井况复杂等问题，根据带压作业工艺方案，经过对比分析，最终提出了带压作业配套关键工具的总体设计方案，如表1所示。
3.3 带压作业效果
作业时间缩短，可大幅提高使用带压作业后无需泄压即可进行作业，减少作业时间。与常规检串作业相比，平均作业时间可缩短l6天。
节约作业成本，经济效果明显带压作业1口井平均减少放水量2350m3，每口井节约费用约8万元。保持地层能量常规检串作业时大量的放水量会导致该注水井所在区块的地层能量损失，注水效果降低。
同时实现了安全环保作业。带压作业过程安全环保，避免了常规作业检串时泄压造成的环境污染和不安全因素，提高了作业的质量和效率。
4 结束语
水井带压作业是一项极具挑战的重大课题。针对带压作业提速、专用装置耐高温、装备压力等级提高、高温油管内堵塞、大修装备高压动密封等难题进行攻关，使热采井带压作业技术、带压大修配套技术、带压作业装置配套及油管堵塞技术得到优化，作业速度进一步提高。
关键词：注水井 带压作业 完井管柱优化
中图分类号：P631.8+13
1 注水井带压作业技术基本情况
1.1带压作业的概念
带压作业是在井内带压的条件下，由专业技术人员操作专用的系统配套设备完成钻井、完井、修井或其他措施作业的过程。目前国内外已经广泛应用于欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、测试、酸化、压裂和修井作业中。
1.2关键技术
带压作业技术是通过带压作业装置与油管堵塞配套工具及工艺的配合使用来实现的，带压作业装置主要完成油套环空的防喷和对管柱的控制，油管内的封堵需要配套工具来实现。该项技术的关键技术包括油管内堵塞技术、管柱控制技术及油套环空密封技术。
1.3 带压作业技术原理
带压作业技术是利用特殊的修井设备，由专业技术人员操作，在井口有压力的情况下实现管柱的安全、无污染起下作业。主要解决了两方面的工艺难题：一是在起下油管和其他作业过程中，能保证油管及油、套管环形空间不喷油，即所谓油管内部堵塞及油、套环空动态密封的技术难题；二是起下油管过程中，能够对油管施加压力或控制力，以克服井内压力对油管的上顶力，保证若干根油管能正常起出或下放控制的技术难题。
2 注水井帶压作业装置的优化配套
注水井带压作业装置主要由井口密封系统、液压提升系统、液压控制系统等部分构成。
井口密封系统主要由一台三闸板防喷器、一台环形防喷器和两台单闸板防喷器组成，控制和密封着井筒环空之间的压力，防止井喷。全封闸板防喷器用于空井筒状态下的封井，半封闸板防喷器和安全卡瓦用于作业间隙封井，以及带压作业时卡封井内管柱，防止管柱在井内压力作用下窜出井筒。
液压提升系统包括固定卡瓦、游动卡瓦，升降油缸，以及与作业机的联结装置等部件。游动卡瓦通常与固定卡瓦配合使用，在液压系统的控制下，通过固定卡瓦和游动卡瓦开关转换，可实现在管柱自重小于井内上顶力时的安全起下操作。升降液缸为双向双作用液压缸， 其作用在于井内上顶力大于油管自重时安全起下油管。当井内上顶力小于油管自重时，直接用作业车大钩起吊或下放油管。
液压控制系统是对液控操作台、蓄能器和液压油箱等部件的集成。液控操作台实现了井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，同时也可调整各封井器系统液压，使各封井器处于最佳工作压力。蓄能器系统可储存一定的压能， 在作业机或液压泵出现故障时，依靠所储存能量实现液压远程快速关井，提高带压作业的安全系数。
起升油管作业时，用环形封井器封住井内压力，全封闸板防喷器和单闸板防喷器作为备用。当油管自重大于井压对油管的上顶力时，不使用卡瓦和升降液缸，直接使用通井机绞车起升管柱，随着井下管柱越来越少，重量越来越轻，井内上顶力与油管自重逐渐接近，即当指重表的读数接近零时，开始使用卡瓦卡住油管，用升降液缸和卡瓦的相互配合进行起升油管作业。在作业间隙，若井筒内有油管，用半封闸板防喷器封住井压，若井筒内无油管，则用全封闸板防喷器封堵井压。
3 注水井带压作业工艺及相关配套关键工具
目前，注水井带压作业施工工序一般为：①投油管堵塞工具封堵油管；②安装带压作业装置；③通过液压提升系统、井口密封系统相互配合起钻；④在油管末端安装防喷工具下钻。
带压作业装置主要完成油套环空防喷、管柱防上顶及加压下钻（在起至最后若干根油管或初下若干根油管时，井内压力对油管上顶力超过油管自重情况下，保证能正常起下油管） 等功能，除此之外还需油管内堵塞工艺配合。
3. 1注水井带压作业工艺
3.1.1原井起钻
方案一：投送油管内堵塞工具至第一个缩颈处（封隔器或偏心配水器位置）；带压作业起出堵塞工具封堵以上油管，运用带压作业装置导出封隔器或偏心配水器后再次进行投堵（有几级配水器就必须投堵几次）；用同样的方式分段投堵，起出所有油管。
方案二：配水器投死嘴子，用小直径油管内堵塞工具一次投放到尾管，用带压作业装置起出所有油管，实现全程带压作业。技术难点：小直径桥塞研发难度大；部分井管柱复杂，如转注井和油套分注井，桥塞只能投至注水滑套上部。
3. 1. 2管柱优化
工艺需求：带压作业下完井管柱时满足密封防喷的要求，安装井口后坐封封隔器将配水器死嘴子换为活嘴子，需要满足反洗井的要求，能为再次进行带压作业提供便利条件。
优化方案：基于以上要求，对分注完井管柱工艺进行优化。在分注完井管柱下端加装双作用凡尔和预置工作筒，带压作业下油管时双作用凡尔起到密封防喷作用；油管下井到位后将双作用凡尔从密封防喷转换成单向凡尔，实现分注和反洗井功能。
3. 2注水井带压作业相关配套关键工具
油管内堵塞技术是国内注水井带压作业中最为重要的一项技术，油管内堵塞成功就预示着注水井带压作业成功了一半，其后作业过程与常规油井作业大同小异。但要有效的封堵油管其难度比较大， 关键是井下情况复杂、井下工具的规格不一，注水井带压作业配套关键工具包括油管堵塞工具及配套完井工具。
针对注水井管柱多样化及井况复杂等问题，根据带压作业工艺方案，经过对比分析，最终提出了带压作业配套关键工具的总体设计方案，如表1所示。
3.3 带压作业效果
作业时间缩短，可大幅提高使用带压作业后无需泄压即可进行作业，减少作业时间。与常规检串作业相比，平均作业时间可缩短l6天。
节约作业成本，经济效果明显带压作业1口井平均减少放水量2350m3，每口井节约费用约8万元。保持地层能量常规检串作业时大量的放水量会导致该注水井所在区块的地层能量损失，注水效果降低。
同时实现了安全环保作业。带压作业过程安全环保，避免了常规作业检串时泄压造成的环境污染和不安全因素，提高了作业的质量和效率。
4 结束语
水井带压作业是一项极具挑战的重大课题。针对带压作业提速、专用装置耐高温、装备压力等级提高、高温油管内堵塞、大修装备高压动密封等难题进行攻关，使热采井带压作业技术、带压大修配套技术、带压作业装置配套及油管堵塞技术得到优化，作业速度进一步提高。