论文部分内容阅读
摘要：油水井从开发到后期的维护过程中其生产层都会受到不同程度的伤害。如何避免或减小油气层伤害，提高油水井寿命和产能一直是开发技术人员努力的方向。带压作业技术的出现为实现真正意义上的油气层保护提供了可能。
关键词：油水井;带压作业;应用研究
前言
目前国内众多的油气田已进入中后期开采阶段，油气井压力逐年降低，而高压井和较高压油气井的比例不大，无论是低压井在常规压井作业中防止出现地面环境污染问题，还是中高压井采用常规压井作业防止压井液污染地层、保持地层压力、提高生产效益等方面，均迫切需要采用带压作业工艺。
1.油水井带压作业的概念
带压作业是指利用特殊修井设备，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的井下作业技术。通过防喷器组控制油套环空压力，堵塞器控制油管内部压力，然后通过对管柱施加外力克服井内上顶力，从而完成带压起下管柱。
目前，带压作业已实现油水井的起下管杆、通井、打捞、打印、冲砂、刮垢、射孔、换井口、挤灰、堵水、酸化、压裂、套磨铣、水平井（射孔、压裂）等工艺。
2.油水井带压作业的意义
2.1有效削减安全风险
带压作业是在密闭状态下进行的修井作业，井控动态密封系统安全可靠，防喷器可迅速实现开关，不会出现井喷。尤其在城区、沙漠和浅海滩涂等三高地区实施带压作业具有一定的社会意义。
2.2节约能源
对于高压低渗油田来说，其注水井的注水压力较高，常规修井需泄压1-6个月甚至更长时间，带压作业无需泄压，不排放井内液体，避免了能源的浪费，达到节能减排作用。
2.3提高油井产量
对于以泥质胶结，蒙脱石含量高的储层，常规作业压井液使蒙脱石具有遇水膨胀，储层水敏特征造成通道堵塞影响油井产量。采取带压作业可避免修井液对储层的影响，提高产量。
2.4延长油井寿命，降低油田开发成本
带压作业可以避免井口泄压产生压差或地层应力释放造成的套管损坏。水平井和分支井都是筛管或裸眼完井，油层裸露面积大，常规作业不断洗压井极易造成油层污染和地层坍塌现象，缩短油井寿命，增加修井成本。
2.5保护油层，避免作业时形成污染
油田开发到中后期，一些区块注采不平衡，地层亏空，漏失严重。相对于油井来说，常规作业采取化学堵漏后建立修井液循环进行施工，势必造成储层通道堵塞，形成污染，严重的还要进行解堵施工。带压作业较传统井下作业，采用带压作业技术，没有外来流体入侵，避免修井液造成的油气层颗粒堵塞，水化膨胀等伤害，油气层就没有外来固相、液相的伤害就不会产生新的层间矛盾，地层压力系统不会受到破坏，不需要重新建立平衡，可以有效保护油层，有利于油井修复后稳产、高产。 相对于传统水井作业，在不放喷，不放溢流的情况下带压作业，对单井而言不需要卸压，同时解决了污水排放问题，降低注水成本;对整个注采网来说，对周边受益井，注水站注入工作不影响，保持整个注采网络地层压力系统不受破坏，不需要再建压力平衡，有利于提高注水实效。
3.带压作业装置系统
带压作业装置根据作业井别不同而有所不同，但其核心部分包括三大系统，分别是井口密封系统、加压动力系统、附属配套系统。
3.1井控密封系统
井控密封系统主要由三闸板防喷器、单闸板防喷器、环形防喷器和升高短接等部分组成。其作用是在起下管柱过程中实现油套环空密封。
3.2加压动力系统
加压动力系统主要由由双向双作用液压缸、上游动卡瓦和下固定卡瓦等组成。主要用于当油管自身重量小于井内液体作用于油管的上顶力时，提放管柱，以保证安全起下。
（1）双向双作用液压缸
双向双作用液压缸即升降油缸，行程为3.5m左右，在固定卡瓦打开时，通过游动卡瓦咬住井内管柱，操控液压系统，在管柱重量小于井内液压的上顶力（浮力），实现井内管柱的安全起下。当管柱重量大于井内液压的上顶力时，停止使用升降液缸，而用修井机大钩起下油管。
（2）固定卡瓦和游动卡瓦
固定卡瓦在作业过程中主要用于卡住油管，阻止油管上窜。当井内压力对油管上浮力小于井内油管重量时，不用固定卡瓦而改用大钩及吊卡，防止油管掉下去。 游动卡瓦是在井内压力对油管的上浮力大于井内管柱的重量时，用游动卡瓦卡住油管，随着升降油缸上升或下降从而提出或压入油管。当井内压力对油管的上浮力小于井内管柱的重量时，油缸及游动卡瓦停用，改用大钩及吊卡。
（3）横梁
横梁的作用是承受作業过程中的作用力，并且将整套系统连接并固定成一体，从而保证了整个系统的稳定性。包括游动横梁、上横梁、中横梁、下横梁。游动横梁下面安装的是游动卡瓦，上面可以安装重力卡瓦或是吊卡。它的两端分别与升降液缸的活塞杆相连，在作业过程中带到游动卡瓦一起运动，主要是承受游动卡瓦和升降液缸的作用力。
上横梁和中横梁的主要作用是将升降液缸和中间的防喷器组连接在一体，保证装置的稳定性。上横梁卡在溢流筒和升降液缸上。中横梁卡在短节和升降液缸上。它们的两边是合页形式的卡子，可以转过1000的角度，卡在升降液缸上。下横梁两边与升降液缸的下部相连，中间卡在下横梁座上，下横梁座下部连接三闸板防喷器，上面连接特种单闸板防喷器。
3.3附属系统及其配套工具
主要由液压控制系统、堵塞器、卸油箱、工作平台等组成。
（1）液压操作控制系统
由液控操作台、蓄能器系统及高压联结软管等组成。液控操作台实现对井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，同时可分别调整各封井器系统液压，使各封井器在最佳工作压力工作，延长各部位工作寿命。蓄能器系统能储存一定的压能，在作业机或液压泵出现故障时，靠储存能量实现液压快速关井，提高带压作业的安全系数。联结软管为高压软管，和蓄能器、液控操作台联结，传递液压能量，实现远程控制液压缸和井控装备。
（2）油管堵塞器
最近几年，结合生产实际情况，国内有针对性研发了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其它堵井工艺，有效地解决了带压作业技术中油管内部堵塞的核心问题。
（3）双向阀
主要用于完井时安装在管柱最下部，在油管下入过程中，在单向翻板的作用下，凡尔球座于上球座中，起反向止回作用，使油管内部保持常压，油管下入完成后，向油管内打压，在液力作用和球的自重作用下，凡尔球冲过单向翻板座入下球座中，起挡球作用，可以实现分注作业
（4）泄油箱
一般在上环形防喷器上方加装一个升高短节式的泄油短节，一方面便于上部防顶卡瓦的安装，另一方面从环形防喷器微漏出的水和接箍瞬间流出的水能通过导流管流到指定地方，不要上喷和流到井口处，污染地面环境。
（5）工作平台
包括主工作平台和辅助平台。主平台上安装有司钻控制台、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平台主要是提供作业的空间。辅助平台上有环形防喷器及部分控制阀，为环形防喷器及固定卡瓦的检修提供空间。
对于不同类型井的带压作业，带压作业装置也不尽相同，对于油井带压作业装置，为解决不规则杆柱密封问题，一般采用静密封装置;注水井带压作业装置采用环形防喷器实现油套环空动态密封;高压井带压作业装置则采用滑动防喷器实现油套环空动态密封;而电潜泵井带压作业装置采用板式环形防喷器和静密封装置实现密闭起下管柱。
4.小结
综上所述，由于带压作业技术尤其独特的优势，而且在国外油气田已经是一项相对成熟的技术在广泛应用，所以根据目前国内油气田开发实际，该技术具有广阔的应用空间，适合大规模推广应用。
参考文献
[1]王利鹏.不压井作业技术[J].石油知识.2016，12（1）：15-17.
（作者单位：中国石油辽河油田分公司 西部油田项目管理部（塔里木项目管理部）
关键词：油水井;带压作业;应用研究
前言
目前国内众多的油气田已进入中后期开采阶段，油气井压力逐年降低，而高压井和较高压油气井的比例不大，无论是低压井在常规压井作业中防止出现地面环境污染问题，还是中高压井采用常规压井作业防止压井液污染地层、保持地层压力、提高生产效益等方面，均迫切需要采用带压作业工艺。
1.油水井带压作业的概念
带压作业是指利用特殊修井设备，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的井下作业技术。通过防喷器组控制油套环空压力，堵塞器控制油管内部压力，然后通过对管柱施加外力克服井内上顶力，从而完成带压起下管柱。
目前，带压作业已实现油水井的起下管杆、通井、打捞、打印、冲砂、刮垢、射孔、换井口、挤灰、堵水、酸化、压裂、套磨铣、水平井（射孔、压裂）等工艺。
2.油水井带压作业的意义
2.1有效削减安全风险
带压作业是在密闭状态下进行的修井作业，井控动态密封系统安全可靠，防喷器可迅速实现开关，不会出现井喷。尤其在城区、沙漠和浅海滩涂等三高地区实施带压作业具有一定的社会意义。
2.2节约能源
对于高压低渗油田来说，其注水井的注水压力较高，常规修井需泄压1-6个月甚至更长时间，带压作业无需泄压，不排放井内液体，避免了能源的浪费，达到节能减排作用。
2.3提高油井产量
对于以泥质胶结，蒙脱石含量高的储层，常规作业压井液使蒙脱石具有遇水膨胀，储层水敏特征造成通道堵塞影响油井产量。采取带压作业可避免修井液对储层的影响，提高产量。
2.4延长油井寿命，降低油田开发成本
带压作业可以避免井口泄压产生压差或地层应力释放造成的套管损坏。水平井和分支井都是筛管或裸眼完井，油层裸露面积大，常规作业不断洗压井极易造成油层污染和地层坍塌现象，缩短油井寿命，增加修井成本。
2.5保护油层，避免作业时形成污染
油田开发到中后期，一些区块注采不平衡，地层亏空，漏失严重。相对于油井来说，常规作业采取化学堵漏后建立修井液循环进行施工，势必造成储层通道堵塞，形成污染，严重的还要进行解堵施工。带压作业较传统井下作业，采用带压作业技术，没有外来流体入侵，避免修井液造成的油气层颗粒堵塞，水化膨胀等伤害，油气层就没有外来固相、液相的伤害就不会产生新的层间矛盾，地层压力系统不会受到破坏，不需要重新建立平衡，可以有效保护油层，有利于油井修复后稳产、高产。 相对于传统水井作业，在不放喷，不放溢流的情况下带压作业，对单井而言不需要卸压，同时解决了污水排放问题，降低注水成本;对整个注采网来说，对周边受益井，注水站注入工作不影响，保持整个注采网络地层压力系统不受破坏，不需要再建压力平衡，有利于提高注水实效。
3.带压作业装置系统
带压作业装置根据作业井别不同而有所不同，但其核心部分包括三大系统，分别是井口密封系统、加压动力系统、附属配套系统。
3.1井控密封系统
井控密封系统主要由三闸板防喷器、单闸板防喷器、环形防喷器和升高短接等部分组成。其作用是在起下管柱过程中实现油套环空密封。
3.2加压动力系统
加压动力系统主要由由双向双作用液压缸、上游动卡瓦和下固定卡瓦等组成。主要用于当油管自身重量小于井内液体作用于油管的上顶力时，提放管柱，以保证安全起下。
（1）双向双作用液压缸
双向双作用液压缸即升降油缸，行程为3.5m左右，在固定卡瓦打开时，通过游动卡瓦咬住井内管柱，操控液压系统，在管柱重量小于井内液压的上顶力（浮力），实现井内管柱的安全起下。当管柱重量大于井内液压的上顶力时，停止使用升降液缸，而用修井机大钩起下油管。
（2）固定卡瓦和游动卡瓦
固定卡瓦在作业过程中主要用于卡住油管，阻止油管上窜。当井内压力对油管上浮力小于井内油管重量时，不用固定卡瓦而改用大钩及吊卡，防止油管掉下去。 游动卡瓦是在井内压力对油管的上浮力大于井内管柱的重量时，用游动卡瓦卡住油管，随着升降油缸上升或下降从而提出或压入油管。当井内压力对油管的上浮力小于井内管柱的重量时，油缸及游动卡瓦停用，改用大钩及吊卡。
（3）横梁
横梁的作用是承受作業过程中的作用力，并且将整套系统连接并固定成一体，从而保证了整个系统的稳定性。包括游动横梁、上横梁、中横梁、下横梁。游动横梁下面安装的是游动卡瓦，上面可以安装重力卡瓦或是吊卡。它的两端分别与升降液缸的活塞杆相连，在作业过程中带到游动卡瓦一起运动，主要是承受游动卡瓦和升降液缸的作用力。
上横梁和中横梁的主要作用是将升降液缸和中间的防喷器组连接在一体，保证装置的稳定性。上横梁卡在溢流筒和升降液缸上。中横梁卡在短节和升降液缸上。它们的两边是合页形式的卡子，可以转过1000的角度，卡在升降液缸上。下横梁两边与升降液缸的下部相连，中间卡在下横梁座上，下横梁座下部连接三闸板防喷器，上面连接特种单闸板防喷器。
3.3附属系统及其配套工具
主要由液压控制系统、堵塞器、卸油箱、工作平台等组成。
（1）液压操作控制系统
由液控操作台、蓄能器系统及高压联结软管等组成。液控操作台实现对井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，同时可分别调整各封井器系统液压，使各封井器在最佳工作压力工作，延长各部位工作寿命。蓄能器系统能储存一定的压能，在作业机或液压泵出现故障时，靠储存能量实现液压快速关井，提高带压作业的安全系数。联结软管为高压软管，和蓄能器、液控操作台联结，传递液压能量，实现远程控制液压缸和井控装备。
（2）油管堵塞器
最近几年，结合生产实际情况，国内有针对性研发了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其它堵井工艺，有效地解决了带压作业技术中油管内部堵塞的核心问题。
（3）双向阀
主要用于完井时安装在管柱最下部，在油管下入过程中，在单向翻板的作用下，凡尔球座于上球座中，起反向止回作用，使油管内部保持常压，油管下入完成后，向油管内打压，在液力作用和球的自重作用下，凡尔球冲过单向翻板座入下球座中，起挡球作用，可以实现分注作业
（4）泄油箱
一般在上环形防喷器上方加装一个升高短节式的泄油短节，一方面便于上部防顶卡瓦的安装，另一方面从环形防喷器微漏出的水和接箍瞬间流出的水能通过导流管流到指定地方，不要上喷和流到井口处，污染地面环境。
（5）工作平台
包括主工作平台和辅助平台。主平台上安装有司钻控制台、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平台主要是提供作业的空间。辅助平台上有环形防喷器及部分控制阀，为环形防喷器及固定卡瓦的检修提供空间。
对于不同类型井的带压作业，带压作业装置也不尽相同，对于油井带压作业装置，为解决不规则杆柱密封问题，一般采用静密封装置;注水井带压作业装置采用环形防喷器实现油套环空动态密封;高压井带压作业装置则采用滑动防喷器实现油套环空动态密封;而电潜泵井带压作业装置采用板式环形防喷器和静密封装置实现密闭起下管柱。
4.小结
综上所述，由于带压作业技术尤其独特的优势，而且在国外油气田已经是一项相对成熟的技术在广泛应用，所以根据目前国内油气田开发实际，该技术具有广阔的应用空间，适合大规模推广应用。
参考文献
[1]王利鹏.不压井作业技术[J].石油知识.2016，12（1）：15-17.
（作者单位：中国石油辽河油田分公司 西部油田项目管理部（塔里木项目管理部）