带压大修技术现场试验与应用

    王大彪

    

    

    摘要：近年来吉林油田带压作业技术取得了突破性进展，装备和队伍数量不断增加，配套工艺水平日趋完善，工作量逐年攀升，规模效益显著。吉林油田开展带压作业技术研究以来，总工作量达7000口井，年工作量占集团公司25%以上。带压作业在保持地层能量、保证开发效果和环保减排等方面发挥了重要作用。

    关键词：带压大修技术；现场试验；带压大修技术运用

    1.带压作业技术发展现状

    随着油田开发中带压作业技术的推广与应用，注水井带压小修作业已经成为一种常规井下作业方式，在严峻的安全、环保形势及注水井大修作业工作量增加的情况下，增加带压大修数量及升级作业压力等级已成为带压作业发展方向。

    目前吉林油田在用的60T带压大修设备是国内唯一一套初步具备带压大修功能的设备，可以对5MPa以内的注水井开展带压大修施工。2014年8月份进入现场调试并取得成功，2015-2017年开展带压大修施工60口井。

    2.带压大修市场需求及前景预测

    2.1开展注水井带压大修的需求及意义

    （一）在吉林油区范围内，目前约有xx口以上的注水井由于套变、复杂落物等原因且压力不能释放导致的长停井，这类井需要带压大修工艺才能施工。如果这类井不加快治理，由于一两口此类井可能影响整个区块的储量动用及整体井位部署。

    （二）注水井采用带压大修作业，不需要长时间放水泄压，地层能量损失小，对提高注水开发效果、稳定单井产量具有积极意义。

    （三）吉林油区很多井地处城区、湿地、沿江地带等环境敏感区，注水井常规泄压修井受到极大限制。

    （四）带压作业施工不受地域和环境影响，可以最大限度地减轻和避免环境污染，同时减少了综合作业占井时间，提高生产时率。

    （五）利用带压大修开展注水井修井是油田低成本开发的重要手段。具有显著经济效益：

    （1）注水井单井节约费用

    注水井带压大修作业平均每口井可减少排水1814m3（经评价），修井后又需回注同样体积的水。按15元/m3注水成本计算，带压作业每修一口井避免浪费15.092万元。

    1.节省水费：1814m3×2×15元/m3=5.442万元/口节省罐车拉运污水费用（500元/15m3）：

    1814m3÷15m3×500元=6.05万元

    l节省污水处理费（按目前成本20元/m3计算）：

    1814m3×20元/m3=3.6万元

    （2）注水增油效益

    按注采比为7：1，带压作业每口注水井增油为：

    3628m3÷7=518.3m3

    国际油价40美元/桶（0.15898m3/桶，美元与人民币汇率为1：6.2）带压作业每口注水井增油效益为：518.3m3×1562元/m3=81万元

    由上述计算可知，利用带压大修施工单井可创效111万元，如综合考虑排水注水时间等因素，综合效益更为可观。

    2.2带压大修市场前景预测

    以在用的带压大修设备方案为基础，利用80T修井机配套自动无级变速顶驱，在带压小修辅助式设备基础上，加装旋转卡瓦和旋转防喷器，经过液压系统改造形成带压大修作业装置，满足10兆帕以内的带压大修作业施工需求。

    经过调研，首先目前在吉林油田各采区有很多由于压大、井况复杂等原因而无法上修的注水井，这些井既不能正常注水而且普通小修无法上修处理。

    其次吉林带压小修年施工能力800口井以上，由于拔不动、拔脱等原因导致需带压大修处理的占10%以上。

    第三由于国内只有吉林油田具备注水井带压大修施工能力，在市场竞争方面我们将有先天优势，市场前景广阔。

    3.带压大修技术现场试验与应用情况

    3.1带压大修设备基本构成

    修井机大钩下悬挂自动无级变速钻修井顶驱，液压动力在原动力装置基础上适当改造，单独设计控制装置。取消原移动卡瓦，安装专门设计的旋转卡瓦。井下上顶力由举升油缸来平衡。作业时卡瓦可以一边旋转，一边随液缸上下运动。

    3.2对带压小修改造后的主要技术创新点

    （一）对原来带压井口装置进行改造，引进了自动无级变速钻修井顶驱，设计成功了双向液动旋转卡瓦，形成了一套包含液压顶驱、液压旋转卡瓦在内的全新带压作业井口装置。

    （二）对原来的带压小修动力系统进行了改造，形成全新的具备大修功能的控制系统。

    （三）在原来带压小修的设备基础上，建立起了带压大修系统，为带压小修设备拓展了新的功能。

    3.3带压大修设备关键部件无级变速顶驱和旋转卡瓦

    在用的带压大修设备自动无级变速液压顶驱具有以下特点：

    （一）本机工作时反扭矩很小，主要由顶驱内部机构自动平衡掉，不用平衡导轨装置。

    （二）本机有零输出功能，适用于载荷变化频繁，峰值功率高而短暂，有冲击、卡阻、卡钻等场合，在出现卡堵时可立即提钻，恢复高速旋轉，不用释放钻柱扭矩，不会使钻柱脱扣落井。对作业设备钻具系统和油井均有安全保护作用。

    （三）不用转盘，扭矩参数不低于转盘。循环水不用过滤也可以使用。

    （四）本机恒功率特性好，负载扭矩大时，转速自动降低，负载扭矩小时，自动恢复高转速。自动变速灵敏，钻水泥塞时比螺杆钻具进尺速度提高4-5倍。

    （五）不受液体性质限制，进口不需过滤。

    （六）操作简单，使用维修方便，开机后钻柱旋转运动的一切变化均由本机自动进行，不用人工控制，本机输出轴可以换向旋转，自动上卸扣方便。

    顶驱的基本参数：

    （1）规格型号：ZBDQ70T；直径795mm；

    高2015mm；安全接头500mm。

    （2）扭矩：12000N·M。

    （3）转速：0r/min-180r/min。

    （4）载荷：70T。

    （5）下井深度：4000m。

    （6）旋转方向：正反转驱动，反转为主。

    （7）液压马达：采用6KJ6K系列盘配流液压

    马达双马达并联。马达排量310cc/r×2台。

    （8）鹅颈管扣型：2时平式油管扣。

    （9）自重：约2500Kg。

    旋转卡瓦的基本结构及功能：上部为普通闸板式卡瓦结构，通径为124mm，下部为法兰式结构，与上横梁连接。在井口装置中起到移动卡瓦作用。所不同的是，卡瓦部分可以相对法兰部分实现360度无死角被动旋转。在相对运动的两功能构建间设计有大载荷的圆锥滚子推力轴承。因而，既可以承受双向载荷，又可以轻松回转。液压油道采用新型回转高压密封式结构，确保了夹持力的可靠性。

    液压回转卡瓦的基本参数：

    最大静载荷：600KN

    额定动载荷：400KN

    施工案例一：

    2015年初对xx采油厂Xx井开展了带压大修施工。此井为2003年探井，试油后一直关井。井内是压裂管柱，井内有测井公司下的电缆式密封桥塞，已无法找到工具说明书及打捞工具，制定如下方案并施工：

    （1）打印后决定用φ114的平磨进行带压磨铣作业但进尺慢；

    （2）采用套铣筒作业不进尺起出发现一个隔环；

    （3）后下φ52套铣钻头进尺60em，用反扣公锥打捞出20em中心管一段。

    （4）用φ90长扣铣锥继续钻磨扩孔作业后，用φ80-φ110长扣大头公锥捞出桥塞。

    （5）冲扫之人工井底，下泵完井。历时近40天时间成功处理这口疑难井。

    施工案例二：

    2016年9月末，xX采油厂集团压裂区块重点井xx井进行带压大修施工：

    （1）由于井压大（16MPa），施工强拔管脱，喷出油管三根，后期采用化学方法封堵油管及环空后关井；

    （2）带压大修上修后，在带压情况下起出油管4根后发现短脱位置，采用三角刮刀进行扫塞清除井里化学堵剂施工，进尺13米，之后进行打捞施工作业；

    （3）共计打捞12次，捞出井内全部管柱；

    （4）捞出管柱后打印至1582.88米，有套管变形，变形为φ98。下φ100m-φ115组合铣锥进行治套施工作业，治套到人工井底。

    （5）由于该井下步进行压裂作業。又开展了下压裂管柱、更换压裂井口做压裂准备施工。

    4.升级带压大修设备需解决的问题

    目前我公司在用的这套带压大修设备虽然是国内唯一一台带压大修装置，但在使用过程中还存在以下问题：

    （1）设备配置的是普通的环形防喷器，临界旋转密封压力在xxMpa以下，不能完全满足带压大修现场施工需求。

    （2）现用带压大修旋转卡瓦功能还需完善，主要是旋转卡瓦在旋转的同时轴向要同步运动，比如对于使用旋转卡瓦卸油管扣，每转一圈径向运动相应距离。

    （3）本套带压大修设备在xxMpa以内的注水井磨铣、治套等施工时可平稳进行，但在打捞管类落物、不规则落物时，打捞工具与鱼顶密封问题还有待解决。

    针对以上问题，在下一步带压大修装置升级改造过程中应予以重点考虑。经初步调研了解：

    （1）目前国内有针对钻井研发的静密封21Mpa、动密封10.5Mpa的旋转防喷器，要经过改造后才能用在带压大修上；也有厂家在开展针对修井使用的旋转防喷器研发，正在厂内试验。

    （2）旋转卡瓦相关产品目前了解有闸板式和锥形卡瓦两种，相关参数如下表：

    （3）需进一步完善带压打捞施工过程中打捞工具与鱼顶的密封问题。2016年我们开展的带压作业化学封堵试验取得初步成效，下一步在带压大修作业时可以考虑利用化学封堵与带压大修配合施工解决此问题。