帶壓大修技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用

王大彪

摘要：近年來(lái)吉林油田帶壓作業(yè)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，裝備和隊(duì)伍數(shù)量不斷增加，配套工藝水平日趨完善，工作量逐年攀升，規(guī)模效益顯著。吉林油田開(kāi)展帶壓作業(yè)技術(shù)研究以來(lái)，總工作量達(dá)7000口井，年工作量占集團(tuán)公司25%以上。帶壓作業(yè)在保持地層能量、保證開(kāi)發(fā)效果和環(huán)保減排等方面發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：帶壓大修技術(shù)；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；帶壓大修技術(shù)運(yùn)用

1.帶壓作業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著油田開(kāi)發(fā)中帶壓作業(yè)技術(shù)的推廣與應(yīng)用，注水井帶壓小修作業(yè)已經(jīng)成為一種常規(guī)井下作業(yè)方式，在嚴(yán)峻的安全、環(huán)保形勢(shì)及注水井大修作業(yè)工作量增加的情況下，增加帶壓大修數(shù)量及升級(jí)作業(yè)壓力等級(jí)已成為帶壓作業(yè)發(fā)展方向。

目前吉林油田在用的60T帶壓大修設(shè)備是國(guó)內(nèi)唯一一套初步具備帶壓大修功能的設(shè)備，可以對(duì)5MPa以?xún)?nèi)的注水井開(kāi)展帶壓大修施工。2014年8月份進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試并取得成功，2015-2017年開(kāi)展帶壓大修施工60口井。

2.帶壓大修市場(chǎng)需求及前景預(yù)測(cè)

2.1開(kāi)展注水井帶壓大修的需求及意義

（一）在吉林油區(qū)范圍內(nèi)，目前約有xx口以上的注水井由于套變、復(fù)雜落物等原因且壓力不能釋放導(dǎo)致的長(zhǎng)停井，這類(lèi)井需要帶壓大修工藝才能施工。如果這類(lèi)井不加快治理，由于一兩口此類(lèi)井可能影響整個(gè)區(qū)塊的儲(chǔ)量動(dòng)用及整體井位部署。

（二）注水井采用帶壓大修作業(yè)，不需要長(zhǎng)時(shí)間放水泄壓，地層能量損失小，對(duì)提高注水開(kāi)發(fā)效果、穩(wěn)定單井產(chǎn)量具有積極意義。

（三）吉林油區(qū)很多井地處城區(qū)、濕地、沿江地帶等環(huán)境敏感區(qū)，注水井常規(guī)泄壓修井受到極大限制。

（四）帶壓作業(yè)施工不受地域和環(huán)境影響，可以最大限度地減輕和避免環(huán)境污染，同時(shí)減少了綜合作業(yè)占井時(shí)間，提高生產(chǎn)時(shí)率。

（五）利用帶壓大修開(kāi)展注水井修井是油田低成本開(kāi)發(fā)的重要手段。具有顯著經(jīng)濟(jì)效益：

（1）注水井單井節(jié)約費(fèi)用

注水井帶壓大修作業(yè)平均每口井可減少排水1814m3（經(jīng)評(píng)價(jià)），修井后又需回注同樣體積的水。按15元/m³注水成本計(jì)算，帶壓作業(yè)每修一口井避免浪費(fèi)15.092萬(wàn)元。

1.節(jié)省水費(fèi)：1814m3×2×15元/m3=5.442萬(wàn)元/口節(jié)省罐車(chē)?yán)\(yùn)污水費(fèi)用（500元/15m³）：

1814m³÷15m³×500元=6.05萬(wàn)元

l節(jié)省污水處理費(fèi)（按目前成本20元/m3計(jì)算）：

1814m³×20元/m³=3.6萬(wàn)元

（2）注水增油效益

按注采比為7：1，帶壓作業(yè)每口注水井增油為：

3628m³÷7=518.3m³

國(guó)際油價(jià)40美元/桶（0.15898m³/桶，美元與人民幣匯率為1：6.2）帶壓作業(yè)每口注水井增油效益為：518.3m³×1562元/m³=81萬(wàn)元

由上述計(jì)算可知，利用帶壓大修施工單井可創(chuàng)效111萬(wàn)元，如綜合考慮排水注水時(shí)間等因素，綜合效益更為可觀。

2.2帶壓大修市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)

以在用的帶壓大修設(shè)備方案為基礎(chǔ)，利用80T修井機(jī)配套自動(dòng)無(wú)級(jí)變速頂驅(qū)，在帶壓小修輔助式設(shè)備基礎(chǔ)上，加裝旋轉(zhuǎn)卡瓦和旋轉(zhuǎn)防噴器，經(jīng)過(guò)液壓系統(tǒng)改造形成帶壓大修作業(yè)裝置，滿(mǎn)足10兆帕以?xún)?nèi)的帶壓大修作業(yè)施工需求。

經(jīng)過(guò)調(diào)研，首先目前在吉林油田各采區(qū)有很多由于壓大、井況復(fù)雜等原因而無(wú)法上修的注水井，這些井既不能正常注水而且普通小修無(wú)法上修處理。

其次吉林帶壓小修年施工能力800口井以上，由于拔不動(dòng)、拔脫等原因?qū)е滦鑾捍笮尢幚淼恼?0%以上。

第三由于國(guó)內(nèi)只有吉林油田具備注水井帶壓大修施工能力，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面我們將有先天優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景廣闊。

3.帶壓大修技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用情況

3.1帶壓大修設(shè)備基本構(gòu)成

修井機(jī)大鉤下懸掛自動(dòng)無(wú)級(jí)變速鉆修井頂驅(qū)，液壓動(dòng)力在原動(dòng)力裝置基礎(chǔ)上適當(dāng)改造，單獨(dú)設(shè)計(jì)控制裝置。取消原移動(dòng)卡瓦，安裝專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)卡瓦。井下上頂力由舉升油缸來(lái)平衡。作業(yè)時(shí)卡瓦可以一邊旋轉(zhuǎn)，一邊隨液缸上下運(yùn)動(dòng)。

3.2對(duì)帶壓小修改造后的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（一）對(duì)原來(lái)帶壓井口裝置進(jìn)行改造，引進(jìn)了自動(dòng)無(wú)級(jí)變速鉆修井頂驅(qū)，設(shè)計(jì)成功了雙向液動(dòng)旋轉(zhuǎn)卡瓦，形成了一套包含液壓頂驅(qū)、液壓旋轉(zhuǎn)卡瓦在內(nèi)的全新帶壓作業(yè)井口裝置。

（二）對(duì)原來(lái)的帶壓小修動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了改造，形成全新的具備大修功能的控制系統(tǒng)。

（三）在原來(lái)帶壓小修的設(shè)備基礎(chǔ)上，建立起了帶壓大修系統(tǒng)，為帶壓小修設(shè)備拓展了新的功能。

3.3帶壓大修設(shè)備關(guān)鍵部件無(wú)級(jí)變速頂驅(qū)和旋轉(zhuǎn)卡瓦

在用的帶壓大修設(shè)備自動(dòng)無(wú)級(jí)變速液壓頂驅(qū)具有以下特點(diǎn)：

（一）本機(jī)工作時(shí)反扭矩很小，主要由頂驅(qū)內(nèi)部機(jī)構(gòu)自動(dòng)平衡掉，不用平衡導(dǎo)軌裝置。

（二）本機(jī)有零輸出功能，適用于載荷變化頻繁，峰值功率高而短暫，有沖擊、卡阻、卡鉆等場(chǎng)合，在出現(xiàn)卡堵時(shí)可立即提鉆，恢復(fù)高速旋轉(zhuǎn)，不用釋放鉆柱扭矩，不會(huì)使鉆柱脫扣落井。對(duì)作業(yè)設(shè)備鉆具系統(tǒng)和油井均有安全保護(hù)作用。

（三）不用轉(zhuǎn)盤(pán)，扭矩參數(shù)不低于轉(zhuǎn)盤(pán)。循環(huán)水不用過(guò)濾也可以使用。

（四）本機(jī)恒功率特性好，負(fù)載扭矩大時(shí)，轉(zhuǎn)速自動(dòng)降低，負(fù)載扭矩小時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)高轉(zhuǎn)速。自動(dòng)變速靈敏，鉆水泥塞時(shí)比螺桿鉆具進(jìn)尺速度提高4-5倍。

（五）不受液體性質(zhì)限制，進(jìn)口不需過(guò)濾。

（六）操作簡(jiǎn)單，使用維修方便，開(kāi)機(jī)后鉆柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一切變化均由本機(jī)自動(dòng)進(jìn)行，不用人工控制，本機(jī)輸出軸可以換向旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)上卸扣方便。

頂驅(qū)的基本參數(shù)：

（1）規(guī)格型號(hào)：ZBDQ70T；直徑795mm；

高2015mm；安全接頭500mm。

（2）扭矩：12000N·M。

（3）轉(zhuǎn)速：0r/min-180r/min。

（4）載荷：70T。

（5）下井深度：4000m。

（6）旋轉(zhuǎn)方向：正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，反轉(zhuǎn)為主。

（7）液壓馬達(dá)：采用6KJ6K系列盤(pán)配流液壓

馬達(dá)雙馬達(dá)并聯(lián)。馬達(dá)排量310cc/r×2臺(tái)。

（8）鵝頸管扣型：2時(shí)平式油管扣。

（9）自重：約2500Kg。

旋轉(zhuǎn)卡瓦的基本結(jié)構(gòu)及功能：上部為普通閘板式卡瓦結(jié)構(gòu)，通徑為124mm，下部為法蘭式結(jié)構(gòu)，與上橫梁連接。在井口裝置中起到移動(dòng)卡瓦作用。所不同的是，卡瓦部分可以相對(duì)法蘭部分實(shí)現(xiàn)360度無(wú)死角被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩功能構(gòu)建間設(shè)計(jì)有大載荷的圓錐滾子推力軸承。因而，既可以承受雙向載荷，又可以輕松回轉(zhuǎn)。液壓油道采用新型回轉(zhuǎn)高壓密封式結(jié)構(gòu)，確保了夾持力的可靠性。

液壓回轉(zhuǎn)卡瓦的基本參數(shù)：

最大靜載荷：600KN

額定動(dòng)載荷：400KN

施工案例一：

2015年初對(duì)xx采油廠Xx井開(kāi)展了帶壓大修施工。此井為2003年探井，試油后一直關(guān)井。井內(nèi)是壓裂管柱，井內(nèi)有測(cè)井公司下的電纜式密封橋塞，已無(wú)法找到工具說(shuō)明書(shū)及打撈工具，制定如下方案并施工：

（1）打印后決定用φ114的平磨進(jìn)行帶壓磨銑作業(yè)但進(jìn)尺慢；

（2）采用套銑筒作業(yè)不進(jìn)尺起出發(fā)現(xiàn)一個(gè)隔環(huán)；

（3）后下φ52套銑鉆頭進(jìn)尺60em，用反扣公錐打撈出20em中心管一段。

（4）用φ90長(zhǎng)扣銑錐繼續(xù)鉆磨擴(kuò)孔作業(yè)后，用φ80-φ110長(zhǎng)扣大頭公錐撈出橋塞。

（5）沖掃之人工井底，下泵完井。歷時(shí)近40天時(shí)間成功處理這口疑難井。

施工案例二：

2016年9月末，xX采油廠集團(tuán)壓裂區(qū)塊重點(diǎn)井xx井進(jìn)行帶壓大修施工：

（1）由于井壓大（16MPa），施工強(qiáng)拔管脫，噴出油管三根，后期采用化學(xué)方法封堵油管及環(huán)空后關(guān)井；

（2）帶壓大修上修后，在帶壓情況下起出油管4根后發(fā)現(xiàn)短脫位置，采用三角刮刀進(jìn)行掃塞清除井里化學(xué)堵劑施工，進(jìn)尺13米，之后進(jìn)行打撈施工作業(yè)；

（3）共計(jì)打撈12次，撈出井內(nèi)全部管柱；

（4）撈出管柱后打印至1582.88米，有套管變形，變形為φ98。下φ100m-φ115組合銑錐進(jìn)行治套施工作業(yè)，治套到人工井底。

（5）由于該井下步進(jìn)行壓裂作業(yè)。又開(kāi)展了下壓裂管柱、更換壓裂井口做壓裂準(zhǔn)備施工。

4.升級(jí)帶壓大修設(shè)備需解決的問(wèn)題

目前我公司在用的這套帶壓大修設(shè)備雖然是國(guó)內(nèi)唯一一臺(tái)帶壓大修裝置，但在使用過(guò)程中還存在以下問(wèn)題：

（1）設(shè)備配置的是普通的環(huán)形防噴器，臨界旋轉(zhuǎn)密封壓力在xxMpa以下，不能完全滿(mǎn)足帶壓大修現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

（2）現(xiàn)用帶壓大修旋轉(zhuǎn)卡瓦功能還需完善，主要是旋轉(zhuǎn)卡瓦在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)軸向要同步運(yùn)動(dòng)，比如對(duì)于使用旋轉(zhuǎn)卡瓦卸油管扣，每轉(zhuǎn)一圈徑向運(yùn)動(dòng)相應(yīng)距離。

（3）本套帶壓大修設(shè)備在xxMpa以?xún)?nèi)的注水井磨銑、治套等施工時(shí)可平穩(wěn)進(jìn)行，但在打撈管類(lèi)落物、不規(guī)則落物時(shí)，打撈工具與魚(yú)頂密封問(wèn)題還有待解決。

針對(duì)以上問(wèn)題，在下一步帶壓大修裝置升級(jí)改造過(guò)程中應(yīng)予以重點(diǎn)考慮。經(jīng)初步調(diào)研了解：

（1）目前國(guó)內(nèi)有針對(duì)鉆井研發(fā)的靜密封21Mpa、動(dòng)密封10.5Mpa的旋轉(zhuǎn)防噴器，要經(jīng)過(guò)改造后才能用在帶壓大修上；也有廠家在開(kāi)展針對(duì)修井使用的旋轉(zhuǎn)防噴器研發(fā)，正在廠內(nèi)試驗(yàn)。

（2）旋轉(zhuǎn)卡瓦相關(guān)產(chǎn)品目前了解有閘板式和錐形卡瓦兩種，相關(guān)參數(shù)如下表：

（3）需進(jìn)一步完善帶壓打撈施工過(guò)程中打撈工具與魚(yú)頂?shù)拿芊鈫?wèn)題。2016年我們開(kāi)展的帶壓作業(yè)化學(xué)封堵試驗(yàn)取得初步成效，下一步在帶壓大修作業(yè)時(shí)可以考慮利用化學(xué)封堵與帶壓大修配合施工解決此問(wèn)題。