水平井修井作業(yè)防噴裝置研究

李蘅原

摘要：水平井在遼河油田廣泛應(yīng)用，在長期的生產(chǎn)過程中，水平井會因?yàn)楣收系葐栴}需要進(jìn)行修井作業(yè)，水平井修井作業(yè)顯著增多，水平井修井作業(yè)難度較高。為避免井噴事故，確保安全作業(yè)，配套適宜的水平井防噴器裝置極為重要，本文簡要介紹了作業(yè)井噴的主要原因及一種新型雙閘板防噴器裝置的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：水平井;修井作業(yè);防噴裝置

引言

水平井具有生產(chǎn)井段長、泄油面積大、控制儲量高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)井間剩余油挖潛，提高區(qū)塊動用儲量，是油氣田開發(fā)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。曙光油田水平井主要以稠油井間加密及老區(qū)低品位儲量二次評價(jià)、分層開發(fā)、二次開發(fā)為主，具有地質(zhì)條件復(fù)雜、油藏類型多，井網(wǎng)、井型、完井方式多樣，開發(fā)方式多元，應(yīng)用類型廣泛等特點(diǎn)。其稠油水平井在熱注轉(zhuǎn)下泵過程中，尤其在起管柱時(shí)，井口容易發(fā)生溢流，處理不當(dāng)會進(jìn)一步發(fā)展為井噴事故?，F(xiàn)有防噴器裝置雖能起到防噴作用，但操作復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，作業(yè)時(shí)間長，且防噴后不利于后續(xù)處理。目前，國內(nèi)設(shè)計(jì)使用的井控設(shè)備主要是針對鉆井工藝的要求設(shè)計(jì)完成的，而鉆井用防噴裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備高，不利于修井操作。針對上述問題，研究設(shè)計(jì)滿足修井作業(yè)要求的新型防噴器裝置從而達(dá)到避免井噴事故的目的。

1 作業(yè)井噴主要原因分析

1.1 起管柱時(shí)壓井液面下降

起管柱過程中，由于起出管柱井內(nèi)液面下降，降低了靜液壓力。只要井內(nèi)靜液壓力低于地層壓力，溢流就可能發(fā)生。在起管柱過程中，向井內(nèi)灌壓井液可保持井內(nèi)靜液壓力，但在小修過程中一般不補(bǔ)充壓井液。

1.2 過大的抽吸壓力

起管柱的抽吸作用會降低井內(nèi)的有效靜液壓力，會使靜液壓力低于地層壓力，從而造成溢流。起管柱時(shí)由于上提管柱速度較快，就可能產(chǎn)生抽吸壓力，這實(shí)際上在管柱下方造成一個抽吸空間并產(chǎn)生壓力降。無論起管柱速度多慢，抽吸作用都會產(chǎn)生。

1.3 井液漏失

井液漏失是指井內(nèi)流體漏入地層，引起井內(nèi)液柱和靜液壓力下降，下降到一定程度時(shí)，溢流就可能發(fā)生，在砂巖地層中漏失是很普遍的。

1.4 汽竄影響

經(jīng)過多輪次注汽后，稠油井地層虧空嚴(yán)重，空隙變大，在施工井周邊有注汽井時(shí)，汽竄現(xiàn)象就容易發(fā)生，從而導(dǎo)致井口溢流。

1.5 井下工具失效

井下工具、封隔器失靈，解封不徹底，造成的抽吸作用同樣能導(dǎo)致溢流的發(fā)生。

2 水平井新型雙閘板防噴器設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）應(yīng)符合壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和API Specification16A要求的技術(shù)規(guī)范。

（2）外形尺寸滿足修井要求，盡量利用鉆井防噴器設(shè)計(jì)中成熟的結(jié)構(gòu)。

（3）采用模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)通用性、互換性，適應(yīng)不同的需求。

（4）采用盡可能簡單的結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。

（5）采用耐高溫密封件，保證高溫條件下密封件不老化。

2.2 修井作業(yè)空間對防噴器尺寸的要求

2.2.1 井口作業(yè)空間分析

在水平井小修作業(yè)時(shí)，修井工人在井口直接進(jìn)行修井作業(yè)，這就要求作業(yè)高度不能太高，設(shè)計(jì)的防噴器外形尺寸應(yīng)便于工人操作。按照油田井口規(guī)范，大四通的高度一般在320mm，曙光油田H2的平均值為130mm。H1=H2+320mm=450mm。因此，小修作業(yè)時(shí)井口高度平均為450mm。

2.2.2 防噴器的高度尺寸

在進(jìn)行修井作業(yè)時(shí)，如果防噴器高度較高，則安裝防噴器后井口高度將不利于工人操作。為此，在不設(shè)作業(yè)井臺的井場上，設(shè)計(jì)高度低，結(jié)構(gòu)緊湊的防噴器，以方便小修作業(yè)。防噴器組的高度限制在610mm以下。

2.2.3 結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)

目前，在修井作業(yè)時(shí)，安裝的是全封閘板防噴器。井噴、井涌發(fā)生時(shí)，油管需搶裝打撈頭，把油管坐到四通上

后，再關(guān)閉全封閘板防噴器。此過程井口溫度高，操作難度大，作業(yè)時(shí)間長，如搶裝失敗則無法控制井口，易造成井噴事故。因此，新型防噴器設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到2個目的：一是實(shí)現(xiàn)高溫井口的安全密封;二是防止油管掉入井內(nèi)造成大修事故。

為此，需要設(shè)計(jì)帶剪切閘板的雙閘板防噴器，當(dāng)上閘板腔內(nèi)無油管時(shí)，直接關(guān)閉剪切閘板，作為全封防噴器使用;當(dāng)井內(nèi)有油管時(shí)，先關(guān)閉下閘板（承重閘板）卡緊油管后，再剪切油管實(shí)現(xiàn)全封。達(dá)到既密封井口，又防止油管掉入井內(nèi)的目的。殼體結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成上下均為法蘭、上下均為螺栓聯(lián)接、上螺栓下法蘭和上法蘭下螺栓4種結(jié)構(gòu)。防噴器控制形式為液壓鎖緊，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)操作。

2.3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）可遠(yuǎn)程控制：采用液壓鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在保證人員安全的同時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)完成操作。

（2）密封性能可靠：雙閘板設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雙層保險(xiǎn)，密封材料采用耐高溫材料，保證良好的密封性能。

（3）防掉設(shè)計(jì)：半封閘板采用合理的力學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對剪斷油管的承重，防止油管落井造成大修事故。

（4）設(shè)計(jì)高度合理：整體設(shè)計(jì)高度低，安裝后井口便于工人操作。

3 結(jié)論：

水平井防噴器裝置進(jìn)行了人性化設(shè)計(jì)，克服了水平井現(xiàn)有防噴裝置存在的操作繁瑣、勞動強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長等問題，保證水平井在修井作業(yè)尤其是在熱注轉(zhuǎn)下泵過程中，一旦發(fā)生井口溢流，作業(yè)工能夠快速關(guān)井，同時(shí)便于后續(xù)操作，是一項(xiàng)值得推廣的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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