油田井下作業(yè)修井技術(shù)探討

王斌 (中石化華北石油工程公司井下作業(yè)分公司HB-DX201大修側(cè)鉆隊 河南 桐柏 474780)

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)逐漸細分的背景下，眾多行業(yè)生產(chǎn)過程需要大量的石油資源及天然氣資源，石油也被稱為“工業(yè)的血液”[1]。為提高石油工程開采效率，油井作業(yè)及修井技術(shù)出現(xiàn)并發(fā)揮重要作用，使石油資源產(chǎn)量大增。石油工程安全風險等級高，井下作業(yè)需配套相應(yīng)的修井技術(shù)，以防范化解開采風險。

1 油田井下作業(yè)修井概述

1.1 油田井下作業(yè)修井含義及內(nèi)容

油田井下作業(yè)修井主要是圍繞油田井下作業(yè)中的風險事故節(jié)點，如井下落物、套管錯斷變形等展開的針對性修理或處理。油田井下作業(yè)修井涵蓋了井下作業(yè)設(shè)備全過程運行中的安全隱患排查，通過對其加以解決排除，以保證油田開采的安全。從其內(nèi)容上看，除了處理油井落物及維修變形或錯斷的管套外，修井還涉及井下工況調(diào)研，如地質(zhì)狀況分析、井控設(shè)計研究、修井施工設(shè)計等。針對油井落物，主要有繩類落物、管類落物、桿類落物及小件落物等，落物類型不同，選擇的打撈工具也不同。油田套管發(fā)現(xiàn)變形及錯斷，應(yīng)采取磨銑及整形措施。

油田井下作業(yè)修井技術(shù)工藝主要有以下三種：第一，壓裂方法。以單層壓裂為主要形式，在油田局域修復(fù)環(huán)節(jié)較為常用。在工藝技術(shù)發(fā)展帶動下，多層壓裂方法已經(jīng)得以應(yīng)用，同時在壓裂液的選擇上也更為廣泛。壓裂會對生態(tài)帶來一定污染，尤其是石油井底部位，壓裂液的使用及多層壓裂工藝能夠在增大石油資源獲取量的同時，降低井底污染有效降低。第二，石油測試。石油測試在石油井下修井中的應(yīng)用普遍，但在測試方法及模式上需要持續(xù)改進。在具體實踐中，一方面主要對石油測試設(shè)備進行更新，另一方面應(yīng)用高壓含硫測試方法，能夠保證井下測試精準性。第三，井控工藝。石油井底修復(fù)，例如清砂及檢泵等，需要井控方法保持先進性和安全性。井控工藝通過一級井控、二級井控、三級井控的綜合應(yīng)用，可以實現(xiàn)溢流及井噴下的及時關(guān)井及重漿壓井，使井控技術(shù)更加平衡易控[2]。

1.2 油田井下作業(yè)修井應(yīng)遵循的幾點原則

油田井下作業(yè)修井關(guān)系到石油開采效率及社會經(jīng)濟發(fā)展。在具體組織修井作業(yè)時應(yīng)遵循一定的原則。一是安全性原則。油田井下作業(yè)環(huán)境存在一定風險，在石油開采及井下維修時，應(yīng)做好油田結(jié)構(gòu)的保護，同時嚴格管理修井步驟方法。二是完整性原則。油田修井工作應(yīng)與油田油層保護進行結(jié)合，在油層完好的狀況下對油井進行小修或大修，以提高石油開采效率。三是環(huán)保性原則。石油資源源于自然界，雖然其在可再生或不可再生資源屬性上存有爭議，但石油開采及油田開發(fā)過程中會對土壤及海洋造成一定的侵害。為此，應(yīng)秉持環(huán)保性原則進行修井作業(yè)。

2 油田井下作業(yè)修井技術(shù)實施現(xiàn)狀

2.1 井下作業(yè)修井安全等級系數(shù)不高

油田井下作業(yè)及修井技術(shù)，西方發(fā)達國家技術(shù)成熟度高，我國在技術(shù)水平上與之相比要低。究其原因，主要在于修井設(shè)備及修井技術(shù)人員兩個層面存在老化及技術(shù)水準高低不均的情況。油田修井設(shè)備配置耗費較大的資金，石油開采企業(yè)開展井下作業(yè)時，考慮成本等因素，往往沿用一些規(guī)格型號及功能陳舊的修井設(shè)備，對修井設(shè)備進行簡單維修后即作業(yè)[3]。這一過程既造成了修井效率的低下，又無法對操作人員進行新型修井技術(shù)的培訓(xùn)指導(dǎo)，進而導(dǎo)致井下作業(yè)事故隱患加大，增加了井下工況的復(fù)雜性及不安全性。例如，修井作業(yè)中，由于井下作業(yè)具備環(huán)境的特殊性，在修井過程中操作人員受井下地質(zhì)架構(gòu)及操作規(guī)范性等因素影響，開采事故或作業(yè)故障時有發(fā)生。

2.2 油田修井設(shè)施維護管理不到位

石油油田井下作業(yè)及修井工藝要有效完成，需要對修井設(shè)施進行科學全面維護管理。石油開采效率與修井設(shè)施完好率有緊密關(guān)聯(lián)。而我國地大物博，廣袤區(qū)域內(nèi)，石油資源分布不均衡性明顯，在石油資源的運輸上主要由富裕區(qū)向貧瘠區(qū)通過管道設(shè)施實現(xiàn)。要確保油田設(shè)施正常運轉(zhuǎn)，修井設(shè)施管理應(yīng)同步到位。修井作業(yè)環(huán)節(jié)涉及大量的設(shè)備，在修井設(shè)施的選擇上，在開井及關(guān)井環(huán)節(jié)都需確保設(shè)備運行的穩(wěn)定性。具體到油田井下作業(yè)修井機的選用上，較為常見的有輪胎式及履帶式兩類，輪胎式修井機作業(yè)效率較高且更具安全性，在修井時可以優(yōu)先考慮。

2.3 油田修井設(shè)備需要更新

我國東部沿海地區(qū)的眾多油田已經(jīng)處于開發(fā)狀態(tài)，隨著油田環(huán)境的復(fù)雜化，在油田采油過程中將面臨井礦工藝變化而帶來修井環(huán)境的同步變化。我國西部地區(qū)油田，自然條件及開采環(huán)境較為嚴酷，油井普遍具有較深的深度，這就對油田修井設(shè)備工藝參數(shù)及性能提出了極高要求。履帶修井機效率不高，在油田開采中會產(chǎn)生污染，在現(xiàn)代油田修井環(huán)境下已經(jīng)不具備優(yōu)勢。因此，在環(huán)保理念及節(jié)能減排背景下，油田修井設(shè)備需要在性能及環(huán)保性上達成平衡。

3 油田井下作業(yè)修井技術(shù)要點

3.1 采用新型復(fù)合修井技術(shù)

油田井下作業(yè)修井中，內(nèi)容之一是對井下落物進行打撈，對簡單的落物可以采用更加便捷的打撈工具實現(xiàn)，在復(fù)雜落物的打撈上應(yīng)選用復(fù)合修井技術(shù)。例如，油田中的裸眼井在修井實踐中，針對落物打撈可以使用開窗撈筒。將打撈工具下井前，由于引鞋為螺旋形，為了下井及打撈作業(yè)更有效率，應(yīng)改變引鞋，避免引鞋開口倒角擴大而減少撈筒長度。除此之外，強化及增加能夠適應(yīng)井下復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的窗舌，也能夠憑借復(fù)合修井方式的運用，使油田修井效率得到提高?？紤]到井下落物概率較為常見，發(fā)生風險高，同時打撈工具在面對較為復(fù)雜操作環(huán)境時應(yīng)用效率受限。為此，可以將傳統(tǒng)打撈工具結(jié)合先進的方法，實現(xiàn)井下救援目的。根據(jù)相應(yīng)打撈實際情況，選擇籃式卡瓦撈筒技術(shù)參數(shù)。例如，在油田井中，將油管、扶正器、濾砂器等物體保存，如物體直徑過大時，在打撈物體時需要多次套銑及倒扣。在打撈作業(yè)時，可以考慮采用如下措施：采用地下液壓力對井下壓力進行釋放，然后在井中放入魚管，荷載提升至200 kN，在石油管道進行加壓。壓力到達18 MPa且壓力驟降，停泵，然后將打撈管抬起。如依然存在填充現(xiàn)象，進行再次荷載提升，反復(fù)操作直至卡頓現(xiàn)象逆轉(zhuǎn)，如此能夠節(jié)約打撈成本。油田井下打撈作業(yè)示意圖如圖1所示。

圖1 油田井下打撈作業(yè)示意圖

3.2 改進并完善油田井下作業(yè)修井技術(shù)程序及設(shè)備

在油田井下作業(yè)修井技術(shù)工藝的設(shè)計上，把握如下要點：第一，對修井工藝進行融合，借助信息系統(tǒng)及技術(shù)，對審查操作的效率加以提升。對修井設(shè)施及工具性能參數(shù)進行優(yōu)化，提高修井效率，降低能耗及污染。第二，對井下作業(yè)環(huán)境進行改善。油田井下作業(yè)設(shè)備多而空間小，修井工作在狹小空間內(nèi)進行時，應(yīng)嚴格參考井下施工技術(shù)規(guī)范，確保工序的正確。作為技術(shù)人員應(yīng)做好設(shè)計、施工交底，讓操作人員能夠熟悉作業(yè)環(huán)境，洗壓井液性能、數(shù)據(jù)參數(shù)、HSE風險、作業(yè)設(shè)備型號、參數(shù)、規(guī)格、密度等要素。第三，改進油田修井工藝程序。確定修井工藝的優(yōu)化目標及方法，然后做好數(shù)據(jù)的采集，對修井技術(shù)工藝方案進行完善。比較測試程序、優(yōu)化目標及實現(xiàn)結(jié)果，評估方案的可行性。第四，對設(shè)備進行改進完善。一是對修井機進行改進，可以關(guān)注修井機變頻驅(qū)動性能參數(shù)表現(xiàn)，將變頻驅(qū)動器安裝其中，從而保障修井質(zhì)量效果。二是對修井效果有影響的動力系統(tǒng)加以完善。動力系統(tǒng)主要采用柴油機為主要機組元件，可以將降矩箱、降速箱、齒輪、鏈條、主筒等進行添加銜接，確保動力持久[4]。

3.3 加強井控管理質(zhì)量

油井控制管理要確保質(zhì)量及安全，同時對操作人員的技能加以提升。一是通過審查過程對油井安全因素進行分析，了解井下修井各環(huán)節(jié)的風險點。然后選用適當?shù)脑O(shè)備及井控水平，對風險進行預(yù)測，提高壓力測試，跟進設(shè)備維保。二是做好井控安全監(jiān)測?？梢允孪戎贫☉?yīng)急預(yù)案，將液壓液及井控工具準備妥當。三是借鑒吸取井控安全隱患及事故的經(jīng)驗教訓(xùn)，以此為案例開展井控知識培訓(xùn)，提高操作人員井下修井作業(yè)的質(zhì)量。四是明確安全責任，對井底作業(yè)的人員進行崗前技能測試，確保其能夠熟練操作修井技術(shù)的各道工序步驟。

4 結(jié)語

油田生產(chǎn)中的修井作業(yè)技術(shù)對保障油田穩(wěn)定安全生產(chǎn)至關(guān)重要。在修井技術(shù)的應(yīng)用上，應(yīng)圍繞質(zhì)量及安全兩個關(guān)鍵點，采用適合修井環(huán)境的工藝技術(shù)手段，在設(shè)備、人員、操作上做好專項管控，以此提高油田生產(chǎn)及檢修效率，保障石油開采的安全性。