带压作业技术在套管增产井的应用

徐煜东，郑波，袁健，王全(川庆钻探工程试修公司试修公司，四川 成都 610051)

1 带压作业技术简介

带压设备在国外发展已比较成熟，最高提升力可达2 669 kN，最大下推力达1 157 kN，行程多以3 m左右为主，最高作业井压可达140 MPa。当前，北美地区的气井普遍采用带压作业技术，每年带压作业超过5 000井次，推广应用率达到了90%以上(大部分为带压完井)，为油田公司带来了巨大经济和环境效益。2000年以后我国引入了工作压力在35 MPa的液压式带压作业机，填补了国内空白，现可实现油、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。公司于2014年引入235 K带压作业机1台，现已完成4口井的作业[1]。

其核心工艺技术涉及三个方面——“两控一防”：(1)油套环空压力控制：利用液动防喷器组动态密封油套环空，即环形防喷器、双闸板防喷器等，有效控制油套环空压力，防止流体由环空喷出。(2)油管内压力控制：利用油管堵塞器、井下开关、液体桥塞等封堵油管内腔，防止流体由管内喷出。(3)防止管柱在井内压力作用下上窜：利用液缸对管柱施加下压力，平衡管柱所受上顶力，防止在“轻管柱”状态下飞出井内。

带压作业施工基本步骤如图1所示。

图1 带压作业施工基本步骤

2 带压作业装置结构

带压作业设备总体结构主要由井控密封系统、加压举升装置、油管堵塞装置和相关配套设备组成。

(1)井控密封系统主要由环形防喷器、带升高短节的双闸板防喷器、安全防喷器及剪切防喷器等组成，有效实现环形空间的密封，保证起下管柱过程中井内流体不能从油套环空喷出。井控密封系统配有平衡泄压装置，在压力10 MPa左右起下管柱需要倒换闸板过油管节箍，有效避免了闸板芯子上下压力不平衡开关时闸板对芯子的冲刷损坏。防喷器等级为180 mm-70 MPa。

(2)加压举升装置主要由4根液压缸、移动卡瓦组、固定卡瓦组及连接固定部件等组成，下部与防喷器组连接，通过液压缸推动移动卡瓦组上下移动，配合固定卡瓦组夹持作用，可有效实现管柱在井口带压时的起下操作。加压举升装置最大举升力104 t，最大下压力53.4 t，液压缸行程3 m，卡瓦夹持管径范围60.3～114.3 mm。

(3) 油管堵塞装置主要由密封皮碗、单向阀、锚定卡瓦等组成，利用卡瓦固定，皮碗密封，起到堵塞管内通道，使井内高压流体不能通过管内喷出地面的作用。235 K带压作业机目前施工的3井次井口带压下完井油管的井，通过管尾连接盲堵实现堵塞管内的目的。

(4) 配套设备与主要装置协同工作，保证带压作业设备整体运行，主要包括液压控制系统、带压作业智能系统、桅杆、绞车等设备。智能系统在“轻管柱”情况下，两副防顶卡瓦相互锁定，不能同时处于打开状态，有效避免了管柱飞出。

3 带压作业技术特点

(1)作业过程可以允许井口有压力，不必压井；

(2)不需要压井液，从而减少作业费用；

(3)消除了压井液对储层的伤害的危险；

(4)小型化，减少占地面积，移动性好，设备快速装拆；

(5)减少了总成本；

(6)作业时，油气井依然可以生产；

(7)多用途，设备具有转盘，因此可以进行钻/磨作业。

4 风险分析及控制措施

(1)带压作业通过内堵塞器封闭管内空间，如果内堵失效天然气会从管内直接喷出，将产生严重后果。检查安装堵塞器后，必须对堵塞器及油管试压至设计压力，检查油管及堵塞器有无泄漏情况。未作业时，安装大通径旋塞阀及考克、压力表，以便检查管内是否起压。

(2)带压作业通过胶芯封闭环形空间，如果胶芯失效天然气会从环形空间喷出，因此要合理保管好备用胶芯，作业前必须对胶芯进行检查，更换胶芯后试压应合格，掌握胶芯对管柱有效工作长度的规律并及时更换。更换时务必关闭下部安全防喷器，卸掉上部压力。

(3)因通过卡瓦组夹持管柱起下操作，卡瓦磨损或牙槽内挤满杂质、卡瓦倒换失误均会使夹持管柱失效，导致管柱飞出落井情况发生。因此每次作业前必须清洗卡瓦块，检查卡瓦牙磨损情况，操作时安装好智能系统及一人操作一人监护方式，防止误操作致使管柱飞出落井。及时告知操作人员“中和点”位置，以便倒换卡瓦组。

(4)因操作平台距地面12 m左右，上重下轻，必须采用地绷绳牵引固定，避免摇晃损坏井口。操作人员与地面人员沟通不便，采用对讲机进行联系响应。

5 带压作业技术应用情况

从保护地层压力、消除地层污染、节约排液时间的角度出发，对XX油田套管加砂增产井实施了带压下完井油管作业。

YSXX井为龙马溪组套管加砂压裂，该井注入地层净液量2 733.48 m³，3月12日—3月18日开套管阀门经2 mm油嘴排液118.0 m³(返排率4%)，井口压力8.4 MPa。3月19日—3月28日带压下完井油管。施工工序为：安装带压作业机、防喷器试压、连接盲堵试压、下油管、送挂坐挂验封、拆带压作业机、装采油树、油管内憋压打掉盲堵、关套开油排液。带压作业施工期间边作业边套管排液，至28日累计排液215.2 m³(返排率7.3%)。据测算，与常规作业相比，缩短排液时间25天以上，提前了投产时间，未进行常规压井作业有效保护了地层。本次作业因套管头偏斜高度达5.8 mm，导致下73 mm油管过程中直台阶油管节箍与套管挂台阶碰撞严重，通过多种方式仍然未能解决。后经连续油管冲砂，更换下60.3 mm完井油管，碰撞仍然有发生。带压作业机因在“轻管柱”时需要加压下放，当节箍与套管头遇阻时，无支撑长度过大，极易导致管柱被压弯压断。要求每次过节箍位置时必须缓慢下放通过，观察好下压力变化情况，严禁遇阻超过2 T。带压作业油管被压弯图片如图2所示。

图2 带压作业油管被压弯图

J102井龙马溪组加砂压裂注入地层液量3 343.5 m³，1月27日—2月2日 开 套 管 阀 门 经4 mm油 嘴 排 液1 019.4 m³(返排率28.19%)，井口压力2.7 MPa。2月3日—2月6日带压下完井油管。施工工序为：安装带压作业机、防喷器试压、连接盲堵试压、下油管、送挂坐挂验封、拆带压作业机、装采油树、油管内憋压打掉盲堵、关套开油排液。带压作业施工期间边作业边套管排液，至6日累计排液1 151.0 m³(返排率32.89%)。据测算，与常规作业相比，缩短排液时间19天以上，提前了投产时间，未进行常规压井作业有效保护了地层。本次作业过程中，通过关闭环形防喷器来实现下油管作业，施工中期出现了环形密封不严的情况，通过适当调高供油压力，达到了完全密封的效果。如果防喷器组密封失效或需更换环形防喷器胶芯，可以通过座油管挂的方式来密封环形空间。本井作业中还出现了卡瓦组载荷转移过程中锈蚀油管的铁锈进入牙槽内，导致卡瓦不能夹持住油管的情况发生，后经过清洁牙槽避免了油管飞出或落井[2]。

6 结论与建议

(1)带压作业在套管增产井可以边排液边下完井油管作业，有效节约了施工时间。

(2)带压作业不需要压井工序，节约了施工成本及有效保护了压井液对地层的损害。

(3)带压作业下完井管柱采用了管尾带盲堵实现管内密封，但施工完后需要憋掉盲堵沟通油套，盲堵会掉落一块到井底，建议采用可溶材料或易损陶瓷材料。

(4)带压作业过大直径工具(油管挂)平衡泄压时，需观察好悬重表或下压表变化，按3.45 MPa逐级操作，避免形成密封导致管柱飞出、顶弯管柱、拉断管柱等事故。

(5)加强设备运行中的检查，特别是密封系统、举升下压系统，避免管柱密封失效和管柱打滑。