孫明明
摘 要:歡西油田所轄油區(qū)屬疏松砂巖油藏,稠油與稀油并存,開發(fā)方式多樣化,給井下作業(yè)中的井控管理帶來諸多挑戰(zhàn)。通過研制一系列特殊的井控裝備、運(yùn)移裝置、報(bào)警裝置等配套工藝技術(shù),實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)過程中井底壓力的控制和預(yù)警,進(jìn)而保證施工井的安全可控。
關(guān)鍵詞:歡西油田;井控;工藝技術(shù)
1 概述
歡西油田所轄油區(qū)屬疏松砂巖油藏,稠油與稀油并存,開發(fā)方式多樣化,目前總井?dāng)?shù)3461口,開井?dāng)?shù)為1614口,日均生產(chǎn)原油2400余噸,年修井能力3300余井次。錦州油區(qū)油水井地面環(huán)境多處在濕地保護(hù)區(qū)、魚塘蝦池和海溝等敏感區(qū)域,給井下作業(yè)中的井控管理帶來諸多挑戰(zhàn)。
主要表現(xiàn)在以下方面:一是傳統(tǒng)的井控風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)不具有動(dòng)態(tài)性,不能保證油水井井控分級(jí)的時(shí)時(shí)準(zhǔn)確。隨著油田開發(fā)的不斷深入,油水井井下狀況日益復(fù)雜,并且地面環(huán)境也在不斷發(fā)生變化,使得傳統(tǒng)井控風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)不具有科學(xué)性。二是井筒中存在特殊管柱組合時(shí),常規(guī)井控裝備無法滿足現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)要求。目前錦州采油廠螺桿泵生產(chǎn)井100余口,空心桿電加熱井22口,這部分施工井時(shí)受抽油桿扶正器的限制,在發(fā)生井口溢流時(shí),迅速封閉井口難度大。三是高溫蒸汽或硫化氫含量超標(biāo)的施工井,無專用配套的井控裝備。四是大修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)井控器材安裝和配備不完善,不能更好地滿足大修井壓力控制和預(yù)警。
2 主要研究?jī)?nèi)容
2.1 研究思路
針對(duì)以上問題,項(xiàng)目的總體思路是:在保證所有井控基礎(chǔ)資料準(zhǔn)確和現(xiàn)場(chǎng)地面環(huán)境描述精細(xì)的條件下,通過研制一系列特殊的井控裝備和井控配套工具等,進(jìn)而保證施工井的壓力可控。
2.2 插接桿防噴器的研制
2.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)插接桿防噴器外殼結(jié)構(gòu)。在研究現(xiàn)有雙閘板防噴器的基礎(chǔ)上完成了插接桿防噴器的外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。插接桿防噴依靠手動(dòng)驅(qū)動(dòng),使用時(shí),對(duì)應(yīng)的兩翼絲杠同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),受力均勻,使膠芯包緊抽油桿于防噴器的中心部位。使左右兩閘板總成分別向內(nèi)移動(dòng)達(dá)到關(guān)井的目的。
2.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)插接桿防噴器半封閘板。半封閘板用于封井時(shí)擠壓包裹抽油桿,由于抽油桿外徑比油管小,在相同尺寸下需要插接桿的半封閘板具有更好的彈性,而且在彈性更好的情況下也要具備足夠的韌性及抗磨損儲(chǔ)量。在綜合比對(duì)了多種材料、尺寸和厚度的情況下最終確定了現(xiàn)有方案。
2.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)插接桿防噴器放噴閘門。插接桿防噴器與普通防噴器一樣需要在側(cè)面設(shè)計(jì)防噴閘門進(jìn)行泄壓,但是防噴閘門會(huì)增加防噴器高度,造成作業(yè)時(shí)井口過高,因此設(shè)計(jì)人員對(duì)防噴器的兩個(gè)法蘭面的厚度在確保強(qiáng)度情況下進(jìn)行了削減,并對(duì)放噴閘門的厚度進(jìn)行縮緊,在保障實(shí)用的情況下確保井口不至于過高。
2.3 免壓井井下防井噴管柱的研制
2.3.1 井下開關(guān)及捅桿結(jié)構(gòu)。井下開關(guān)采用活門式重力加彈簧結(jié)構(gòu),注汽時(shí)通過捅桿打開活門,進(jìn)行注汽;關(guān)閉時(shí)靠下部配重體的重力及彈力關(guān)閉。
2.3.2 井下座封及油、套密封結(jié)構(gòu)。高溫丟手封隔器的工作方式為液壓式座封、下專用工具解封,內(nèi)通徑大約為100mm,耐高溫,耐上下壓差大約為30MPa。高溫井下防噴器主要由閥體、彈簧、密封筒、閥蓋、配重接頭組成。該裝置在大孔道封隔器的下端連接,隨著封隔器一起下到預(yù)計(jì)位置,丟在井中。注汽時(shí),注汽管柱下連一捅桿,下放打開閥板。換管柱作業(yè)時(shí),上提管柱,閥的關(guān)閉可靠重力作用及彈簧作用來實(shí)現(xiàn)。金屬密封器的研制要求密封時(shí)間長(zhǎng),且通徑較大。在300~350℃時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)密封,在上提管柱時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解封。該裝置連在大通徑丟手裝置下端,隨裝置一起丟到井中。注汽時(shí),金屬密封器在溫度的作用下,通過內(nèi)部液體擴(kuò)張的作用迫使外套擴(kuò)張,將油套環(huán)形空間密封,上提即可實(shí)現(xiàn)解封。
2.4 大修泥漿池液面報(bào)警裝置的研制
2.4.1 浮力傳感器的研制。根據(jù)液位高低不同產(chǎn)生的浮力不同,通過液位的變化,可以實(shí)時(shí)采集循環(huán)泥漿罐的液位高,可通過通信接口將液位數(shù)據(jù)傳輸至智能分站的數(shù)據(jù)采集終端;同時(shí)液位在過高和過低時(shí),接通觸點(diǎn),聯(lián)通報(bào)警裝置。
2.4.2 無線通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊。通過采用直序擴(kuò)頻技術(shù),對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁波的干擾實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的抗干擾性,保證了液位數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩约翱煽啃?。無線傳輸距離為0~500m。該裝置自身設(shè)有獨(dú)立系統(tǒng),無需外接電源,在施工現(xiàn)場(chǎng)方便可行??娠@示出泥漿罐的存儲(chǔ)量,也可為循環(huán)泥漿不正常液位波動(dòng)提供報(bào)警。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
2012-2015年間,精細(xì)井控分級(jí)3461井次,建立了擁有17305張照片的動(dòng)態(tài)井控分級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù),累計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用井控配套工藝技術(shù)完成各類油水井作業(yè)698余井次,未發(fā)生一起井噴事故。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用689井次。
科技投入28萬(wàn)元,其他投入508.5萬(wàn)元。
總投入:536.5萬(wàn)元。
創(chuàng)產(chǎn)值:2185萬(wàn)元。
投入產(chǎn)出比=536.5:2185=1:4.07。
在新環(huán)境保護(hù)法實(shí)施的條件下,社會(huì)更加效益顯著。
5 結(jié)論
(1)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,通過一系列井控關(guān)鍵技術(shù)的研究與改進(jìn),有效提升了施工井作業(yè)搶險(xiǎn)水平。
(2)所有研究成果全部用于施工現(xiàn)場(chǎng),共形成三方面技術(shù)創(chuàng)新,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用698井次,創(chuàng)產(chǎn)值2185萬(wàn)元。
(3)錦州油區(qū)井控配套技術(shù)研究與應(yīng)用,進(jìn)一步保證了施工井的安全可控,可為其他油田井控管理提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]孫德勝.油田井下作業(yè)清潔生產(chǎn)配套工藝[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2006,2:29-31.
[2]梁敬東.大慶外圍油田井下作業(yè)環(huán)保技術(shù)[J].油氣田地面工程,2008,27(8):32-34.