(江蘇油田礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225009)

江蘇油田在進(jìn)行井下作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)多種井控問(wèn)題，常規(guī)的過(guò)平衡壓井作業(yè)存在費(fèi)用高、產(chǎn)量恢復(fù)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)于管柱蠟堵、偏磨漏失、高壓低滲漏等特殊井無(wú)法有效壓井。常規(guī)的方法是進(jìn)行帶壓作業(yè)[1]。但是，江蘇油田的抽油機(jī)井由于井深、井斜，抽油桿上扶正器較多，普通的環(huán)形防噴器無(wú)法有效起到密封作用，帶壓起下抽油桿技術(shù)不夠成熟，未能推廣實(shí)施。很多油田相繼大力推廣封隔器與單流閥組合，進(jìn)行油層保護(hù)，可以防止洗井過(guò)程中壓井液進(jìn)入地層，但是無(wú)法起到井口防噴的作用[2-7]。國(guó)內(nèi)各大油田相繼提出井下暫閉封堵技術(shù)，利用封隔器配套加壓開(kāi)關(guān)滑套，實(shí)現(xiàn)起下管過(guò)程中的油層封閉，從而達(dá)到井口無(wú)壓力的狀態(tài)[8-10]。但是，該封隔器只能放置在油層上方，無(wú)法在檢泵作業(yè)過(guò)程中對(duì)封隔器以下的油層進(jìn)行沖砂，在江蘇油田等出砂嚴(yán)重的生產(chǎn)井中無(wú)法適用。

為了降低儲(chǔ)層傷害、縮短油井的產(chǎn)量恢復(fù)周期、節(jié)省壓井液的費(fèi)用，解決部分特殊井無(wú)法有效壓井的問(wèn)題。近年來(lái)，江蘇油田在不壓井檢泵作業(yè)方面進(jìn)行積極探索，設(shè)計(jì)了不壓井檢泵作業(yè)裝置及井下作業(yè)工具，完成了管柱設(shè)計(jì)。在起下抽油桿過(guò)程中利用完井的泵下開(kāi)關(guān)閥屏蔽油管內(nèi)壓力，起下油管過(guò)程中利用不壓井作業(yè)裝置解決井控以及環(huán)保問(wèn)題，取得了較好的效果。

1 不壓井作業(yè)裝置

1.1 不壓井作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)及其原理

不壓井作業(yè)裝置主要由儲(chǔ)液槽式平臺(tái)、三閘板防噴器、抽油桿環(huán)形防噴器等組成。如圖1所示。

1—儲(chǔ)液槽式平臺(tái)；2—引鞋；3—三閘板防噴器；4—滑梯；5—油管刮油器；6—抽油桿環(huán)形防噴器；7—護(hù)欄；8—梯子。

在起桿作業(yè)時(shí)，平臺(tái)上安裝液控抽油桿環(huán)形防噴器。如果井口不溢流，可打開(kāi)抽油桿環(huán)形防噴器膠芯，進(jìn)行起桿作業(yè)。如果井口有溢流，可關(guān)閉抽油桿環(huán)形防噴器，進(jìn)行起桿作業(yè)。抽油桿環(huán)形防噴器既可防噴，又可防止抽油桿上頂。

在起管作業(yè)時(shí)，拆掉平臺(tái)上安裝的抽油桿環(huán)形防噴器，安裝油管刮油器。油管刮油器可將油管外表面上的油污刮凈，同時(shí)也可阻擋井口溢流上涌。如果井口有溢流，則溢流進(jìn)入箱式平臺(tái)的儲(chǔ)液槽，不會(huì)污染井場(chǎng)。儲(chǔ)液槽被充滿后，用排污系統(tǒng)排走。

1.2 不壓井作業(yè)裝置操作方法

1) 拆井口準(zhǔn)備。將封桿器裝在小四通兩側(cè)，打開(kāi)小四通閥門，關(guān)閉封桿器，拆盤根盒，裝抽油桿半封防噴器并關(guān)閉，打開(kāi)封桿器，上提抽油桿，通過(guò)封桿器和抽油桿半封防噴器起出抽油桿接箍，拆掉光桿，將抽油桿密封懸掛器接到抽油桿上，并將其下入井口并坐在油管懸掛器上，封住油管。

2) 拆掉采油樹(shù)，安裝不壓井作業(yè)裝置。

3) 打開(kāi)三閘板防噴器，用抽油桿短接與井口內(nèi)抽油桿密封懸掛器對(duì)接，上提抽油桿柱，進(jìn)行起桿作業(yè)。

4) 拆掉抽油桿環(huán)形防噴器，用油管短節(jié)與井口內(nèi)油管懸掛器對(duì)接，松開(kāi)油管懸掛器頂絲，上提管柱，拆掉油管懸掛器，安裝油管刮油器，進(jìn)行起管作業(yè)。

5) 下泵并坐好油管懸掛器，下入抽油桿柱，最后接抽油桿密封懸掛器，懸掛抽油桿柱并封住油管。

6) 拆掉不壓井作業(yè)裝置，并裝采油樹(shù)。

7) 用抽油桿短節(jié)與抽油桿密封懸掛器對(duì)接，通過(guò)封桿器和抽油桿半封防噴器起出抽油桿密封懸掛器，連接光桿，拆抽油桿半封防噴器，裝盤根盒，拆封桿器，完井。

2 井內(nèi)管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 不壓井作業(yè)完井管柱結(jié)構(gòu)

不壓井作業(yè)管柱(如圖2)主要是將抽油泵的泵底固定閥換成不壓井作業(yè)閥，在起下抽油桿過(guò)程中實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)，從而保證在不壓井起下抽油桿的過(guò)程中井口無(wú)溢流，實(shí)現(xiàn)井控安全。

根據(jù)泵的型號(hào)不同，不壓井作業(yè)閥可以分成桿式泵泵底閥與管式泵泵底閥。根據(jù)泵底閥的開(kāi)關(guān)方式可以分為抽油桿觸碰式泵底閥與液壓開(kāi)關(guān)式泵底閥。

1—游動(dòng)閥；2—不壓井作業(yè)閥；3—?dú)忮^；4—絲堵。

2.2 主要配套工具

2.2.1 液壓式管式泵泵底閥

1) 結(jié)構(gòu)及工作原理。

液壓管式泵泵底閥結(jié)構(gòu)如圖3所示。在下井過(guò)程中，整體芯軸處在上軌道時(shí)，防噴裝置密封面將工具封閉，起到防噴的作用。下泵完成之后，從油管正加壓至設(shè)定的壓力，閥芯下移至軌道的下死點(diǎn)，泄壓之后，軌道換向至短槽，從而實(shí)現(xiàn)上下聯(lián)通。

1—上接頭；2—防噴裝置；3—下壓裝置；4—復(fù)位壓縮彈簧；5—主體管；6—軌道換向機(jī)構(gòu)； 7—轉(zhuǎn)換接頭；8—反循環(huán)洗井裝置；9—防失控泄壓裝置；10—下接頭。

2) 主要技術(shù)參數(shù)。

公稱壓力 34.5 MPa(5 000 psi)

過(guò)流面直徑 ≥46 mm

工作溫度 -29～121 ℃

適用介質(zhì) 水、油氣

魚(yú)頭規(guī)格 46 mm

2.2.2 觸碰式管式泵泵底閥

1) 結(jié)構(gòu)及原理。

觸碰式管式泵泵底閥結(jié)構(gòu)如圖4所示。下泵作業(yè)時(shí)，泵下閥關(guān)閉，換向銷釘處于長(zhǎng)軌道上端，閥芯在彈簧和井液推力作用下壓在閥座上，關(guān)閉油流通道；下完桿柱碰泵和調(diào)防沖距時(shí)，抽油泵活塞壓在閥芯上，并使之下行，銷釘沿長(zhǎng)軌道下行至下死點(diǎn)；上提活塞時(shí)，閥芯在彈簧推力的作用下上行，銷釘通過(guò)換向進(jìn)入短軌道上行至上死點(diǎn)，閥芯打開(kāi)。此時(shí)，泵下閥油流處于開(kāi)啟狀態(tài)，可起抽油桿，進(jìn)行采油作業(yè)；起桿柱作業(yè)時(shí)，先下放桿柱使活塞碰泵，再起出桿柱，此時(shí)銷釘由短軌道通過(guò)換向后進(jìn)入長(zhǎng)軌道，泵下閥關(guān)閉油流通道。

1—上接頭；2—閥芯；3—換位機(jī)構(gòu)；4—導(dǎo)向扶正支撐；5—主體；6—彈簧；7—下接頭。

2) 主要技術(shù)參數(shù)。

公稱壓力 34.5 MPa(5 000 psi)

過(guò)流面直徑 46 mm

工作溫度 -29～121 ℃

魚(yú)頭規(guī)格 46 mm

芯軸換向壓力 14 MPa(設(shè)定值、可調(diào))

2.2.3 桿式泵泵底閥

1) 結(jié)構(gòu)及其工作原理。

桿式泵泵底閥結(jié)構(gòu)如圖5所示。該閥是抽油機(jī)井桿式泵不壓井作業(yè)配套井下作業(yè)工具。通過(guò)下壓桿式泵泵筒打開(kāi)油路空間，上提泵筒關(guān)閉此閥。在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，其閥座與桿式泵泵座和鎖緊爪匹配，支撐并鎖緊泵筒。泵的彈性芯軸處于鎖緊位置，芯軸下端壓迫該泵下閥閥芯，使泵下閥雙閥芯處于開(kāi)啟狀態(tài)，油流上行通道暢通，正常生產(chǎn)；在需不壓井作業(yè)時(shí)，上提桿式泵，使彈性芯軸解鎖上行，泵下閥的雙閥芯失去了芯軸向下的力，在彈簧和井壓的共同作用下上行，泵下閥的雙閥芯與泵下閥閥座實(shí)現(xiàn)金屬硬密封，當(dāng)井壓較大時(shí)，其閥芯與閥座密封的更嚴(yán)實(shí)，保證了油流通道徹底被封堵。

2) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，通過(guò)其雙閥芯的開(kāi)啟和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)了抽油井的正常生產(chǎn)和施工狀態(tài)下的雙重密封。

1—接頭體；2—閥瓣；3—彈簧；4—主體。

3) 主要技術(shù)參數(shù)。

公稱壓力 20.682 MPa(3 000 psi)

下端低密封壓力 0.689 MPa (100 psi)

過(guò)流面直徑 ≥35 mm

閥芯換向下壓力 25 kN

工作溫度 -29～150 ℃

適用介質(zhì) 水、油氣等

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

不壓井作業(yè)裝置及配套工具經(jīng)過(guò)多次室內(nèi)試驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2017至今，已經(jīng)在江蘇油田進(jìn)行了9井次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最大井口壓力6.3 MPa，最大井斜43.59°，最大井深3 130 m，下泵完成之后進(jìn)行多次開(kāi)關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)成功率100%。該工具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，避免了檢泵作業(yè)過(guò)程中的洗壓井作業(yè)，平均節(jié)約壓井液的費(fèi)用￥10萬(wàn)元，縮短了作業(yè)周期1.5 d，減少了作業(yè)費(fèi)用￥15萬(wàn)元，縮短了產(chǎn)量恢復(fù)周期2 d，而且有效的保護(hù)了油層，避免了油層污染。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不洗井作業(yè)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1) 通過(guò)對(duì)油井不壓井作業(yè)技術(shù)的研究，解決了高壓低滲、油管短路、洗井漏失嚴(yán)重等特殊井作業(yè)過(guò)程中的井控問(wèn)題。儲(chǔ)液槽式作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)，能夠在作業(yè)過(guò)程中有效收集油污，避免油水落地，起到了較好的環(huán)保效果。

2) 將不壓井作業(yè)裝置同井下工具進(jìn)行了通盤考慮，從作業(yè)的角度去完善井下工具的設(shè)計(jì)，給不壓井作業(yè)技術(shù)的研究開(kāi)創(chuàng)了另一個(gè)全新的課題。

3) 由于完井前將配套設(shè)計(jì)的泵底閥預(yù)先置于井下，這就要求該工具性能穩(wěn)定，開(kāi)關(guān)靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是，由于在井下預(yù)留時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)材料的防腐及設(shè)計(jì)的可靠性要求較高。一旦失效，不僅會(huì)影響泵效，還會(huì)失去其有效屏蔽管內(nèi)壓力的功能。

4) 本技術(shù)系通過(guò)采用常規(guī)檢泵作業(yè)方法，實(shí)現(xiàn)不壓井作業(yè)，因而，不僅作業(yè)成本低，還有效的縮短了產(chǎn)量恢復(fù)周期，降低了作業(yè)占井時(shí)間。具有較高的應(yīng)用價(jià)值。