王磊

（江蘇油田技術(shù)監(jiān)督中心，江蘇 江都 225265）

井下作業(yè)施工極易形成原油、污水落地，造成環(huán)境污染，直接影響當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷娜粘Ｉ睢⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和身心健康，原油和污水的落地也造成了施工井口環(huán)境惡劣，影響作業(yè)施工，危害操作人員的健康，并且給施工留下了安全隱患。根據(jù)施工現(xiàn)狀，主要圍繞現(xiàn)場施工管柱密封、下管柱防溢、溢流收集等方面存在的問題進(jìn)行攻關(guān)研究，取得了較好成果，通過推廣應(yīng)用，有效減輕了井下作業(yè)施工造成的原油、污水落地造成的污染。

1 井口密封工藝研究

1.1 現(xiàn)有井口密封工藝現(xiàn)狀與問題分析

在沖砂、鉆磨銑工作時，原主要采用桶形高壓自封密封井口，原有桶形高壓自封高度35cm，在過去井口沒有安裝防噴器情況下，老式桶形高壓自封是安裝在井口大四通上平面，井口操作影響不大；隨著防噴器安裝，井口操作高度整體增加50cm以上，給現(xiàn)場施工帶來了較大難度，沖砂、鉆磨更換單根操作困難，導(dǎo)致現(xiàn)場不按要求施工現(xiàn)象時有發(fā)生，存在嚴(yán)重的安全隱患。

1.2 井口密封工藝設(shè)計

為了解決原有自封存在問題，設(shè)計一種新型自封裝置，利用防噴器內(nèi)腔安裝膠芯，膠芯采用整體結(jié)構(gòu)。

（1）整體式密封膠芯研制。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，自封膠芯設(shè)計為整體式，可以沉入防噴器內(nèi)腔，有效降低高度，上端掛在四通法蘭鋼圈槽內(nèi)，既不影響防噴器功能，又達(dá)到了密封目的；為確保膠芯強(qiáng)度與彈性，在整體膠芯內(nèi)部設(shè)計有骨架，骨架由環(huán)形鋼盤與16組“U”形鋼絲相串的加強(qiáng)筋組成，選用耐磨聚脂材料硫化形成整體膠芯。整體膠芯內(nèi)部通道設(shè)計有鼓形腔結(jié)構(gòu)，在油管接箍通過鼓形腔時，膠芯在受壓后有自動補(bǔ)償作用，從而延長膠芯的使用壽命；同時，膠芯上端邊緣下部有與防噴器上法蘭鋼圈槽相配合的膠圈，實現(xiàn)與防噴器的密封。

（2）密封殼體研制。采用螺桿鉆鉆灰、套管除圬及正沖砂時，過去在井口密封裝置高度35cm，安裝復(fù)雜，隨著井口防噴器安裝后，老式井口自封給井口操作帶來較大難度。由于正循環(huán)沖洗時高壓修井液是從油管進(jìn)入，從油套環(huán)空返出，出口壓力低，這時，井口密封就不需要復(fù)雜的高壓密封設(shè)備，而每年的鉆磨、正沖砂工作量占全部循環(huán)沖洗工作量80%以上，而不到20%的循環(huán)沖洗工作采用反沖方式，因此，研究了對半式低壓密封殼體（見圖1）。安裝后，整體高度僅4cm，完全可以滿足正循環(huán)沖洗對井口壓力密封及強(qiáng)度要求。

2 下油管內(nèi)防溢工藝研究

2.1 防溢工藝現(xiàn)狀與問題分析

圖1 低壓自封殼體

在新井替泥漿及滿井筒液下油管施工時，井內(nèi)泥漿、原油或污水會從油管內(nèi)溢出，污染井口環(huán)境，給井口施工帶來安全隱患。目前，主要措施如下。

（1）為了防止下油管時泥漿、原油或污水從油管管柱內(nèi)向外溢出，主要措施是在管柱下端接一個倒置單流閥，能防止油管溢流造成的井口污染。而安裝倒置單流閥只適合主要進(jìn)行正洗井施工的一些管柱，且需要單流閥不影響下步工藝要求。

（2）對因工藝管柱不能安裝倒置單流閥工序，如試油抽汲管柱，只得采用“冒噴”下一段、洗一段，邊下邊洗的下管柱方法。這種方法，不僅浪費水資源、產(chǎn)生大量污水、影響施工進(jìn)度，且易造成地層污染，影響油井產(chǎn)量。

對于能安裝單流閥施工的管柱，一方面解決了油管內(nèi)溢出井液問題，但另一方面，又產(chǎn)生了新的問題：下管柱時，油管內(nèi)無液體，管柱受浮力影響，下放速度很慢，施工效率較低；安裝單流閥后套管內(nèi)液體不能進(jìn)入油管，對于一些需要降液面射孔新井只得提出通井管柱，下一趟管柱進(jìn)行抽汲降液面；安裝單流閥，反洗通道受阻，只能進(jìn)行正洗井，而正洗工藝也存在一些不足：一是在采用清水替泥漿作業(yè)時，因泥漿密度大，油管內(nèi)截面積比環(huán)空截面積小，清水推著比重大的泥漿從環(huán)空上行效果差，造成洗井不徹底，施工時間長，需要清水量比反替泥漿多20%以上，污水處理量增加等問題；二是當(dāng)一些施工中出現(xiàn)正洗井不通或工藝需要反洗井時，只能采取提出井內(nèi)管柱，卸下倒置單流閥，重新下管柱施工。如現(xiàn)場出現(xiàn)過井內(nèi)泥漿黏稠結(jié)塊、泥漿厚實正洗不通的情況。

針對以上問題，需研究設(shè)計一種既能實現(xiàn)防止管柱內(nèi)液體外溢，同時，具備正、反洗功能的油管防溢裝置，滿足了環(huán)保及正反洗井的需要。

2.2 防溢器研制

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過對現(xiàn)場施工情況進(jìn)行分析，設(shè)計的工具既能實現(xiàn)防止管柱內(nèi)液體外溢，同時，具備正、反洗井通道功能，主要以現(xiàn)有單流閥、旁通閥作參考，設(shè)計了反向單流閥和旁通閥結(jié)構(gòu)，其中，旁通部分為核心部件，由中心管、內(nèi)套、外管、彈簧組成，外管加工有三個旁通孔，孔與水平徑向承60度傾斜角，見圖2。

圖2 防溢器結(jié)構(gòu)圖

（2）操作方法與工作原理。施工時，將油管內(nèi)防溢裝置安裝在施工管柱的下端，在管柱的快速下放過程中，由于最下端反向單流閥的作用，泥漿、原油或污水不會從底端進(jìn)入施工管柱中，由于旁通孔具有大的與上行液流的流向相反傾斜角，套管外液體也不會立即從旁通孔進(jìn)入油管，設(shè)計當(dāng)3根以上油管下完后，油管內(nèi)空，套管環(huán)空內(nèi)的液體壓力作用在內(nèi)套上，壓縮彈簧下行，旁通閥打開，井液從外管孔進(jìn)入，經(jīng)中心管壁上內(nèi)孔進(jìn)入施工管柱內(nèi)，維持內(nèi)外壓力平衡。設(shè)計始終確保油管內(nèi)有3根以上油管是空的，不管是油管在下行中或在坐吊卡時刻，井口油管不會出現(xiàn)井液“噴出”。且滿足對于一些需要井液進(jìn)入油管內(nèi)的工藝要求，如抽汲管柱。正洗井時，油管內(nèi)壓力大于環(huán)空壓力，彈簧復(fù)位，旁通關(guān)閉，由管柱內(nèi)進(jìn)入的液體通過底部單流閥下行，可沖洗井底；反洗井時，由套管進(jìn)入的液體通過防溢裝置的旁通機(jī)構(gòu)進(jìn)入替漿管柱，可以實現(xiàn)反洗井。

3 井口溢流收集工藝研究

3.1 溢流井收集工藝現(xiàn)狀與問題分析

井口作業(yè)過程中，井內(nèi)經(jīng)常有溢流出現(xiàn)，特別是注水井停注后，井口大多存在一定壓力，開井后會有溢流，對一般溢流量不大于2m2/小時，再次關(guān)井1小時后壓力低于5Mpa的注水井，現(xiàn)場一般稱為“雙低”注水井。

為處理此類注水井的溢流收集問題，目前，主要有兩種作業(yè)方式，常規(guī)方法是在井口附近挖一小池，采取邊放溢流邊起下管柱的常規(guī)作業(yè)方式，溢流流到井口小池內(nèi)進(jìn)行收集，再用泵打到大罐內(nèi)，這種方式已不符合環(huán)保要求；另一種方法，是采用帶壓作業(yè)設(shè)備施工，對于壓力高、溢流量大注水井，帶壓作業(yè)是最有效的方法，但由于帶壓作業(yè)配套設(shè)施多，搬遷、組裝時間長，施工起下管柱速度只有普通作業(yè)1/3左右，存在費用高、效率低的問題，對于這種“雙低”注水井采用帶壓設(shè)備施工，不符合當(dāng)前低成本作業(yè)形勢要求。

針對壓力低、溢流量低的“雙低”注水井作業(yè)環(huán)保問題，分析認(rèn)為，可以對現(xiàn)有的井控、環(huán)保配套裝置及工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用普通250修井機(jī)代替帶壓設(shè)備進(jìn)行施工，以滿足“雙低”井作業(yè)要求。

3.2 收集工藝研究

根據(jù)注水井井口壓力、溢流大小及管柱特點，研究針對不同井口的溢流收集方式、井口作業(yè)操作方式及配套設(shè)施，本著利用現(xiàn)有工用具、對現(xiàn)有設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，確保研究費用較小的思路，主要研究了接液盒常規(guī)作業(yè)井口操作方式，適用井口高度小于1.5m的井。

主要配套設(shè)施有：井口接液盒、井口收集罐、收液泵、收集大罐等配套裝置。其中，重點研制了接液盒，該盒為兩半式結(jié)構(gòu)，可以直接放置在防噴器上，兩半式圓盤套在防噴器法蘭周圍，不影響正常施工，見圖3。

圖3 接液盒式收集裝置

液體收集操作程序：與普通作業(yè)一樣，在井口安裝自封；在井口安裝接液盒，在下部連接軟管線；在井口附近放置接液小罐；關(guān)閉套管閘門，井口溢出的液體經(jīng)接液盒收集，通過軟管線流入接液小罐；采用收液泵將小罐內(nèi)液體打入收集大罐內(nèi)。

接液盒常規(guī)操作方式不增加操作高度，不改變原有操作方式，操作方便，但當(dāng)井口高度較高時，井口操作難度大，此種操作方式不適應(yīng)，需要增加平臺進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

井口防溢流與溢流收集工藝研究成果解決了現(xiàn)場施工管柱密封、下管柱防溢、井口溢流等方面造成的環(huán)境污染問題，有效減少了原油、污水落地數(shù)量，促進(jìn)了綠色修井工作的實現(xiàn)，為油田開發(fā)提供了技術(shù)支持。

通過研究和總結(jié)，得出以下結(jié)論和建議：

（1）井下施工作業(yè)是目前油田污染的主要來源之一，為了實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，實現(xiàn)綠色修井，要求我們對井下施工作業(yè)問題進(jìn)行深入的探討與研究，使其能夠利用高科技手段，創(chuàng)新出新型的作業(yè)方式，保障高效和清潔的雙贏局勢，推動油田可持續(xù)發(fā)展。

（2）江蘇油田油水井大多地處水網(wǎng)地區(qū)，環(huán)境風(fēng)險大，通過對井下作業(yè)設(shè)備、工具、工藝的研究，形成的循環(huán)沖洗、井口清潔、污染液收集等一整套高效作業(yè)的環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)，不僅能降低勞動強(qiáng)度，達(dá)到高速高效作業(yè)的目的，同時，有效降低了環(huán)境風(fēng)險。

（3）為有效發(fā)揮研究成果在生產(chǎn)中的作用，需要大力進(jìn)行推廣應(yīng)用，同時，在生產(chǎn)應(yīng)用中不斷進(jìn)行完善升級，為后期開發(fā)工控一體化的施工作業(yè)設(shè)備作準(zhǔn)備，實現(xiàn)管柱有效密封、溢流自動收集，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，有效滿足環(huán)保、安全要求。