井下作业治理管柱上顶情况工艺技术探讨

井下作业治理管柱上顶情况工艺技术探讨作者：李昌红
来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2015年第9期
李昌红
大庆油田采油一厂黑龙江大庆163001
摘要通过对井下作业发生管柱上顶情况的原因进行分析，确定了造成管柱上顶的主要因
素为地层压力高和受力面积大。

整理导致管柱上顶情况的类型井，找出了封隔器不解封、泄压
通道堵等影响管柱上顶的客观因素。

提出根据指重表读数和井口溢流量变化来判断管柱上顶情
况的方法，为如何判断发生管柱上顶情况，提供了可靠的操作方法；针对引发管柱上顶情况主
要因素，提出了降低地层压力、磨封隔器胶筒、压井平衡地层压力等多种治理管柱上顶情况的
有效方法，为减少发生管柱上顶情况造成的危害提供了有利治理措施。

关键词井下作业；管柱上顶；治理措施
0 引言
在井下作业施工过程中，出现管柱上顶情况，导致施工周期延长的同时，极易造成井喷污染、危害人身安全、损坏生产设备等事故。

目前，在治理管柱上顶方面，主要采取中止施工，
上带压作业设备的方法进行治理，存在治理费用大、待修时间长等诸多不利因素。

如何在不增
加工艺措施的情况下，进行管柱上顶情况治理，减少井喷事故及安全事故的发生，需要我们进
一步的研究和探讨。

1 形成管柱上顶的原因
1.1 形成管柱上顶的理论原因根据压强公式：P=F/S，可转换为：上顶力F=（地层压力-液
柱压力）P伊受力面积S；从上顶力计算公式可以看出，上顶力的大小与管柱所在深度地层剩余压力和管柱最大受力面积的大小成正比。

即地层压力越大，上顶力越大；下井工具直径越大，
上顶力也越大。

1.2 形成管柱上顶的管柱结构分析在油田开发过程中，为实现分层注水、分层采油的目的，采用了多种类型封隔器及多种工艺措施；同时，为提高开采速度，也采用了较多大直径螺杆泵、电泵、抽油泵等多种生产管柱。

这些工艺的实施，也埋下了一定的管柱上顶隐患。

如水井分层
注水管柱、丢手封堵的打捞管柱、带有大直径下井工具的采油管柱。

2 发生管柱上顶情况的判断
2.1 从指重表读数判断井下管柱是否存在上顶情况，对于没有摩擦力影响的井，能够从指
重表读数上直接反映出来，当指重表读数小于井内管柱理论重量时，说明管柱承受了一定上顶力，上顶力的大小=井内管柱理论重量-指重表读数显示负荷。

对于封隔器胶筒不收缩和结蜡井
会存在摩擦力的干扰，这类井会造成管柱上顶发生初期不易被发现，因此需要计算管柱摩擦力。

根据井下管柱受力情况分析，上提管柱时，上顶力+大钩上提负荷=井下管柱理论重量+管柱摩擦力；下放管柱时，上顶力+大钩下放负荷+管柱摩擦力=井下管柱理论重量，合并公式可得出：管柱摩擦力=（大钩上提负荷-大钩下放负荷）/2；将得出的摩擦力数值代入公式，即可计算出
管柱受到的上顶力大小。

2.2 从井口溢流情况判断造成管柱上顶的一个重要原因是地层压力大，起管柱过程中，如
果井口有溢流，说明地层压力被释放，减小了管柱上顶风险；井口无溢流，可能存在油套管堵
塞的情况，发生管柱上顶的机率就会增加，地层压力低的井除外。

对于起管柱过程中，溢流量
突然减少或消失，更是发生管柱上顶的前兆，溢流消失说明泄压通道封闭了，地层在不断的积
聚能量。

3 发生管柱上顶后的治理措施
3.1 降低地层压力
3.1.1 放压。

通过油套管放压，能够快速降低本井的地层压力。

采出井可采用放压进回油
干线的办法，注入井可采用罐车、池子放压的办法快速降压。

3.1.2 热洗清蜡，打开泄压通道。

对于关、停时间较长的油井，油套管结蜡情况通常较为
严重，死蜡造成油套管堵塞，导致泄压通道封闭，无法进行放压。

这样的井进行治理时，要采
用热洗车洗井清蜡。

如果洗井不通，可在油管内下小直径油管进行热洗，将油套环型空间死蜡
融化后，再使用热洗车，从套管反洗井清蜡。

3.1.3 关闭同层注入井。

在地层渗透性好的情况下，注入井和采出井就像一个连通器，注
入井不断的注入能量，再被采出井开采出地面，如果同层注入井不关闭，就会给同层位的其它
采出井和注入井提供源源不断的供给压力，导致地层压力下降缓慢。

在关闭同层注入井后，要
定期监测上顶井压力，如果压力不降，说明上顶井周边存在窜通注入井，也要及时进行关闭。

3.2 磨封隔器胶筒井下管柱中含有封隔器，封隔器胶筒不收缩，就会成为造成管柱上顶的
重要因素，不收缩的胶筒一是增加了管柱的受力面积，二是导致地层压力无法外泄，憋升了地
层压力。

3.2.1 提放管柱磨胶筒。

在管柱上顶初期，上顶力通常小于管柱重量-胶筒摩擦力，可通过上提下放反复活动管柱的方法，磨封隔器胶筒，因封隔器胶筒紧贴套管内壁，长时间摩擦
会使胶筒损坏。

最好将胶筒置于套管接箍或油层部位，这样会提高摩擦效率，节省施工时间。

3.2.2 套管打压磨胶筒。

在管柱上顶后期，上顶力大于管柱重量，无法通过下放管柱的方法，摩擦封隔器胶筒，可采用泵车或水井来水从套管打压，提高胶筒上部液柱压力，使管柱下行，达到磨封隔器胶筒的目的。

3.3 压井平衡提高液柱压力对于带有支撑卡瓦的封隔器管柱，很难采用上提下放管柱磨封
隔器胶筒和套管打压加深管柱磨封隔器胶筒的方法。

这类上顶井治理，要首先采用热水洗井和
注热水进地层，将井筒内结蜡清理干净后，再使用泥浆进行压井，提高液柱压力，使液柱压力
与地层压力相平衡，达到不顶不漏的目的。

如果封隔器距离井口较近，可将泥浆挤入封隔器胶
筒下部，射孔井段上部。

3.4 上顶管柱控制在管柱发生上顶情况发生后，要及时进行管柱控制，防止上顶情况恶化。

及时关闭半封井器，防止发生井喷事故；安装安全卡瓦，防止油管继续上顶；也可在油管内下
加重杆，增加管柱重量，帮助管柱下行。

3.5 使用带压作业设备在上述方法治理无效的情况下，可暂时停修，待地层压力下降后再
进行施工；也可中止施工，协调带压作业设备进行及时治理。

4 结论
管柱上顶情况的发生，对于施工人员及井口附近设备存在较大的安全风险，同时容易产生井喷失控和环境污染。

通过对管柱上顶井的研究和分析，使井下作业人员能够掌握管柱上顶情况发生的原因及判断方法，并采取有效措施进行治理，从而减少管柱上顶情况所带来的隐患。

参考文献
[1]王强.井下作业油管上窜的原因分析及预防对策[J].教育科学博览，2012.中国论文网./9/view-2227682.htm.。