气井带压作业技术在苏里格气田的应用与进展
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表1 Table 1
外径 / mm 43. 4 53. 3 69. 8
WBM 油管桥塞技术参数
Technical parameters of WBM tubing bridge plug
耐压 / MPa 35 35 35 耐温 / ℃ 150 150 150 长度 / mm 45 45 45 坐封方式 电缆 电缆 电缆
3 3
产所进行的解除故障、完善井眼条件、提高井底周 围储层渗透率等任务的工作。 随着开发年限增加， 苏里格气田低产井和故障井日渐增多，近年来通过 技术 引 进 和 创 新，在 常 规 压 井 修 井 作 业 中 开 展 “低伤害压井液” 减弱地层伤害，引进国外先进带 压修井技术使 “问题井 ” 重新生产，通过对低产
3. 2
防喷控制系统 防喷控制系统的安全可靠是带压作业技术的根
2014 年
第 42 卷
第9 期
黄
杰等： 气井带压作业技术在苏里格气田的应用与进展
— 107 —
触，在井筒环境下油管内、外壁的腐蚀普遍存在［3］。
扣，管柱难以起出的技术难题，川庆钻探钻采工程 研究院长庆分院研制了带压油管切割装置 。该装置 结构如图 3 所示，主要由上壳体、 下壳体、 刀架、 扶正轮、刀头、复位弹簧、 旋转座、 轴承、 齿轮、
3
3. 1
带压作业关键技术
油管内封堵 油管内防喷堵塞是带压修井得以进行的关键技
术。目前，油管桥塞投送方式主要有钢丝投送和电 缆投送 2 种。气井带压修井作业常用电缆投送，由 专用工具在磁定位精确送达预定位置后通电，引爆 投送工具内的燃料，产生高温、高压的气体推动活 塞移动，拉伸连杆，给桥塞提供坐封力，直至连杆 拉断，实现丢手坐封。目前能成熟使用的 WBM 油 管桥塞技术参数如表 1 所示。
石 2014 年 第 42 卷 第9 期
油
机
械 — 105 —
CHINA PETＲOLEUM MACHINEＲY
油气田开发工程
气井带压作业技术在苏里格气田的应用与进展
黄 杰 徐小建 郭瑞华 谭 军 杨 峰
（ 中国石油长庆油田分公司第三采气厂）
摘要： 在介绍苏里格气田修井复产工艺技术现状的基础上，阐述了带压作业技术及工艺流程， 指出带压作业关键技术为油管内封堵和防喷控制系统 。 苏里格气田带压作业技术难点有： 卡钻、 桥塞坐封不严、管柱腐蚀和穿孔、钻具复杂和井内存在 2 个及以上节流器，对各个技术难点提出 了相应的解决措施。指出苏里格气田开发中后期的气井采用带压修井作业进行生产，不仅不污染 产层，还能提高并稳定单井日产量，延长气井生产时间； 井口带压切割装置的研制成功彻底解决 了带压作业复杂钻具起钻难的问题，拓宽了带压作业的应用领域 。 关键词： 带压作业； 气井； 苏里格气田； 修井复产； 技术难点； 坐封； 桥塞 中图分类号： TE377 文献标识码： A doi： 10. 3969 / j. issn. 1001 － 4578. 2014. 09. 026
图2 Fig. 2
油管接箍处穿孔
Piercing at pipe coupling
1 —上壳体； 2 —下壳体； 3 —刀架； 4 —扶正 轮； 5 —刀头； 6 — 复位弹簧； 7 — 旋转座； 8 — 轴 承； 9 — 齿 轮 ； 1 0 — 主 动 轴 ； 1 1 — 冷 却 环 。
对策 1 ： 逐井段打可捞式桥塞，找到破损点， 在破损点上方和钻具底部分别打桥塞，坐封合格后 进行带压作业。 对策 2： 通过测井技术确定破损点，在破损点 上方和钻具底部打桥塞，坐封合格后进行带压作业。 对于通径较大的完井钻具，可考虑过油管桥塞 封堵后带压作业。 4. 4 钻具复杂，起出难度大 鄂尔多斯盆地砂岩气藏平面上广覆分布，资源 分布广，气藏埋深 2 000 ～ 4 000 m，垂向上各类储 层交互叠置，气田普遍发育多套含气层系，具有一 井多层的特征，为充分动用多个层系，经技术攻 关，目前已实现了一次 8 层连续压裂
Abstract ： After reviewing the current technology of production resume through workover，this paper presents the snubbing operation technique and process in Sulige gas field. Key technologies for the snubbing operation are pipeline plugging and BOP control system. The technical challenges of snubbing operation in Sulige gas field include sticking ，poor bridge plug sealing，string corrosion and piercing，difficult tripping out with complex drilling string and presence of two or more chokes in hole，against which appropriate solutions have been purposed. By applying snubbing workover on the gas well in middle and late development of Sulige gas field， formation damage is avoided，the daily output per well is enhanced and maintained，and the gas well production time is extended. The developed shearing device for snubbing operation has completely addressed the difficult tripping out of complex drilling tool，thus further promoting the application of snubbing operation. Key words： snubbing operation； gas well； Sulige gas field； production resume through workover； technical challenges； setting； bridge plug
— 106 —
石
油
机
械
2014 年
第 42 卷
第9 期
低效井 进 行 节 流 器 打 捞 及 老 井 的 “查 层 补 孔 ” 、 “二次改造” 等工艺挖掘产能，提高采收率，取得 了较好的效果，为气田更好地开发积累了经验 。
本要求。带压作业的防喷控制系统由工作防喷器 组、安全防喷器组和手动卡瓦防喷器组成 。 工作防喷器组包括与井内工作管柱外径配套的 上、下半封闸板防喷器和环形防喷器 。当环形防喷 器不能安全承受井内压力时，上 、下闸板防喷器提 供井控选择或导出钻具串时使用 。环形防喷器提供 主要的密封作用，环形胶心对油管外径变化具有快 速反应能力，抱紧井内管柱，实现动密封效果，从 而使管柱在井筒内上、下移动。 安全防喷器组包括剪切闸板防喷器 、全封闸板 防喷器和与管柱外径适配的半封闸板防喷器 。 手动卡瓦防喷器在起大直径钻具时，用于卡住 钻具下油管，对大直径钻具进行倒扣，导出钻具 。
0
引
言
1
修井复产工艺技术现状
气田增产工艺是为恢复和保障油气井的正常生
苏里格气田勘探面积 4 万 km2 ，总资源量 3. 8 万亿 m ，已探明和基本探明的天然气储量达 2. 2 万 亿 m ，是目前我国陆上最大的整装天然气田，也是 长庆油田分公司的天然气战略接替区。 由于 “三 低” 特性及低成本开发战略，气田主要采用小套管 完井，以 “井下节流 ” 为核心的中低压集气模式 加快气田建设，目前气田投产井数达 7 203 口。
Application and Development of Snubbing Operation in Gas Well in Sulige Gas Field
Huang Jie Xu Xiaojian Guo Ｒuihua Tan Jun Yang Feng
（ No. 3 Gas Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company）
图1 Fig. 1
预制式工作筒
主动轴、冷却环以及密封件组成。该装置配备液压 控制系统，动作灵敏，操作方便，具有切口整齐、 无切屑、切割后的管柱易于抓取的特点。
Prefabricated working barrel
当油管因腐蚀而穿孔 （ 见图 2 ） 时，桥塞坐封 在穿孔位置以下，此时天然气会从穿孔点进入油 管，无法进行带压作业。
4
带压作业技术难点与对策
2011 年至今长庆油田分公司第三采气厂共完
成 11 口气井带压作业，结合气田工艺现状及作业 过程，总结出带压作业技术存在以下技术难点，经 技术攻关取得相应进展。 4. 1 卡钻 苏里格气田采用试气生产一体化管柱完井，部 分气井管柱长期受井筒液体的浸泡、腐蚀，封隔器 胶皮溶胀或者不解封，因管柱变形、砂埋等而卡钻。 对策： 为了避免永久式油管桥塞坐封后出现管 柱无法提动致使带压修井无法顺利开展的问题，现 场作业一般采取先打可捞式油管桥塞，后试提管柱 的措施来规避卡钻及永久式桥塞带来的后期气井无 法正常生产的问题。 4. 2 桥塞坐封不严 苏里格气田采用国产管材完井，由于国产油管 的圆度不够、内径偏差大，有时会出现桥塞坐封不 严的现象，致使后续带压作业无法进行 。 对策 1 ： 对出砂严重的气井，在投桥塞前采用 钢丝刷对油管内壁进行刮削、清理，精确定位后将 电缆桥塞坐封于单根油管底部，观察桥塞密封性， 然后倒灰加固，确保密封良好。 对策 2 ： 桥塞封堵密封不严，可在试气时在完 井管柱底部下入预制式工作筒 （ 见图 1 ） ，以提高 封堵的成功率和可靠性。 4. 3 管柱存在腐蚀、穿孔 在天然气开采过程中，井内油套管与天然气中 所携带的地层水和其中溶解的碳酸盐、氯化物及其 他矿物盐、H2 S 与 CO2 等酸性气体及元素硫和其他 的硫化物、硫酸还原菌以及酸化作业时残酸液等接
［4 ］
图百度文库 Fig. 3
井口带压切割装置结构示意图 Structural diagram of shearing device for snubbing operation
4. 5
井内存在 2 个及以上节流器 井下节流工艺是苏里格气田 “十二项 ” 配套
核心技术之一，是中低压集气模式的关键技术，但 部分气井在生产过程中因节流器失效打捞困难，而 投放了 2 个及上节流器。目前对井内只有 1 个节流 器的气井采用 “松扣法 ” 带压导出节流器所在油 管工艺较为成熟。 对策： 利用厂内设备优势开展制氮车 / 天然气 气举压缩机、开展连续管配套气体钻磨工艺，对节 流器打捞颈拉断、无法解封气井进行钻磨，或者将 节流器推至钻具底端，这样可以降低多节流器井带 压作业风险。
2
2. 1
气井带压作业技术
带压作业简介 带压作业技术就是利用井控设备控制井口压
力，在不压井的情况下，解决施工作业过程中油套 环形空间动态密封及管柱防喷问题，通过液压缸 、 移动卡瓦和固定卡瓦三者的配合 ， “管轻 ” 时克服 流体作用于管柱的上顶力 ， “管重 ” 时支撑管柱重 力，安全起下管柱配合完成修井作业的一种新技 术［1］。作业范围 通 常 包 括 修 井、 完 井、 射 孔、 打 捞、磨铣、压裂酸化、抢险及其他特殊作业等［2］。 与传统的维修作业相比，采用带压作业技术可 以避免气层的二次污染，提高油气田采出度，最大 限度地降低作业风险，降低压井或多次重复压井等 工序的作业成本，实现安全快速生产和清洁施工 。 2. 2 带压作业工艺流程 带压作业工艺流程是： 油管内堵塞 → 卸井口、 安装带压装置和安全防喷器组→导油管悬挂器→带 压起原井管柱→带压下完井管柱→下油管悬挂器→ 拆带压装置和安全防喷器组、坐井口→打掉油管堵 塞器、完井［2］。
外径 / mm 43. 4 53. 3 69. 8
WBM 油管桥塞技术参数
Technical parameters of WBM tubing bridge plug
耐压 / MPa 35 35 35 耐温 / ℃ 150 150 150 长度 / mm 45 45 45 坐封方式 电缆 电缆 电缆
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产所进行的解除故障、完善井眼条件、提高井底周 围储层渗透率等任务的工作。 随着开发年限增加， 苏里格气田低产井和故障井日渐增多，近年来通过 技术 引 进 和 创 新，在 常 规 压 井 修 井 作 业 中 开 展 “低伤害压井液” 减弱地层伤害，引进国外先进带 压修井技术使 “问题井 ” 重新生产，通过对低产
3. 2
防喷控制系统 防喷控制系统的安全可靠是带压作业技术的根
2014 年
第 42 卷
第9 期
黄
杰等： 气井带压作业技术在苏里格气田的应用与进展
— 107 —
触，在井筒环境下油管内、外壁的腐蚀普遍存在［3］。
扣，管柱难以起出的技术难题，川庆钻探钻采工程 研究院长庆分院研制了带压油管切割装置 。该装置 结构如图 3 所示，主要由上壳体、 下壳体、 刀架、 扶正轮、刀头、复位弹簧、 旋转座、 轴承、 齿轮、
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带压作业关键技术
油管内封堵 油管内防喷堵塞是带压修井得以进行的关键技
术。目前，油管桥塞投送方式主要有钢丝投送和电 缆投送 2 种。气井带压修井作业常用电缆投送，由 专用工具在磁定位精确送达预定位置后通电，引爆 投送工具内的燃料，产生高温、高压的气体推动活 塞移动，拉伸连杆，给桥塞提供坐封力，直至连杆 拉断，实现丢手坐封。目前能成熟使用的 WBM 油 管桥塞技术参数如表 1 所示。
石 2014 年 第 42 卷 第9 期
油
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械 — 105 —
CHINA PETＲOLEUM MACHINEＲY
油气田开发工程
气井带压作业技术在苏里格气田的应用与进展
黄 杰 徐小建 郭瑞华 谭 军 杨 峰
（ 中国石油长庆油田分公司第三采气厂）
摘要： 在介绍苏里格气田修井复产工艺技术现状的基础上，阐述了带压作业技术及工艺流程， 指出带压作业关键技术为油管内封堵和防喷控制系统 。 苏里格气田带压作业技术难点有： 卡钻、 桥塞坐封不严、管柱腐蚀和穿孔、钻具复杂和井内存在 2 个及以上节流器，对各个技术难点提出 了相应的解决措施。指出苏里格气田开发中后期的气井采用带压修井作业进行生产，不仅不污染 产层，还能提高并稳定单井日产量，延长气井生产时间； 井口带压切割装置的研制成功彻底解决 了带压作业复杂钻具起钻难的问题，拓宽了带压作业的应用领域 。 关键词： 带压作业； 气井； 苏里格气田； 修井复产； 技术难点； 坐封； 桥塞 中图分类号： TE377 文献标识码： A doi： 10. 3969 / j. issn. 1001 － 4578. 2014. 09. 026
图2 Fig. 2
油管接箍处穿孔
Piercing at pipe coupling
1 —上壳体； 2 —下壳体； 3 —刀架； 4 —扶正 轮； 5 —刀头； 6 — 复位弹簧； 7 — 旋转座； 8 — 轴 承； 9 — 齿 轮 ； 1 0 — 主 动 轴 ； 1 1 — 冷 却 环 。
对策 1 ： 逐井段打可捞式桥塞，找到破损点， 在破损点上方和钻具底部分别打桥塞，坐封合格后 进行带压作业。 对策 2： 通过测井技术确定破损点，在破损点 上方和钻具底部打桥塞，坐封合格后进行带压作业。 对于通径较大的完井钻具，可考虑过油管桥塞 封堵后带压作业。 4. 4 钻具复杂，起出难度大 鄂尔多斯盆地砂岩气藏平面上广覆分布，资源 分布广，气藏埋深 2 000 ～ 4 000 m，垂向上各类储 层交互叠置，气田普遍发育多套含气层系，具有一 井多层的特征，为充分动用多个层系，经技术攻 关，目前已实现了一次 8 层连续压裂
Abstract ： After reviewing the current technology of production resume through workover，this paper presents the snubbing operation technique and process in Sulige gas field. Key technologies for the snubbing operation are pipeline plugging and BOP control system. The technical challenges of snubbing operation in Sulige gas field include sticking ，poor bridge plug sealing，string corrosion and piercing，difficult tripping out with complex drilling string and presence of two or more chokes in hole，against which appropriate solutions have been purposed. By applying snubbing workover on the gas well in middle and late development of Sulige gas field， formation damage is avoided，the daily output per well is enhanced and maintained，and the gas well production time is extended. The developed shearing device for snubbing operation has completely addressed the difficult tripping out of complex drilling tool，thus further promoting the application of snubbing operation. Key words： snubbing operation； gas well； Sulige gas field； production resume through workover； technical challenges； setting； bridge plug
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石
油
机
械
2014 年
第 42 卷
第9 期
低效井 进 行 节 流 器 打 捞 及 老 井 的 “查 层 补 孔 ” 、 “二次改造” 等工艺挖掘产能，提高采收率，取得 了较好的效果，为气田更好地开发积累了经验 。
本要求。带压作业的防喷控制系统由工作防喷器 组、安全防喷器组和手动卡瓦防喷器组成 。 工作防喷器组包括与井内工作管柱外径配套的 上、下半封闸板防喷器和环形防喷器 。当环形防喷 器不能安全承受井内压力时，上 、下闸板防喷器提 供井控选择或导出钻具串时使用 。环形防喷器提供 主要的密封作用，环形胶心对油管外径变化具有快 速反应能力，抱紧井内管柱，实现动密封效果，从 而使管柱在井筒内上、下移动。 安全防喷器组包括剪切闸板防喷器 、全封闸板 防喷器和与管柱外径适配的半封闸板防喷器 。 手动卡瓦防喷器在起大直径钻具时，用于卡住 钻具下油管，对大直径钻具进行倒扣，导出钻具 。
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言
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修井复产工艺技术现状
气田增产工艺是为恢复和保障油气井的正常生
苏里格气田勘探面积 4 万 km2 ，总资源量 3. 8 万亿 m ，已探明和基本探明的天然气储量达 2. 2 万 亿 m ，是目前我国陆上最大的整装天然气田，也是 长庆油田分公司的天然气战略接替区。 由于 “三 低” 特性及低成本开发战略，气田主要采用小套管 完井，以 “井下节流 ” 为核心的中低压集气模式 加快气田建设，目前气田投产井数达 7 203 口。
Application and Development of Snubbing Operation in Gas Well in Sulige Gas Field
Huang Jie Xu Xiaojian Guo Ｒuihua Tan Jun Yang Feng
（ No. 3 Gas Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company）
图1 Fig. 1
预制式工作筒
主动轴、冷却环以及密封件组成。该装置配备液压 控制系统，动作灵敏，操作方便，具有切口整齐、 无切屑、切割后的管柱易于抓取的特点。
Prefabricated working barrel
当油管因腐蚀而穿孔 （ 见图 2 ） 时，桥塞坐封 在穿孔位置以下，此时天然气会从穿孔点进入油 管，无法进行带压作业。
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带压作业技术难点与对策
2011 年至今长庆油田分公司第三采气厂共完
成 11 口气井带压作业，结合气田工艺现状及作业 过程，总结出带压作业技术存在以下技术难点，经 技术攻关取得相应进展。 4. 1 卡钻 苏里格气田采用试气生产一体化管柱完井，部 分气井管柱长期受井筒液体的浸泡、腐蚀，封隔器 胶皮溶胀或者不解封，因管柱变形、砂埋等而卡钻。 对策： 为了避免永久式油管桥塞坐封后出现管 柱无法提动致使带压修井无法顺利开展的问题，现 场作业一般采取先打可捞式油管桥塞，后试提管柱 的措施来规避卡钻及永久式桥塞带来的后期气井无 法正常生产的问题。 4. 2 桥塞坐封不严 苏里格气田采用国产管材完井，由于国产油管 的圆度不够、内径偏差大，有时会出现桥塞坐封不 严的现象，致使后续带压作业无法进行 。 对策 1 ： 对出砂严重的气井，在投桥塞前采用 钢丝刷对油管内壁进行刮削、清理，精确定位后将 电缆桥塞坐封于单根油管底部，观察桥塞密封性， 然后倒灰加固，确保密封良好。 对策 2 ： 桥塞封堵密封不严，可在试气时在完 井管柱底部下入预制式工作筒 （ 见图 1 ） ，以提高 封堵的成功率和可靠性。 4. 3 管柱存在腐蚀、穿孔 在天然气开采过程中，井内油套管与天然气中 所携带的地层水和其中溶解的碳酸盐、氯化物及其 他矿物盐、H2 S 与 CO2 等酸性气体及元素硫和其他 的硫化物、硫酸还原菌以及酸化作业时残酸液等接
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图百度文库 Fig. 3
井口带压切割装置结构示意图 Structural diagram of shearing device for snubbing operation
4. 5
井内存在 2 个及以上节流器 井下节流工艺是苏里格气田 “十二项 ” 配套
核心技术之一，是中低压集气模式的关键技术，但 部分气井在生产过程中因节流器失效打捞困难，而 投放了 2 个及上节流器。目前对井内只有 1 个节流 器的气井采用 “松扣法 ” 带压导出节流器所在油 管工艺较为成熟。 对策： 利用厂内设备优势开展制氮车 / 天然气 气举压缩机、开展连续管配套气体钻磨工艺，对节 流器打捞颈拉断、无法解封气井进行钻磨，或者将 节流器推至钻具底端，这样可以降低多节流器井带 压作业风险。
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气井带压作业技术
带压作业简介 带压作业技术就是利用井控设备控制井口压
力，在不压井的情况下，解决施工作业过程中油套 环形空间动态密封及管柱防喷问题，通过液压缸 、 移动卡瓦和固定卡瓦三者的配合 ， “管轻 ” 时克服 流体作用于管柱的上顶力 ， “管重 ” 时支撑管柱重 力，安全起下管柱配合完成修井作业的一种新技 术［1］。作业范围 通 常 包 括 修 井、 完 井、 射 孔、 打 捞、磨铣、压裂酸化、抢险及其他特殊作业等［2］。 与传统的维修作业相比，采用带压作业技术可 以避免气层的二次污染，提高油气田采出度，最大 限度地降低作业风险，降低压井或多次重复压井等 工序的作业成本，实现安全快速生产和清洁施工 。 2. 2 带压作业工艺流程 带压作业工艺流程是： 油管内堵塞 → 卸井口、 安装带压装置和安全防喷器组→导油管悬挂器→带 压起原井管柱→带压下完井管柱→下油管悬挂器→ 拆带压装置和安全防喷器组、坐井口→打掉油管堵 塞器、完井［2］。