天然气井带压修井作业技术应用实践

天然气井带压修井作业技术应用实践摘要：针对部分天然气井开采投产后单井产能低、下降快，常规修井作业存在压井液漏失严重，液体返排困难，储层伤害严重等诸多难题，同时高昂的压井材料及排液费用与开发作业降本增效不相符的客观实际，开展了针对性的天然气井修井作业技术攻关，这其中气井带压修井作业技术一种先进的井下作业技术，通过不压井实现更换管柱，减少了占井周期和开发成本、最大限度减少了地层伤害，能确保气井产能不受影响，是延长气井生产时间、提高采收率的有效途径。

利用带压倒扣、切割等工艺，实现了气井双封分压及以上管柱、腐蚀穿孔管柱、带喷砂器等复杂管柱的带压起钻作业，为气井带压修井作业积累了经验。

关键词：天然气井；修井；带压作业前言对于高强度开发的天然气田来说，随着气田开发的进一步深入，气井检修越来越频繁，常规的压井液压井作业方式不仅成本高，时间长，对储层伤害大，易污染产层，气井也难以恢复到作业前产能。

气井带压修井作业技术很好的解决了这一难题，通过不压井实现更换管柱，不污染油气层，不排放污染物，可以稳定单井日产量，缩短作业工期，有效延长气井生产时间，是降低作业综合成本的一项重要手段［1］。

近年来，通过应带压作业装置对作业难度较大的气井复杂管串进行带压作业技术研究，积累了较为丰富的经验，取得了很好的应用效果。

1.带压作业技术概述气井带压作业技术，是在井口有压力条件下，依靠液压缸、移动卡瓦和固定卡瓦三者和特殊工具配合完成安全起下井内管柱、更换井口闸阀、井筒清理和修理的一项修井新技术[2]。

带作业的关键就是油管内压力控制和油套环空压力控制技术。

1.1 气井带压修井作业难点天然气井生产过程中很多采用不动管柱多层系立体开发的完井方式，多级封隔器分层压裂管串、腐蚀穿孔管柱在现场较为常见。

天然气开采过程中在井筒环境下油管内、外壁的腐蚀普遍存在，当油管因腐蚀而穿孔时，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。

主要的技术难点有大直径工具串内径小、小直径油管桥塞无法通过工具串封堵、漏点确定难、漏失管柱无法采用桥塞完全封堵等问题，因此复杂多个大直径工具管柱、腐蚀管柱、带喷砂器的管柱带压起钻难度较大。

针对此类复杂管柱，研发了带压倒扣、带压切割工艺技术,解决了现场作业技术难题。

1.2 带压作业装置以常用的 S-9 型辅助式带压作业设备为例，该设备整体采用撬装式，总高为 5.4m，适用1”~5”管径，设备灵活性强，安装方便快捷，主要由五部分组成：液压动力系统、防喷器系统、泄压/平衡系统、卡瓦系统、举升系统。

（1）液压动力系统：由液控操作台、蓄能器系统及高压联结软管等组成，液控操作台实现对井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，蓄能器系统在作业机或液压泵出现故障时，靠储存能量实现液压快速关井，联结软管实现远程控制液压缸和井控装备。

（2）防喷器系统：防喷器系统由一个环形防喷器和两个闸板防喷器组成，在作业过程中控制井内环形空间的压力，其最大通径为 180mm，承受的最高工作压力为 35MPa。

（3）泄压/平衡系统：两套闸板防喷器被泄压/平衡四通分隔，四通安装有球阀和可调式节流阀，在作业中进行压力的平衡和放空。

（4）卡瓦系统：卡瓦系统包括两套防顶卡瓦和两套加压卡瓦，其卡瓦牙分为 2 3/8、2 7/8和 3 l/2三种类型，用来控制管柱的起下，并和举升系统配合共同进行带压作业。

（5）举升系统：举升机液压缸为双液压缸结构，提供不压井作业力和举升力，两个内径 152 mm 液缸，最大举升力 68T，最大压力 43T，最大行程 3.5m,液压压力 21MPa。

能提供紧急状况之下的紧急液压刹车功能。

举升装置具有重启功能，能增加举升速度。

S9 带压作业装置工作原理：用内堵塞器密封管柱内压力后，将整套装置安装在井口上，用环形防喷器或闸板防喷器密封油管和套管环空压力，在井内压力对管柱上顶力大于管柱自重时使用液动防顶卡瓦卡紧管柱，使用升降液缸进行起下管柱作业，在井内压力对管柱上顶力小于管柱自重时用绞车或吊车进行上提或下放管柱作业。

当井压较高时，可以用单闸板防喷器和环形防喷器倒出接箍，井压较低时，可以用环形防喷器强行过接箍。

当需要起下较长工具串时，可加升高短节进行作业。

1.3 作业工序在带压施工作业过程中，需要实现油、套管环形空间动态密封及油管的内部堵塞，在密封油套环空的同时起下油管，能够克服井内压力对油管的上顶力，实现安全无污染带压起出或下放油管。

其基本作业工序为：a-通油管内径、刮削，管串内堵塞；b-拆卸井口、安装安全防喷器组和带压作业机；c-管汇连接及试压；d-试提井内管串、导出悬挂器；e-起油管、起工具串（水力锚封隔器组合）；f-带压修井，特作；g-下带堵塞器的油管,下悬挂器；h-拆卸带压作业装置、安全防喷器组；i-打捞、打掉堵塞器，安装采气树，完井。

2 带压修井工艺技术2.1 带压倒扣工艺技术带压起出工具串以上油管，利用带压作业装置被动转盘倒扣导出带桥塞油管、安全接头、上水力锚和封隔器；管柱内二次封堵，采用倒扣法分次导出下部工具串。

为了实现在带压作业装置腔内对未堵塞工具串及尾管进行堵塞，配套了密封接箍打捞器、密闭井口倒扣短节、导向油管接箍密封打捞短节等一系列工具[2]。

工艺流程：（1）带压起出大直径管串以上油管、节流器，带压起出工具串，从封隔器下部与油管连接处进行松扣，带压下工具串至卡瓦防喷器上部，关闭卡瓦防喷器，采用带压作业装置被动转盘在带压状态下在带压作业装置腔内卸扣，卸开后，上提工具串至全封闸板上部，关闭全封防喷器，泄压，打开环形防喷器起出工具串。

（2）取 1 根油管，安装全通径油管旋塞，关闭油管旋塞，带压下入油管与带压作业装置内油管进行对扣。

（3）在喷砂滑套上部油管中下部打电缆永久式桥塞进行二次封堵。

（4）将下部工具串起至卡瓦防喷器以上，全封防喷器以下，关闭卡瓦防喷器，卡住下封隔器下部油管，利用带压作业装置被动装盘卡住油管，液压钳转动油管进行强行倒扣，倒扣结束后上提工具串至全封闸板之上，关闭全封闸板，泄压，打开环形防喷器起出工具串。

（5）重复以上步骤直至起出全部工具串，带压起出尾管，关闭全封防喷器。

技术特点：该工艺适用于井口压力低于 10MPa,工具串完整好的管串带压起出作业；作业无需配套装备，作业成本较低。

2.2 带压切割工艺技术气井带压切割装置主要由上壳体、下壳体、刀架、扶正轮、刀头、复位弹簧、旋转座、轴承、齿轮、主动轴、冷却环以及密封件组成，在上壳体、下壳体、刀架、刀头及旋转座形成的空腔内充满液压油。

带压切割工艺就是利用带压切割装置的切割刀具在装置内逐段切割工具串，分段带压起出。

具体做法是在 S-9 带压作业井口装置组合中加入带压切割装置，将无法实施内封堵的管串组合起至切割装置上部、环形防喷器下部，在装置内切割，切割完成后起至全封防喷器上部，关闭全封。

带压起出切割掉的油管，下带压密封捞茅打捞切割掉的油管鱼头，逐级起出复杂管柱的工艺技术。

带压切割工艺流程：（1）打电缆桥塞堵塞井底大直径管串以上油管，带压起出管柱。

（2）上水力锚和封隔器组合大直径管串经过装置时，按起大直径工具操作规程操作起出上封隔器、水力锚、安全接头。

（3）带压起出上水力锚和封隔器、安全接头后，再采用带压作业装置带压起出调整短节，带压起下封隔器至带压油管切割装置上部时，关闭手动半封、卡瓦防喷器，采用带压油管切割装置进行带压切割。

（4）切割刀头在主动轴的带动下随旋转座旋转，同时通过控制注油口与切割腔接口之间的压差，使刀头径向运动实现进刀切割。

（5）试提管柱，确认切割完成后带压起工具串至全封防喷器上部，要确保工具串已过全封防喷器，关闭全封防喷器，起出滑套喷砂器+下水力锚+下封隔器。

（6）鱼头整修，带压下油管密封打捞工具，打捞未堵塞油管。

（7）起出剩余尾管，最后一根油管起过全封后，关闭全封防喷器。

技术特点：切割过程在带压装置腔内密闭进行，作业压力可达到 21MPa,安全性好；单次切割管柱时间在 1 小时以内，施工效率高。

3 现场应用及效果近些年来通过利用带压倒扣、带压切割工艺技术，实施双封分压以上钻具起钻工艺应用30余井次，均取得了良好的应用效果。

3.1 现场应用（1）X井带压倒扣现场应用X 井为双封压裂钻具，油管内留有采气节流器，节流器断颈无法打捞。

带压打电缆桥塞，封堵节流器上部连接油管，带压导出油管悬挂器，起油管，采用松扣法导出桥塞及节流器。

将上封工具串起止环形防喷器与工作闸板防喷器之间，钢丝通井，在喷射滑套上部 2m 处打钢丝桥塞，泄压验证有无泄漏。

起出工具串松扣，下入带压作业装置内带压倒扣起出安全接头以上油管、工具串、调整短节（图 6）。

带压打电缆桥塞，封堵工具串和下部工具串上部油管，验封合格后倒扣，带压起油管和下封工具串，再次封堵起出喷砂器及尾管。

3.2 应用效果随着气井带压修井工艺的不断成熟，现场利用带压倒扣、切割等技术成功实现了复杂大直径管串、腐蚀管柱存在的节流器被卡、打捞颈拉断、井筒积液严重等高风险、低产老井的修理，取得了很好的经济环保效益。

带压修井，下入生产油管后，井口压力逐渐恢复，排液量显著加大，产量相比修井前明显提高，实现了稳定生产。

4.结论（1）对于双封分压以上、腐蚀穿孔复杂管柱，可采用带压切割、倒扣等工艺实现带压安全起出，该工艺相比常规修井作业缩短周期 50%，实现了绿色环保作业。

（2）带压切割技术可以实现 27/8＂ N80 油管双封分压管柱的带压切割，安全性较好，作业效率高，单次切割时间约 1h。

（3）利用带压倒扣、切割等技术修井，最大限度减少了地层伤害，确保了气井产能不受影响，产量相比修井前明显提高，为气田可持续发展和环境保护开辟了新的技术途径。

参考文献［1］钟元,白海龙, 赵庆磊,等.浅谈长庆气田不压井作业技术应用[J].中国石油和化工标准与质量, 2013(21):180-181.［2］杨红斌, 徐迎新, 柳志勇,等.气井带压作业技术研究与应用[J].油气井测试, 2013, 22(3):55-57.。