稠油高温带压作业装置的研究与应用

况 宇，高 淼 (辽河油田公司曙光工程技术处，辽宁 盘锦 124010)

稠油高温带压作业装置的研究与应用

况 宇，高 淼 (辽河油田公司曙光工程技术处，辽宁 盘锦 124010)

在常规稠油修井过程中，容易造成井喷污染事故、地层热能损失、洗井液对油层造成污染、部分井热注后溢流放不尽和作业施工周期长等问题。针对上述问题，研究开发了一种稠油高温带压作业装置，实现了在高温、高压下修井作业。该装置无需洗压井作业，避免修井液破坏地层温场和污染油层，防止修井液造成的油气层颗粒堵塞、水化膨胀等伤害，保持地层压力，减少地层能量损耗，有效的保护油气层，增加油气层的产出能力，延长油气层的寿命，并可避免井喷事故。

稠油高温；带压作业装置；耐高温防喷器

曙光油田是辽河油田最大的水平井和SAGD井基地。注高温蒸汽(蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD等)是稠油区块开发的有效手段。在常规稠油修井过程中，由于稠油井间距小，地层亏空严重，汽窜频繁发生，容易造成井喷污染事故；热注转下泵过程中的洗压井作业破坏井底温度场，造成地层热能损失，洗井液对油层造成污染；部分井热注后溢流放不尽，作业施工周期长。针对上述问题，笔者研究开发了一种稠油高温带压作业装置，以实现在高温、高压下修井作业。

1 稠油高温带压作业装置

带压作业装置实际就是防喷器和其他辅助设备的不同组合，根据目前带压作业装置的结构，稠油高温带压作业装置主要结构为：密封系统、举升系统、冷却循环系统、特制热采井口、液压动力系统及控制系统[1]。

1.1密封系统

1)密封材料 高温带压作业装置能否实现其耐高温性能，主要依靠高温密封材料的性能。目前常用的密封橡胶主要是丁腈橡胶，高温密封件则主要有氟橡胶、全氟橡胶及聚四氟乙烯(PTFE)等。

图1 闸板防喷器

2)耐高温防喷器 防喷器是带压作业装置的核心部分，是实现油套环空密封的关键设备。目前，应用较多的防喷器主要有环形防喷器、闸板防喷器和变径闸板防喷器等。考虑到目前高温密封材料的材质比较硬，不适合应用于大变径防喷器中，因此，选择闸板防喷器来制作高温防喷器，如图1所示，防喷器胶芯、垫板等密封件全用耐高温材料制成。带压设备主要选取2组单闸板防喷器和一个三闸板防喷器，三闸板防喷器由安全卡瓦、半封、全封组成。

1.2举升系统

举升系统主要由举升液压缸、卡瓦系统组成。在带压作业过程中，举升系统可实现对管柱的有控起下，有效防止管柱上窜、下落。

1)举升液压缸 举升系统由上、下支撑横梁和2个举升液压缸组成。额定工作压力21MPa，最大举升力600kN，最大下压力400kN。

2)卡瓦系统 卡瓦系统即卡管器，在带压作业过程中卡紧管柱，可防止管柱上窜、下落，分为固定卡瓦和游动卡瓦。卡管器由壳体、卡瓦座、卡瓦、左右对称分布的2套液压缸等组成，卡管器全开状态内通径∅186mm。卡瓦内径必须与所卡管柱外径相匹配，卡不同外径管柱时必须更换相应的卡瓦。更换卡瓦时，先将卡管器关闭，但不要关紧，让2卡瓦端面相距5～10mm，拧下定位销，慢慢打开卡管器，取下卡瓦，装上所需卡瓦，慢慢关闭卡管器，装紧定位销即可。

1.3冷却循环系统

稠油热采井经过注蒸汽后，井底温度高，尤其是SAGD井，井口产出液温度可达170～180℃。如采用高温带压作业，则起出管柱温度必然烫手，作业工无法作业，因此必须有冷却循环系统来给管柱降温，保证起出管柱的可操作性。同时，此系统还可对防喷器进行冷却[2]。

1.4特制热采井口

常规热采井口的油管挂形式为悬挂式，在拆掉上部采油树后，油管与套管之间的环空无法实现密封，因此，在带压状况下不能拆卸井口。为解决此问题，采用锥挂形式的热采井口，在上部采油树拆掉后，油管挂仍由顶丝压住，保证油套环空间的密封。

2 主要技术参数

主要技术参数如下：设备通径：∅186mm；工作压力：额定工作压力为35MPa， 长期工作压力21MPa；工作温度：-29～260℃；有效行程：3.7m(3次起下1根管)；下压力：400kN； 举升力：600kN；各可动部件均可远程控制且配备手动控制阀。

3 技术优点及存在的问题

3.1技术优点

①稠油高温带压技术可在较高的温度和压力下完成作业措施，不污染油层，可维持地层能量，不破坏地层温场，实现稠油高温热采，从而增加油层产量；②稠油高温带压技术可减少生产井的放喷时间和待作业时间，延长单井生产时间，从而增加生产效益；③稠油高温带压作业技术安全可靠，可避免井喷事故，最大限度的降低作业风险；④稠油高温带压作业技术减少洗井、压井、污水处理等工序及对应的作业费用；⑤稠油高温带压作业技术自动化程度高，均为集中控制，反应敏捷、准确，通过油压来控制压力和速度，令操作更得心应手，因此大大降低工人劳动强度。

3.2存在问题

①胶芯或胶筒橡胶耐磨性能直接影响到作业成本；②长工具串和大直径工具带压出入井口，操作难度大，需了解各种井况下工具串参数，从而确定带压作用装置的安装结构；③采用液缸升降起下油管时，虽然可靠性好，但速度慢，作业周期相对较长；④油管堵塞器的座封可靠性是带压作业能否成功的关键性问题。油管内的油污可能影响内堵塞器座封可靠性，有效的清除油污是带压作业的前提。如何在保证井口可控条件下的二次封堵，油管内任意位置封堵以及堵塞器的投放方式方面还有待于综合配套,形成堵塞工具的系列化和堵塞工艺的完善。

4 结 语

稠油高温带压作业技术在油气层保护和稠油井作业方面都有独特优势，有很高的推广应用价值。该技术通过地面不压井作业设备和油管封堵技术的相互配合，实现管柱在高温带压条件下的起下，具有经济适用、安全可靠、施工便利、作业时效高、保护油气层、作业后不需要产量恢复期等特点，实际生产应用后效益显著。此外，稠油高温带压作业技术的发展需要装备作支撑，在将研究成果转化为产品后，仍需进行系列化、标准化的研究，以完善修井作业功能，提高设备对不同工况的适应能力；同时要培训一支专业的施工队伍，从而真正实现稠油井高温带压作业。

[1]崔斌.带压作业修井装置的研制[J].石油矿场机械,2007,36(1):63-66.

[2]赵建国,李友军,陈兰明, 等.不压井作业设备引进技术研究[J].石油矿场机械,2004,33(6):104-107.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.09.026

TE355

A

1673-1409(2012)09-N074-02

2012-06-12

况宇(1982-)，男，2005年大学毕业，助理工程师，现主要从事石油工程方面的研究工作。

[编辑] 洪云飞