水平井修井作业防喷装置研究

李蘅原

摘要：水平井在辽河油田广泛应用，在长期的生产过程中，水平井会因为故障等问题需要进行修井作业，水平井修井作业显著增多，水平井修井作业难度较高。为避免井喷事故，确保安全作业，配套适宜的水平井防喷器装置极为重要，本文简要介绍了作业井喷的主要原因及一种新型双闸板防喷器装置的设计。

关键词：水平井;修井作业;防喷装置

引言

水平井具有生产井段长、泄油面积大、控制储量高等特点，可实现井间剩余油挖潜，提高区块动用储量，是油气田开发中的一项重要技术。曙光油田水平井主要以稠油井间加密及老区低品位储量二次评价、分层开发、二次开发为主，具有地质条件复杂、油藏类型多，井网、井型、完井方式多样，开发方式多元，应用类型广泛等特点。其稠油水平井在热注转下泵过程中，尤其在起管柱时，井口容易发生溢流，处理不当会进一步发展为井喷事故。现有防喷器装置虽能起到防喷作用，但操作复杂，劳动强度大，作业时间长，且防喷后不利于后续处理。目前，国内设计使用的井控设备主要是针对钻井工艺的要求设计完成的，而钻井用防喷装置结构复杂、设备高，不利于修井操作。针对上述问题，研究设计满足修井作业要求的新型防喷器装置从而达到避免井喷事故的目的。

1 作业井喷主要原因分析

1.1 起管柱时压井液面下降

起管柱过程中，由于起出管柱井内液面下降，降低了静液压力。只要井内静液压力低于地层压力，溢流就可能发生。在起管柱过程中，向井内灌压井液可保持井内静液压力，但在小修过程中一般不补充压井液。

1.2 过大的抽吸压力

起管柱的抽吸作用会降低井内的有效静液压力，会使静液压力低于地层压力，从而造成溢流。起管柱时由于上提管柱速度较快，就可能产生抽吸压力，这实际上在管柱下方造成一个抽吸空间并产生压力降。无论起管柱速度多慢，抽吸作用都会产生。

1.3 井液漏失

井液漏失是指井内流体漏入地层，引起井内液柱和静液压力下降，下降到一定程度时，溢流就可能发生，在砂岩地层中漏失是很普遍的。

1.4 汽窜影响

经过多轮次注汽后，稠油井地层亏空严重，空隙变大，在施工井周边有注汽井时，汽窜现象就容易发生，从而导致井口溢流。

1.5 井下工具失效

井下工具、封隔器失灵，解封不彻底，造成的抽吸作用同样能导致溢流的发生。

2 水平井新型双闸板防喷器设计

2.1 设计原则

（1）应符合压力容器标准和API Specification16A要求的技术规范。

（2）外形尺寸满足修井要求，尽量利用钻井防喷器设计中成熟的结构。

（3）采用模块化设计，增强通用性、互换性，适应不同的需求。

（4）采用尽可能简单的结构形式，达到经济实用的目的。

（5）采用耐高温密封件，保证高温条件下密封件不老化。

2.2 修井作业空间对防喷器尺寸的要求

2.2.1 井口作业空间分析

在水平井小修作业时，修井工人在井口直接进行修井作业，这就要求作业高度不能太高，设计的防喷器外形尺寸应便于工人操作。按照油田井口规范，大四通的高度一般在320mm，曙光油田H2的平均值为130mm。H1=H2+320mm=450mm。因此，小修作业时井口高度平均为450mm。

2.2.2 防喷器的高度尺寸

在进行修井作业时，如果防喷器高度较高，则安装防喷器后井口高度将不利于工人操作。为此，在不设作业井台的井场上，设计高度低，结构紧凑的防喷器，以方便小修作业。防喷器组的高度限制在610mm以下。

2.2.3 结构选型设计

目前，在修井作业时，安装的是全封闸板防喷器。井喷、井涌发生时，油管需抢装打捞头，把油管坐到四通上

后，再关闭全封闸板防喷器。此过程井口温度高，操作难度大，作业时间长，如抢装失败则无法控制井口，易造成井喷事故。因此，新型防喷器设计应达到2个目的：一是实现高温井口的安全密封;二是防止油管掉入井内造成大修事故。

为此，需要设计带剪切闸板的双闸板防喷器，当上闸板腔内无油管时，直接关闭剪切闸板，作为全封防喷器使用;当井内有油管时，先关闭下闸板（承重闸板）卡紧油管后，再剪切油管实现全封。达到既密封井口，又防止油管掉入井内的目的。壳体结构可设计成上下均为法兰、上下均为螺栓联接、上螺栓下法兰和上法兰下螺栓4种结构。防喷器控制形式为液压锁紧，可实现远程控制，并在短時间内实现操作。

2.3 技术优点

（1）可远程控制：采用液压锁紧结构设计，实现远程控制，在保证人员安全的同时，能在最短的时间内完成操作。

（2）密封性能可靠：双闸板设计，实现双层保险，密封材料采用耐高温材料，保证良好的密封性能。

（3）防掉设计：半封闸板采用合理的力学设计，实现对剪断油管的承重，防止油管落井造成大修事故。

（4）设计高度合理：整体设计高度低，安装后井口便于工人操作。

3 结论：

水平井防喷器装置进行了人性化设计，克服了水平井现有防喷装置存在的操作繁琐、劳动强度大、作业时间长等问题，保证水平井在修井作业尤其是在热注转下泵过程中，一旦发生井口溢流，作业工能够快速关井，同时便于后续操作，是一项值得推广的技术。

参考文献：

[1]辛波.水平井修井作业难点及技术分析[J].中国化工贸易，2015， （14）：240-240.

[2]韩克峰.水平井修井作业技术探讨[J].中国化工贸易，2015， （7）：136-136.