固定式气举阀排水工艺在页岩气井的应用

2020-12-23胡尊敬卢云霄李勇张平中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司山东东营257000

化工管理 2020年35期

胡尊敬卢云霄李勇张平(中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司，山东东营 257000)

0 引言

固定式气举阀下入页岩气井中，是靠带压作业实现的，气举阀首先固定在KPX-103系列固定式工作筒上，工作通再与油管连接，带压下到设计位置，就可以进行气举采油、气举排液、排水采气、气举诱喷、气举解堵以及分层注水和分层注气等注采工艺。该种气举阀在油井、分层注水和分层注气中被广泛应用，可进行气举排液，有助于生产。

1 适用范围及特点

(1)可以进行气举采油、气举排液、排水采气、气举诱喷、气举解堵以及分层注水和分层注气等注采工艺；(2)对于目前国内外的油井，有不同的系列选用；(3)部分能耐H2S腐蚀，能适应各种类型的油气水井；(4)在页岩气井、气举采油井、分层注水井和分层注气井中容易实现不压井作业；(5)安装气举阀、配水器和注气阀需要多种配套工具；(6)可用于压裂气举排液、酸化排液、气井排积水等作业；(7)单井工艺设计需要复杂计算，但现场作业要求不高。

2 技术特

2.1 技术特点

(1)在恒温水浴条件下调试阀的充气压力，调试精度高；(2)适用于含H2S和CO2等腐蚀性介质的油井，气举阀耐腐蚀性好；(3)打开和关闭主要受注气压力控制，操作简单；(4)设计多种不同规格的阀孔尺寸，用途广泛。

2.2 技术参数

气举阀工作筒技术参数见表1。

表1 气举阀工作筒技术参数

3 气举排液工具准备

(1)按照设计参数调试气举阀，将调试检验合格的气举阀安装在工作筒上；(2)查看偏心工作筒、气举阀外观是否完好，气举阀与工作筒连接是否牢固可靠，偏心工作筒两端丝扣是否完好；(3)所有螺纹连接处应严格按有关标准拧紧到位；(4)按有关标准对气举阀和偏心工作筒的整体试水压，稳压40min，不渗漏；(5)工具是否合格证齐全准确。

4 带压作业下入气举阀施工步骤

(1)关闭PFF-180/105井口大闸门，移除原井安装的采气树；(2)依次安装防喷器组、井口稳定器、带压作业机、操作篮等带压作业设备，并进行设备开关、调试；(3)依照施工设计对BHA内堵塞工具、防喷器组、高压管汇、各级气举阀进行试压、合格；(4)开工验收后，打开PFF-180/105井口大闸门，依照施工设计进行带压作业下完井管柱作业；(5)带压下完井管柱作业至施工设计要求的井深、各级气举阀至设计深度，坐油管悬挂器并试提测试合格；(6)关闭PFF-180/105井口大闸门，依次移除防喷器组及带压作业机等主体设备，安装采原井气树并试压合格；(7)关闭PFF-180/105井口大闸门，灌入适量的清水，平衡油、套管压力，打通油管内通道，放喷排液至油气混合状，恢复井口，移交甲方。

5 钢丝作业更换气举阀施工步骤

5.1 投捞前准备

(1)检查投捞车深度仪、指重表，要求指针灵活，显示准确；(2)核实完井数据，包括管柱结构、气举阀完井深度，油管内径，井斜等数据；(3)观察油套压，若油套压不相等，对套管进行放空、套管气注入油管或流程，最终油套压平衡；(4)安装防喷器组及相应设备，进行设备调试、试压合格；(5)用与造斜器相同(φ45mm)或稍大外径尺寸的通井规通井至末级阀深度以下50m，下放速度不大于90m/min，遇阻时不要刻意向下震击，防止卡规，在遇阻位置多次通井，直至能顺利通过。

5.2 盲阀打捞步骤

(1)地面组装打捞工具串，待工具串进入放喷器后，投捞车深度仪调零；(2)用钢丝绳将打捞工具串(绳帽-加重杆-机械振击器-万向节-造斜工具-打捞工具)下放到井下管柱需打捞的气举阀以下约10～20m；(3)缓慢上提打捞工具串，使造斜工具上的导向块滑入偏心工作筒导向槽内，观察指重计，在原悬重的基础上增加30～100kg；(4)下放打捞工具串，观察指重计是否落零，可证实造斜是否成功，若不造斜，重复步骤(3)，负荷在上次造斜的悬重基础上继续增加20～30kg(但不能超过钢丝设定的最大负荷)；(5)向下振击2～3次，使打捞工具卡爪抓住气举阀投捞头；(6)快速向上振击，气举阀投捞头上φ3mm剪切销被剪断，气举阀解锁被拉出，继续向上振击，剪断造斜工具上导向块的剪切销，打捞工具串连同气举阀即可捞出。

5.3 气举阀投放步骤

(1)待盲阀打捞成功后，按照捞出的气举阀，安装对应气举阀；(2)用钢丝绳将打捞工具串(绳帽-加重杆-机械振击器-万向节-造斜工具-投放工具-气举阀)下放到井下管柱需投放的偏心工作筒以下约10～20m；(3)缓慢上提打捞工具串，使造斜工具上的导向块滑入偏心工作筒导向槽内，观察指重计，在原悬重的基础上增加30～100公斤；(4)下放打捞工具串，观察指重计是否落零，可证实造斜是否成功，若不造斜，重复步骤(3)，负荷在上次造斜的悬重基础上继续增加20～30kg(但不能超过钢丝设定的最大负荷)；(5)下放投入工具串，气举阀进入偏心工作筒阀囊孔孔口，向下振击10次左右，使气举阀进入偏心工作筒阀囊孔内，这时气举阀投捞头上滑环通过了偏心工作筒阀囊孔孔口的锁肩；(6)向上快速振击，由于气举阀上的滑环在偏心工作筒的锁肩处锁住了气举阀，投放工具上剪切销被剪断，气举阀与工具串分离，继续向上振击，剪断造斜工具上的导向块的剪切销，提出投入工具串；(7)拆卸防喷器组，安装采气树并试压合格；(8)采用压缩机反举复产。

6 施工风险点分析

6.1 气举阀工作筒压力

气举阀工作筒额定承压不足，井口压力不降，存在漏失或其他风险。1井间断生产，关井压力15MPa；2井持续生产，压力18MPa，静液柱压力约1MPa/100m。1井气举阀工作筒下入垂深3502m，2井气举阀工作筒下入垂深3146m，气举阀工作筒盲板额定压力35MPa，若井筒内液面较高，井筒在气举阀工作筒外部施加的压力将大于气举阀工作筒盲板承受的额定压力，有可能导致气举阀工作筒盲板打开，在带压作业施工过程中存在泄漏风险。

6.2 气举阀工作筒长度

气举阀工作筒长度较长，目前不满足井口压力10MPa以上下入条件。气举阀工作筒本体总长2.0m，上部2-3/8″EU母扣，下部2-3/8″EU公扣，由于油管公扣加厚部分为8cm，下部油管接箍及加厚部分22cm，则累计长度230cm，以川渝地区常用的美式海德瑞HRS-225k作业机为例，上工作防喷器+三通+下工作防喷器之间距离为134cm，倒换闸板起下管柱的距离小于气举阀工作筒长度，需考虑下闸板与环形防喷器进行气体倒换，环形防喷器工作承压在10MPa以内，1井间断生产，关井压力15MPa；2井持续生产，压力18MPa压力高于环形防喷器承压能力起不到密封效果。

6.3 气举阀工作筒最大外径和套管之间空隙

气举阀工作筒最大外径和套管之间空隙较小、外形不规则，在全角变化率较大位置和井口可能遇阻，也可能造成气举阀工作筒异常。(1)5-1/2″套管(外径139.7mm，壁厚12.34mm)，内径为115.02mm，气举阀工作筒约有1.5m长的本体最大外径均为103mm，环空空间仅余3.51mm，带压作业下入气举阀工作筒过程中有可能贴着套管内壁，导致遇阻的风险，会造成气举阀工作筒本体工作异常，后期打捞盲板和投放气举阀不能正常进行。(2)在井口油管头处，井筒内径逐渐由大闸阀的内径180mm/130mm缩小至生产套管的内径115.02mm，在内径变小和台阶等作用下，最大偏心外径78mm的气举阀工作筒大于半径57.5mm的生产套管。因此，气举阀工作筒在通过井口油管头时，偏心部分贴着套管内壁下行，迫使油管偏离居中位置，存在遇阻的风险。(3)气举阀工作筒外径过大，外形不规则，可能造成油管扣密封失效。

7 效果

2016～2017年，气举阀排水采气共应用18口井，启动压力平均降低5.0MPa，恢复生产压差3.1MPa，日增气13万方。xxx气田共应用7口井，布阀1-2级，多应用于集中增压气举；xxx区块共应用4口井，布阀2-5级，多应用于氮气气举；xxx区块应用6口井，多应用于增压气举和井间互联气举。气举阀气举排水采气井的整体应用效果见表2。