一体化作业工艺技术研究应用

宣春海，刘智泉，潘国辉，万金梅，丁 诚

（江苏油田分公司采油一厂，江苏扬州 225265）

针对油水井井筒状况日益复杂、作业工序多、工序功能单一、费用高等问题，开展了一体化作业技术攻关，通过井下工具研发、井下管柱优配，实现一道作业工序完成几个施工目的。目前已经开发配套了一体化挤灰、射采联作等多项技术，现场应用取得了很好的效果，已经成为降本增效的有效手段。

1 一体化挤灰作业技术

本厂常规插管桥塞挤灰作业时[1]，需要先下入座封工具与桥塞连接的管柱进行桥塞座封，然后起出管柱，再下入插管管柱，要下两趟管柱才能完成，修井周期较长，施工费用高，而且提出座封工具与下插管的过程中，可能会有井筒沉淀物落入插管桥塞中心管内，造成挤水泥插管不能插入打开桥塞挤注通道，导致挤灰施工失败。

针对以上缺点，设计开发一种新型的座封挤灰一体化工具，该工具不仅一趟管柱能完成座封插管两项作业[2]，而且只需下入专用打捞器便可成功捞取，该工具施工安全可靠，成功率高，能够有效缩短施工时间，降低施工成本和风险。新型座封挤灰一体化工具不仅适用于直井，还适用于定向井、水平井，特别是在一些深井、超深井的措施管柱中，挤灰成功率高，具有广阔的应用前景。

1.1 工作原理

一体化挤灰工艺系统主要由进液开关、一体化插管挤灰桥塞、打捞工具三大部分组成，施工作业时，将连接于油管下端的进液开关和一体化插管挤灰工具下入井中，下至挤灰段的上部预定位置后，用泵车向油管内打压，当压力达到8 MPa时，进液开关的剪钉剪断，进液开关的滑套下行并锁在锁环中，进液开关油套通道完全封闭。继续提高泵车压力达到10 MPa时，一体化插管桥塞的座封剪钉剪断，压力通过推筒作用在座封接头上，带动锥体和卡瓦筒下行，此时卡瓦在锥体上撑开，胶筒压缩；同时一体化插管桥塞锁环下行到锁套外，并卡在锁套外的锯齿螺纹不能退回，使芯轴、胶筒、卡瓦筒不能退回。泵车压力升高到18 MPa时，一体化插管桥塞芯轴在剪切槽被拉断，座封机构和插管与桥塞本体完全分开，实现管柱上下自由活动，完成桥塞座封[3]。

上提管柱2～3 m，油管打压12 MPa，控制滑套下行，插管内下端挤灰通道打开，然后继续下放管柱悬重至桥塞加压40～50 kN，判断桥塞是否发生位移，同时确保在挤注压力过高时，挤灰插管不会发生大的位移。再测取待挤灰层位吸水指数并挤灰完成后，迅速上提管柱，拔出插管，同时带动开关滑套上移强制关闭挤注通道[4]。用清水大排量反循环洗井，将油管内的残余灰浆全部洗出，以防灰凝固。

候凝结束后，将专用桥塞打捞工具下入井内，加压20～40 kN，使打捞器与桥塞解封头对接好。上提油管，桥塞解封剪钉剪断，锁块弹出，芯轴与解封头脱离，芯轴、卡瓦、卡瓦支撑体在胶筒作用下，恢复到原始状态，桥塞解封。

1.2 现场应用情况

现场成功应用146井次，平均单井节约作业费用3万元、减少占井周期2.7 d，一次挤灰成功率达到96.5%。如周44-3A井根据地质要求对合采的下部层位进行堵水，但由于封堵层与生产层之间的夹层只有3.7 m，常规挤灰工艺无法实施，采用一体化挤灰作业技术，通过校深准确座封桥塞，并对下步封堵层实施插管挤灰，挤灰后起出插管，下泵生产，一趟管柱就实现卡封挤灰，而且无需候凝，减少了作业周期和作业费用，投产后日产油12.9 t。

2 一体化射采联作技术

油井投产或上返时都是先采用电缆或油管传输射孔、再下入泵挂管柱，这种方式一旦射孔后出现井喷等异常情况，必须压井或带压作业才能完成下泵，既导致入井液对油层的污染，又增加了作业成本、延长了施工周期。针对这种情况，开发了射采联作一体化技术，解决了两个方面的技术难题，在新井投产或老井上返时，射孔与下泵采用一趟管柱完成，该技术既简化了施工工序，又降低了作业成本，并能有效防止井喷事故及作业施工对地层的二次污染。

2.1 射孔起爆方式选择

根据油井的情况选择不同的联作射孔起爆方式：一是套管环空加压射孔，二是油管加压射孔。

2.1.1 环空加压起爆射孔 新井投产或老井上返，井筒无射孔井段或原生产层位已封堵，套管环空能够承压，可选用环空加压射孔。若设计泵挂与射孔井段距离≤200 m，联作施工时先进行泵上校深，调整射孔枪对准待射层且泵挂处于设计位置，下入柱塞抽杆，装井口挂抽，然后环空加压射孔，射孔后立即开机生产，最大限度提高入井液返排速度。

若泵挂深度与射孔井段距离≥300 m，联作施工时要减少尾管长度，缩短泵枪距离，联作管柱下至临近射孔井段处，层位校深后射孔，上提油管使泵处于设计泵挂位置，再下入柱塞、抽油杆，装井口挂抽。

2.1.2 油管加压起爆射孔 老井补层合采或特殊要求需实施负压射孔时，不允许环空加压，需要油管加压起爆射孔。因为油管加压起爆需要过泵打压，为了解决过泵打压问题，设计了过流固定阀。该工具通过一个顶杆将固定凡尔顶离凡尔座，该工具替代抽油泵的普通固定凡尔，连接在抽油泵的下方，射采联作管柱入井时液体能通过过流固定阀传递压力，起爆射孔后下入抽杆，碰泵时下压压杆剪断销钉，固定凡尔落入凡尔座，实现抽油泵固定阀的功能。

2.2 泵枪减震技术

射孔施工现场的测试资料表明，常规射孔弹在射孔瞬间能够产生40 MPa左右的压力，对临近射孔枪的井下工具造成严重破坏。抽油泵是射采联作的主要工具，若射孔时受损，则联作施工宣告失败。根据大庆油田的射孔试验资料，发现泵枪距离超过50 m时，射孔瞬间产生的冲击波衰减较快，管柱内外压力均在泵筒的许可范围之内，对泵的影响较小。适当增加泵枪之间连接油管的长度，可减小泵筒受到的冲击。联作管串的长度，既要限制校深短节与射孔枪之间连接油管的长度以保证射孔精度，又要保证最小的泵枪防震距离。

2.3 现场应用情况

一体化射采联作技术自2011年在江苏油田成功应用以来，已累计实施49井次，射孔成功率100%，平均单井节约占井周期2.8 d、平均单井节约施工费用约3.9万元。如沙7-44井射孔前通过分析待射层可能受高压注水影响，射孔后可能自喷，应用一体化射采联作技术，4 d就完成投产作业，投产后日产油10.4 t，缩短施工周期2.2 d。

通过工艺创新、工具配套等技术研究，一趟管柱实现两个作业目的，有效缩短施工周期，降低作业成本，提高施工成功率，形成了一体化作业技术体系。一体化作业技术在提高施工效率方面具有独特的优势，施工工艺成熟，工具配套完善，在江苏油田取得了很好的经济效益和社会效益；江苏油田井身结构与井筒状况与国内多数油田基本相同或相似，作业施工存在的问题也基本相同，因此，该技术具有很好的推广应用价值。