连续管速度管柱带压起管工艺的改进与应用

2021-07-16赵彬彬白晓弘杨旭东王晓荣韩强辉

钻采工艺 2021年3期

赵彬彬，付悦，白晓弘，田伟，杨旭东，王晓荣，韩强辉

1中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室3中国石油江汉机械研究所有限公司

0 引言

连续油管速度管柱排水采气技术以增产效果显著、投资回收期短、无需维护等优点成为长庆气田三大主体排水采气技术之一［1-5］，累计应用达1 000余口井，且随着低压、低产气井逐年增多，应用规模势必进一步扩大。当气井生产至后期，由于气井能量逐渐衰减，气井的实际产量低于在用连续油管的临界携液流量时［6-8］，气井再次出现积液，需要起出连续油管开展泡排、柱塞等其他排水采气工艺［9］。针对这种情况，国内目前采用的带压起管工艺是先带压封堵连续油管上端口，然后利用外卡锁紧装置抓住井口裸露的连续油管上端口，采用吊车上提解卡［10-12］，并将起出的足够长管子反穿防喷器、注入头等设备，最后利用连续油管作业机连续起管。目前该工艺需要对解卡后的连续油管和外卡锁紧工具一起切割以便反穿设备，工艺复杂，单井作业耗时近4 d，且整个起管过程中连续油管仅有一道密封，安全风险高。

1 带压起管改进工艺思路

针对原带压起管整体工艺安全风险高、效率低的问题，重点从带压封堵连续油管和上提解卡连续油管两种关键工艺入手，通过优化改进管内堵塞器结构设计，降低管内堵塞器坐封载荷，提升安全性；通过研制可缠绕式的内连接器以及建立管管对接的上提解卡连续油管工艺，避免了解卡后的连续油管反穿注入头、防喷器等设备，又增加了对连续油管的第二重封堵。

2 管内堵塞器结构改进

原管内堵塞器坐封载荷达40～50 kN，将其应用于井深大于3 000 m的连续油管速度管柱井起管作业时，易导致井口悬挂器卡瓦松脱。创新采用硬度不等的三段式组合密封胶筒设计，如表1中的方案3所示，两端带轴向槽的限制胶筒，硬度为80 IRHD，中间光面工作胶筒，硬度为70 IRHD，端面倒角45°防止工作胶筒肩突，坐封载荷降至16.8 kN，密封压力保持35 MPa。

表1 5种不同密封胶筒组合方式下管内堵塞器坐封载荷测试

对管内堵塞器增加摩擦片设计，通过摩擦体与连续油管内壁产生的均匀摩擦确保锚爪与管体产生轴向相对滑动，进而顺利撑开锚爪锚定在连续油管内壁。改进前后的管内堵塞器结构如图1所示。

3 内连接器设计

原带压起管工艺中，安装外卡瓦拉拔器上提连续油管解卡后，由于拉拔器外径较大［10］，解卡后的连续油管无法直接穿过注入头、防喷器等设备，故改用内连接方式，并对比测试卡瓦式、凹坑式、滚压式的抗拉载荷、安装工艺以及起管所需载荷等技术参数，如表2所示，优选滚压式，其具有抗拉载荷大、安装简单的特点。

表2 内连接方式对比

内连接器端部设计渐深式环形滚压槽与连续油管滚压连接，每条环形槽分别承担轴向载荷，如表3室内对比测试结果所示，方案5，即采用三槽式设计且槽深为1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm时，连接器抗拉载荷最大，高于起管所需1.2倍载荷。

内连接器采用胶筒压缩式密封结构，旋转中心轴螺母压缩胶筒对连续油管进行第二重密封，其具体结构见图2。模拟连续油管作业机滚筒的弧度进行弯曲前后密封试验对比，连接器密封压力均达35 MPa，与管内堵塞器对连续油管的密封压力一致。

图2 改进前后的管内堵塞器结构示意图

图2 内连接器结构示意图

4 现场应用

连续油管速度管柱带压起管改进工艺原理：首先，利用连续油管作业机将改进后的管内堵塞器打入井筒中的连续油管内部，具体打入方式与传统工艺相同［10］。其次，利用内连接器将井筒中的连续油管上端口和作业机滚筒上预置的连续油管下端口相连接（见图3），采用连续油管作业机注入头夹持预置的连续油管上提解卡，待取出悬挂卡瓦后，继续利用注入头自动牵引从井筒中起出的连续油管通过防喷器、注入头等设备，实现连续起管，一并解决了井筒中的连续油管上提解卡和起出管回缠滚筒问题。采用改进的起管工艺，将复杂、高风险的带压起管作业转化为常规的连续油管作业，2017～2018年，采用该工艺在长庆气区开展了10口井现场应用，单井作业用时2 d，施工效率提升50%。