井下作业技术现状分析及工艺优化措施

王鹏(中国石油冀东油田分公司井下作业公司生产准备综合队，河北 唐山 063200)

0 引言

井下作业技术在油田勘探开发环节得到了普及应用，随着实用需求变化井下作业技术也不断优化。近年来，我国井下作业技术水平大幅提升，为提高油田开采质效奠定了坚实基础；在这一过程中，我国不仅引入国外成熟技术，还不断加大自主研发力度，双管齐下推动井下作业技术体系转型升级。深入分析井下作业技术现状，有助于明确技术漏洞、缺陷，切实提升工艺优化的可靠性。

1 井下作业技术发展现状分析

井下作业技术是一种野外生产技术，主要应用于油田勘探开发环节，技术应用以保证油水井正常生产为目标。在实践中，一线生产单位需要利用井下作业技术，让油水井恢复正常生产。因此，井下作业内容主要分为以下几种类型：(1)油水井维修技术；(2)油水井大修技术；(3)油层改造技术；(4)试油技术。从当前情况来看，井下作业技术研发和应用都受到石油企业的高度重视，技术应用环节极为重视规范性和安全性管理；技术发展也随着油水井开发需求而不断丰富[1]。为明确井下作业技术的实际发展情况，笔者对井下作业技术类型进行了简要分析。

1.1 地下修井技术

井下作业技术中，地下修井技术是最为基础也是最为重要的技术类型，该技术工艺类型众多，可以为油井顺利开采提供根本保障。结合实践不难发现，修井技术主要被应用在油水井的试注、堵水、油井检泵、卡钻事故处理、井下落物打捞、套管损坏修理等多个方面，基于该技术可以较为全面地解决油井的井下维修需求，进而使油井恢复正常生产状态。在井下作业中，最为常用的修井工艺如下所述。

1.1.1 井下打捞工艺

井下作业环节，常常出现井下落物，会对生产安全造成严重威胁。所以，在这一施工过程中，做好落物打捞十分必要，而随着实践经验积累和技术融合，适用于石油井下作业的井下打捞工艺逐步成型。当前，井下打捞工艺主要用于打捞不同类型的落物，管类、杆类、绳类和小件落物都是常见的打捞对象。在实际运用环节，该工艺并未形成特定工作模式，面对不同的打捞需求可采用差异化打捞工具以及打捞技术。实践中，油井大修施工中最为常用的打捞工具有两种：(1)锥类，主要分为公锥和母锥；(2)矛类，以滑块捞矛、接箍捞矛、可退式捞矛为主；此外还可使用后筒类、钩类、篮类打捞工具作业[2]。应用打捞工艺时，不仅需要明确落物原因和落物影响，还需要考虑打捞工具选用的科学性以及打捞安全性，避免施工井下遇险。

1.1.2 连续油管作业工艺

与常规的油管作业工艺相比，连续油管作业工艺展现出更强的实用性，由低碳合金钢制作的挠性油管可以缠绕在大直径卷筒上，具有高强度、高韧性、机动性好、自动性高的特点，可以进一步提升修井质效。在实践工作，连续油管技术还具有保护油气储层、事故率低、方便快捷、作业周期短和经济性强的优势。

1.1.3 堵水工艺

井下作业环节，一旦发生油层出水就会让油田开发质量和安全性下降，因此对于施工人员来说保证堵水质量至关重要。在采用堵水工艺时，一线生产人员必须确定出水层位和出水量，然后基于实际情况选用适宜的堵水方法进行封堵。从现实角度来看，堵水工艺的应用价值在于提高水驱油效率和油田最终采收率，应用中需要实现水的流向和流量控制。在实际作业环节，最为常见的地下修井堵水工艺有两种：第一种是机械堵水，是一种可基于“封隔器+井下配套工具”实现出水层位卡封的堵水方式。若采用该工艺，则需强调封堵和采油的层位差异，通常是封上采下或封下采上。第二种是化学堵水，与机械堵水相比它的灵活性更强，有选择性、非选择性之分。前者是通过向地层挤入无机物(遇水生成沉淀)或高分子聚合物，基于物质的沉淀、膨胀反应实现堵水；而后者则是通过堵塞地层孔道实现堵水，但在堵水过程中沉淀颗粒(堵塞物质)会同时堵住出水孔道和出油孔道。

1.2 油层改造技术

1.2.1 酸化处理

对油层进行酸化处理，可切实达到增产目的，这一油层改造技术的最适宜应用场景为碳酸盐油层改造。酸化处理工艺的主要原理是通过向油层注入特配酸液恢复底层的渗透率，在注入过程中酸液将会腐蚀井底地层的堵塞物质，当物质溶解以后不仅会使渗透率恢复更能进一步增加地层空隙、油流通道，还能让油流阻力变小。面对不同的地层类型，酸化处理的方法也存在差异。比如：碳酸盐地层的酸化处理，需要依托于盐酸酸液开展，它可以有效溶解裂缝堵塞物以及碳酸盐地层；砂岩地层的酸化处理，需要依托于土酸处理，这种地层中的砂粒以石英和长岩为主，地层中还包含大量碳酸盐类胶结物和粘土，所以需要基于“盐酸+氢氟酸”制成的土酸酸液溶解地层和堵塞物。需要注意的是，酸化处理工艺的应用流程中，排酸是必不可少的工序。无论采用何种酸液进行酸化处理，都需要在酸液注入并与待溶解物质反应后立即排除残酸和可溶物质。在实践中，酸化处理工艺的排酸方式主要分为两类：(1)控制放喷排液(开井自喷时可用)；(2)抽汲排液和混排液(不能自喷时可用)。

1.2.2 压裂工艺

井下作业是采用的压裂工艺，是基于水力传压劈开油层，并在油层裂缝中加入支撑剂的一种油层改造技术，其主要目的是改造油层，让油层不闭合，最终达到增产效果。借助于压裂工艺，低渗透油层可被有效改造，油层堵塞以及油田层间矛盾等问题都得到了妥善解决。运用压裂工艺时，需要经过走泵、试压、试挤、压裂、加砂、替挤等多道工序；其中试压阶段，应按照1.2N～1.5N确定试压值(N=施工设计最高压力)，试压过程为2～3 min。

1.3 试油测试技术

试油测试技术是井下作业技术的另一大分支，该工艺的主要应用目的是确定所试层位有无工业性油气流。在实践中，基于试油测试技术，可以获得所试层位的原始面貌数据，应用试油测试工艺，需基于专业设备和方法，该工艺的应用工序相对繁琐。其中，通井以及压井(洗井)最为重要，压井时可选用灌注法、循环法和挤压法施工；而后试油测试技术人员还需要保证射孔、下管柱、替喷、诱喷排液、求产、测压、封闭上返等工序的施工质量。需要注意的是，封闭上返工序中，既可以利用井下封隔器封闭，也可采用注灰、桥封等方式封闭。

2 井下作业技术的工艺优化要求

为保证井下作业质效，推动井下作业技术优化势在必行。此时，技术人员需要秉承兼容并包、持续学习的理念，结合国内生产经验做好总结，并积极学习、借鉴先进技术和经验。井下作业技术优化的根本目标，是提高技术实用性，增强技术服务能力，让技术水平与我国现阶段的井下作业需求相符。从现实角度来看，井下作业技术优化，需要朝着以下方向开展。第一，经济性。井下作业技术需要进一步加强降本增效，深化成本控制。虽然大部分井下作业技术的有效应用已经让石油生产成本得到控制，但在保证技术应用水平的基础上进一步缩减成本十分必要。第二，环保性。目前，井下作业技术应用过程中，特别容易引发地面污染、废水污染、固体颗粒物污染，有毒气体和原油泄漏也会对周边环境造成严重危害。为提升井下作业技术服务能力，技术人员需要不断研发绿色生产技术，切实提高此类技术的环保性。第三，智能性。在井下作业环节，智能生产理念已经得到了广泛应用，油田开采的自动化、智能化程度不断提升。对于井下作业技术人员来说，进一步强化井下作业技术的智能性十分必要，这不仅可以保证该技术与现有的油井智能开采系统有效衔接，更能切实提升井下作业技术的实用性。第四，高效性。井下作业技术需要朝着更加便捷、高效的方向发展，技术优化也应该以提高技术应用质效为主。在实际作业环节，井下作业技术人员必须根据井下作业技术发展现状，找出现有技术的漏洞和缺陷，通过针对性技改实现技术优化。第五，安全性。目前，井下作业技术应用环节依然存在较高的安全风险，会对油田生产质效造成严重威胁。井下作业技术优化时，技术人员应该需要从保持安全的角度出发提出快速恢复油井生产力的建议，并且强化井下安全防护、监控、预警等技术的完善和升级。

3 井下作业技术的工艺优化措施

井下生产条件、生产要求不断变化，石油勘探开采难度也逐渐提升，使得井下作业技术面临极大的升级压力。从现实角度来看，不断推进井下作业技术优化是保证技术实效性的最基本要求。在上述分析中，笔者已经对我国井下作业技术的基本发展情况以及其优化革新需求进行了分析，从中可明确井下作业技术体系的改革和研发方向。在实际作业环节，为切实推动井下作业技术优化，技术人员可采用以下优化措施。

3.1 地下修井工艺优化

井下作业技术优化过程中，优化措施的选择和应用必须集中在改进修井工艺方面。此时，井下作业技术人员需要全面推进修井工艺革新，通过改进技术方法、更新生产设备、创新工艺类型等多种手段切实增强修井工艺的实用性和适应力。首先，加强修井设备应用管理。井下作业时，修井技术价值的发挥需要以专业设备为依托，设备的实用性越强，越有利于保障修井质效。因此，井下作业技术人员需要通过设备技改、设备创新等方式，丰富井下修井设备类型、提高井下修井设备的使用质效，为提升油井生产水平奠定基础。在实践中，需完善修井设备的使用规范，细化使用要求。其次，有效运用绿色施工措施。井下作业技术优化时，技术人员应推进技术模式的绿色化转型升级。此时，应该以减少环境污染为根本目标实施技术优化，比如：研发套管对接器和控制阀门、研发新型排污处理技术实现绿色修井。此时，也必须推进带压作业工艺、连续油管作业工艺以及打捞工艺优化，以免因技术应用而加剧污染。

最后，合理引入先进技术。优化井下作业技术，必须强调新技术与新方法的引进以及融合运用。比如：引入实时监控技术，保证井下生产信息的实时采集和分析；深化信息技术、在线监控技术、远程操控技术应用，提高井下作业的信息化水平。不仅如此，井下作业技术人员也需要基于特殊结构井的生产要求，改良井下施工工艺，以便增强井下作业的整体先进性。此时，可依托于现有的井下作业技术、井下诊断技术研发特殊工艺井作业技术。

3.2 油层改造工艺优化

在油层改造技术优化方面，最为重要的优化措施是实现压裂酸化技术的二次开发，井下作业技术人员需要以现有工艺为基础，结合生产需求，以提高压裂酸化技术应用实效、实现井下作业降本增效为目标，推动技术的再次开发。实践中，井下作业技术人员可利用前置液酸液技术代替传统压裂酸化技术，为进一步提高油层改造效果奠定基础；也可以运用酸化液与压裂液交替注入工艺改造油层，此时必须确保地层岩性不复杂、储层压力不高，使用时需严格控制酸液规模，保证酸液泵注程序合理。

3.3 试油测试工艺优化

试油测试工艺优化环节，技术人员需要积极推动设备革新和测试方法改良。井下作业过程中，试油测试工作的最主要设备为油水井测试仪器，保证仪器参数合理、性能达标且使用规范是实现有效测试的基础。为实现技术优化，必须采取以下措施：一方面，必须仪器调试管理，基于现场生产要求调试仪器参数，为试油测试做好充足准备；另一方面，必须深化仪器连接和使用管理，基于科学管理避免测试误差和返工。同时，为提高试油测试设备的可靠性，技术人员还应该积极引入新型设备。

4 结语

综上所述，加强井下作业技术研究和创新，是实现油田井下作业模式优化的必经之路，对于石油企业而言深化井下作业技术改革、持续推进井下作业技术优化至关重要。井下作业技术工艺优化需要以提高技术服务能力和充分满足油田勘探开发需求为根本目标，在未来井下作业技术必将朝着高效化、经济化、智能化、环保化方向进一步发展。