提高井下修井作业施工中质量管理的对策探讨

2023-02-27吴小亮赵天增朱宏业

石化技术 2023年12期

吴小亮赵天增朱宏业

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津 300452

井下修井作业指的是对海上石油钻井的运行状态进行维护和保养的一种作业类型，提高井下修井作业施工质量与施工水平，能够有效提升油井采油量，延长油井开发寿命，推动石油化工产业的持续性发展。相关从业者与技术人员应当明确井下修井作业的技术要求，并结合实际对修井作业方案进行优化，实现其技术水平的不断进步。

1 井下修井作业的内容与主要特性

1.1 井下修井作业的内容

在现阶段的海上石油钻井井下修井作业过程当中，其主要内容涵盖以下三部分。（1）钻井内部的落物打捞工作。在石油钻井开采过程中，受到施工流程、海洋环境等因素的影响，可能会造成井下落物等现象，而由于井下环境较为复杂，因此落物打捞的难度较大。（2）针对油井套管的修复工作。由于钻井开采方式、作业频次以及作业环境压力冲击，导致油井套管可能会产生缩径、破裂或错位等损坏现象，严重影响了油井的正常开采，因此需要依托井下作业手段对其进行修复。（3）侧钻开采工作。一些石油钻井井下开采已达极限，还有些钻井已接近报废，通过侧钻开采，能够接触到新的储量空间，拓展海上石油钻井开采来源，使石油生产率得到进一步提升[1]。

1.2 井下修井作业的工作特性

1.2.1 作业流程复杂

海上平台井下修井作业涉及到落物打捞、损坏修复以及新储量开采等多项内容，其工序流程较为复杂，对现场施工管理提出了较高的要求，一旦违反流程规范，极易导致安全风险或作业质量问题的发生。

1.2.2 作业环境恶劣

在石油钻井井下作业过程当中，面对着泥浆、压裂液、原油以及有毒有害气体的影响。同时，海浪、台风等自然现象也会给海上平台井下作业带来一定的威胁，其作业环境较为恶劣，不仅会影响修井作业进度，同时还会对一线作业人员的身体健康与生命安全造成一定影响。

1.2.3 问题辨识困难

海洋石油钻井井下作业空间较为狭小，对钻井故障问题的定位难度较大，例如在一些钻井的修井作业过程中，需要对管柱密封性能进行检测，但受到技术因素以及空间因素的制约，导致修井作业人员难以及时有效地掌握管柱压力变化相关数据信息，阻碍了对于井下故障的辨识和定位，影响了修井作业的开展质量以及开展水平。

2 提升井下修井作业技术水平的对策

2.1 全面梳理井下修井作业流程

为进一步提升海上平台井下修井作业技术水平，强化修井作业质量管理成效，在正式下井作业之前，应当针对井下修井作业流程和要求进行全面梳理，从而保障施工作业方案的可行性，使其能够为作业人员提供更加明确的参考和依据。

2.1.1 冲砂

在石油钻井的开采与运行过程当中，受到环境条件、开采生产模式等相关因素的影响，可能会导致钻井周边水体力学状态以及地质条件发生一定变化，进而引发出堵砂现象，不仅会降低钻井的石油开采量，严重时还会导致开采现场的安全事故。因此在进行井下修井作业的过程中，可采用冲砂手段对其进行针对性处置。

（1）在井下冲砂作业当中，需要结合实际对冲砂液进行选择。作为影响冲砂效果的关键性要素，在冲砂液的选择过程当中，应针对其黏度、密度、价格等相关指标进行明确，在进行冲沙作业之前，应当结合现场实际情况对冲砂液进行测试，避免实际作业当中对油层造成损害与影响。

（2）应合理选择冲沙技术手段，在现阶段石油钻井修井作业当中常用的冲沙方式包括冲击力较强的正冲砂技术、携砂能力较强的反冲沙技术、效率较高的正反冲砂技术以及较为全面的联合冲砂技术等几种不同类别，相关施工团队以及技术人员可考虑海洋钻井实际环境状态对冲砂技术方式进行选择，从而确保冲砂效果[2]。

最后，技术施工团队还应当做好质量管控工作。在探砂面作业时，当冲砂工具与油层间距达到20m时，应放缓工具下放速度，并对悬重表状态进行监控，当悬重表下降时，代表工具到达砂面。在冲砂作业时，技术人员应当控制好工具与砂面之间的间距，并对出口部位的含沙量进行检测，一般应将含沙量阈值控制在0.1%以下。在冲砂作业完成后，还需要进行停泵观察，并针对冲砂作业当中的返出物进行检验和记录，为后续施工作业提供参考和支持。

2.1.2 捞砂

在一些环境较为复杂，井下存在漏失层的石油钻井当中，往往难以采用冲砂技术进行施工作业，因此需要变更修井手段，采用负压捞砂技术将钻井井内积砂进行及时打捞，从而解决钻井开采运行过程中所面临的堵塞问题。

（1）做好井下捞砂的技术准备工作，现阶段海洋石油钻井当中所应用到的负压捞砂设备主要由底阀、储砂油管、内置防砂管、抽沙泵、动力油管等几部分组成。因此在捞砂之前应当针对沉砂高度与储砂油管的长度进行计算。具体公式为：

式中，H为储砂油管长度，m；h1为钻井井下堵砂面位置，m；h2为探砂面油管位置，α为系数=该深度套管面积/该深度油管面积。

其次，进行井下捞砂作业时，应当将捞砂管柱进行下放，下放过程当中应当时刻关注砂面高度以及捞砂空间，避免套管变形、井下落物等现象对捞砂管柱的运行造成影响。

最后，应严格落实井况。一般来说，井下捞砂技术主要适用于未加入固沙剂与抑砂剂的直井内部施工作业，因此在施工之前应当做好井下环境的论证与评估，避免对捞砂作业流程造成额外风险与问题。

2.1.3 打捞

在海上石油钻井的开采与生产过程当中，会出现落物现象，影响井下生产安全，因此在井下修井作业的同时，需要进行落物打捞工作，将落入井下的物体进行及时打捞，减少其对正常生产开采活动所造成的影响[3]。在钻井开采生产实践过程当中，常见的落物包括以油管、钻杆和封隔器为代表的管类落物；以录井钢丝、电缆为代表的绳类落物以及以铅锤、压力计、压轮等为代表的小件落物等等。

在正式进行井下打捞作业之前，为了有效提升打捞成功率，需要明确钻井井下环境状态，技术人员应当采取铅模探视或视像系统探查等方法对井下落物的相关情况进行探视，待获取到直观准确的井下环境状况后对打捞方案进行设计和规划。在进行落物打捞作业的同时，技术人员与作业团队应当关注到钻井形态、落物种类等相关信息，并采取合适的技术手段进行打捞作业，从而进一步提升打捞效率。

2.1.4 解卡

在石油钻井生产作业过程中，受到操作不规范、设备部件使用寿命以及井下作业环境等因素的影响，可能会出现卡瓦卡钻等现象，影响正常的下井作业。因此需要结合井下实际情况进行解卡作业。生产过程中常见的卡钻类别主要包括封隔器卡钻、胶皮卡钻、套管卡钻等，施工团队以及技术人员应当综合考量井下套管运行状态等相关要素对卡钻现象进行及时处理，避免其对于卡钻造成的影响。

2.1.5 检泵

在海上石油钻井的开采过程当中，对电泵井故障进行及时检查、维修同样也是井下修井作业当中的重要组成部分。技术人员应充分明确检泵作业相关流程和要求，保障检泵顺利开展。

（1）在检泵工作开展过程中，需要针对电泵井故障形态以及故障类别做出分析，按照控制柜等机件设备所反馈的相关信息对故障进行定位，从而保障检泵方案的针对性。现阶段海上平台电泵井控制柜当中所报送的故障类别主要包括过载停机、欠载停机、停电停机、手动停机以及控制屏故障停机等，技术人员与修井工程师应及时对电泵井故障类别给出判断分析报告，并由油藏组、修井技术人员等对修井设计进行研究，由监督处对修井检泵方案进行审查，保障检泵工作的顺利开展。

（2）在检泵作业开始前，需要针对海上平台阀门、吊车、修井机等设施设备的运行情况进行检验与测试，确保其运行过程的安全可靠，同时按照检泵作业技术要求分别进行试压作业、钢丝作业以及洗井作业，并对洗井液量、洗井液类型、工作液总量等关键性参数进行记录。

（3）对原井电泵管柱进行启出，并下新的生产管柱。修井技术人员应始终对指重表的读数进行观察，对作业过程中的阻卡情况与漏失现象进行及时控制，减少其对修井作业造成的影响，保障修井质量。

2.2 合理选定修井技术手段

除了明确石油钻井井下修井作业流程和环节外，相关施工人情况针

员以及技术人员还应当注意到，油井所在海域海况与海洋地质环境各不相同，开采生产过程当中的故障状态以及故障类别也可能会展现出一定的差异，因此有关人员应当结合井下实际情况对修井技术手段进行合理选择，从而保障井下修井作业效果。

2.2.1 套管整形技术

受到海洋地质条件变化以及石油钻井生产模式等因素的影响和冲击，导致钻井套管当中可能存在缩径、弯曲、变形、泄露或错位等现象，给石油钻井的开采和生产工作造成了严重威胁，因此技术人员以及施工人员应做好钻井修复工作，保障钻井的顺利开采。

（1）爆炸整形技术，受到石油储层内部岩土结构状态以及压力表现情况的影响，为了更好地解决缩径情况给钻井开采带来的风险，提升钻井开采效率，技术人员以及施工团队可依托炸药爆炸过程当中所产生的冲击力使套管缩径部位得到充分膨胀，使其能够达到套管整形要求以及整形目标。受到爆炸整形技术应用模式以及流程特点等因素的影响，这一技术方法在海上石油钻井修井作业当中的应用最为普遍，Φ139.7mm套管变形部位最小直径应≥90mm，Φ177.8mm套管变形部位最小直径应≥108mm。

（2）机械整形技术，有关施工作业团队以及技术人员可依托钻柱与下击器在钻井套管当中的运动冲击力实现对变形部位的有效整形，这种整形方式以及整形技术主要适用于直井或角度偏小的斜井当中，其中51/2"套管整形范围在Φ90-122之间，7"套管整形范围在Φ138-160之间。

（4）液压整形技术，其主要依托由锚定器、活塞、整形头等部件组成的液压整形器针对生产过程当中出现变形现象的套管进行整形和处理，从而有效克服液缸所带来的作用力，进而实现套管修复目标[4]。这一修复整形方法对于钻井的形态与斜角要求不高，51/2”套管整形范围在Φ90～122mm之间，7"套管整形范围在Φ138～160之间。

2.2.2 套管补贴技术

在一些海洋石油钻井的套管受损故障中，井内密封性可能会发生下降，其管壁强度也将发生相应的变化，影响了钻井井下的持续性开采和生产。因此为了进一步改善修井作业过后钻井套管的运行状态，使石油钻井的开采与生产更具持续性，相关施工团队以及技术人员还应当采用油管或钻杆等工具将膨胀管套进行下放，并在钻井套管变形部位进行及时处理，使其能够在套管变形受损的部位形成更加良好的密封形态，同时还能实现对套管变形部位的直观标定，减少后续生产作业过程当中产生的风险。采用套管补贴技术对钻井套管进行进一步处理，能够获取到更加充分的管径通路，同时提升了钻井套管的环境适应能力与抗压强度，使其能够在海洋石油开采作业当中发挥出更加积极的作用。通常来说，套管补贴技术主要适用于螺纹密封失效、封堵误射以及错断等形态的钻井当中。

2.2.3 其他修井技术

除了上述修井技术之外，还包括腐蚀套管加固、套管接箍等相关修井技术手段，能够有效解决长期开采运行过程中海上石油钻井面临的套管损坏现象，对提升油井产能具有关键性作用。