海洋石油井下作业修井技术现状及新工艺的优化

2023-03-09卢岩

石油化工建设 2023年4期

卢岩

中海油能源发展股份有限公司北京 100027

在海洋石油工程开发过程中，科学的井下作业修井技术能够有效提升开采效率，提升油气资源开采产量，对于石油工程开发具有重要的作用。但是受到海洋环境特殊性的影响，当前海洋石油工程中所采用的修井技术整体水平较低，已经无法满足海洋石油工程建设需求，严重影响开采效率，所以需要明确当前修井技术的应用现状，并加强对新工艺的实施，通过技术创新推动海洋石油工程建设，是促进我国石油工程建设发展的关键所在。

1 井下作业修井技术简要概述

在石油工程建设过程中，修井是指对水源井、地热井、油井以及盐卤井等管井的维修工作，在石油工程中占据着重要的位置。修井工作的主要内容，是对油井的水量不足、水温下降以及水质变差等事故进行检测与修理，确保故障井或濒临报废井的再次利用。针对已经出现故障的地热井、水井等，已经无法正常生产，水量不足等问题需要消耗更多的电能与水量，水温下降的情况下地热井的基础功能无法发挥，在出现涌沙等问题时，会导致电泵运行受到影响[1]。导致井筒管破裂的原因较多，都会对油井造成很大破坏，当油井出现故障问题时，则需要进行修井处理，确保油井恢复到正常状态，是影响油井生产开采的重要因素，所以必须加强修井技术的应用。但是相比于陆地油井而言，海洋是有个井下作业对于修井技术的要求更高，所面临的作业环境更为复杂，传统的修井技术难以取得良好效果，为此需要加强对修井技术的创新，结合海洋石油工程的基本情况，采用科学的修井技术方案，以此方式确保海洋石油井下作业修井技术水平提高，满足海洋石油工程建设的基本需求。

2 海洋石油井下作业修井技术现状分析

修井技术是海洋石油工程开发期间的重要组成部分，通过修井技术能够有效改善海洋油井的各项结构，为后续开发工作提供便利的条件。现阶段，我国海洋石油工程中所采用的修井技术水平不断提升，已经掌握了多项核心技术，但是依然具有很大的提升空间，为此需要准确掌握当前海洋石油井下作业修井技术的现状，主要包括如下几项内容：

2.1 海洋石油主修井技术分析

当前海洋油田主要采用的修井工艺技术设备包括循环灌溉设备、动力设备以及旋转设备。动力设备包含井架系统和动力设备，比如修井提升机，能够在恶劣的海洋井下环境中进行作业，但是这种设备行进速率较慢；轮带配备自背式井架的施工效率虽然较高，但是设备体积较大，在海洋环境中泥泞、低洼的井下条件中应用较为不便。修井提升机存在一些缺陷问题，安全技术较差，从而逐渐被其他性能更好的修井设施取代。循环式灌溉设备的工作原理为向海洋井下注射循环液体，从而完成洗井作业，利用循环式灌溉设备进行洗砂、套管铣和钻堵等工作，该设备中包括泥浆罐、弯管、水龙头、压力管以及软管等。当前海洋油田井下修井作业过程中，回转设备主要应用回转工作台，动力源主要为修井机，能够支持钻进、打磨等作业开展。

2.2 海洋石油压井技术分析

在开展海洋压井作业过程中，海洋井口需要长时间处于敞开状态，从而能够提高作业效率，但是在高压井作业过程中，敞开的接口会引起液体喷出时无法有效控制的问题出现，会对海洋施工作业造成很大影响。为了解决该问题，需要采用有效的控制措施，可以通过海洋井筒液柱向内部施加压力，从而使得压力达到平衡状态。在海洋压井作业过程中，需要保证设备准备充分，确保具有足够的压井液、泥浆以及盐水，从而能够防止出现压井过程中物料不足的问题发生；在准备工作完成后，需要依据一定的顺序将设备全部取出，同时按照实际情况将设备依次排列；海洋压井工艺应用需要选择储层物差的海洋地层，当海洋井口底部结构侵入物压力时，储层物差的地层通常处理较为简单；在处理过程中不能长时间关井，需要保持海洋井底压力稍高于地层压力的状态，从而排放井口区域的含气钻井液；按照实际情况每间隔一段时间采用节流管对井中的钻井液进行控制回压；如果相隔时间较长，则会出现井口压力过大的问题，此时需要采用排出溢流的措施进行控制。

2.3 海洋石油起上与下入技术分析

起上和下入操作在海洋石油工程修井工艺技术中具有重要作用，在海洋气井运行出现问题的情况下，需要开展科学的维护工作，主要应用在更换管柱、检修以及更改开采层中，是指海洋石油井下设备以及油管施工全过程需要应用的一项技术，一般在检修或更换设备后将其放置在油井内部。该技术虽然包含内容较少，但是实施难度较大，尤其是在复杂的海洋石油井下环境中，当前技术应用还存在着许多问题，导致海洋石油修井工作受到一定影响，为此需要加强新技术的应用创新。

2.4 海洋石油打捞技术分析

在海洋石油井下作业过程中，会受到海洋恶劣环境以及其他多项因素的影响，引起一定的故障问题发生，主要可以分为潜在因素和人为因素。亲在因素是指钻井自身和钻井区域的海洋环境问题而引起的事故，人为因素是指在作业过程中，由于人为操作失误所引起的事故问题。在海洋石油井下发生事故后，需要根据所事故的严重程度进行处理，但如果事故程度较轻，会影响生产效率，但是如果事故较为严重，则需要立即停止作业，所以井下事故控制对于修井工艺技术的应用具有重要意义。当发生海洋石油井下落物时，会导致油层被堵塞，影响油水井正常生产；导致沉砂口袋缩短，会增加油井维修次数；影响增产措施开展；容易引起卡管柱事故发生；导致油水井侧钻受到损坏。在当前的海洋石油井下修井工艺技术中，事故打捞主要应用分瓣式捞矛和可退式捞矛，能够将海洋井下下落的物体进行打捞。在打捞过程中，需要保证油气层不会受到二次污染、套管和水泥环不能被破坏。

3 海洋石油井下作业修井新工艺的有效优化措施分析

海洋石油工程与陆地石油工程存在很大差异，传统的修井技术无法应用，当前所采用的修井技术水平不断提升，但是部分修井技术的应用依然存在问题，为此需要加强对修井新工艺的应用创新，确保修井新工艺的实际作用能够充分发挥。

3.1 加强修井设备创新，由于修井工艺

海洋井下修井工艺作业对于油田生产具有重要意义，设备的使用方法是影响修井工艺技术应用效果的主要因素，必须保证使用方法正确，从而提高作业效率和安全性。例如，在采用吊绳设备的时，需要根据不同设备的工作特点以及实际作业环境，选择相应的设备，许多新工艺中的修井设备对于海洋工作环境的适应性较强，应用成本较低，不需要额外配备井架，在较为恶劣的海洋井下作业中具有优势。在应用新设备前，需要检查设备运行功率是否充足、油压是否正常、尾气排放颜色是否标准、油温水温是否存在异常问题；检查吊装设备牢固、吊绳是否存在断裂。为了能够提高检查工作效果，避免出现检查疏忽、遗漏等问题，必须建立制度化、标准化的工作流程，在作业开始前委派专人对设备进行检查，必须需要编制检查表，检查完成后由负责人员签字，从而能够有效避免心设备在作业过程中因为动力不足或检查不够细致等问题出现事故。修井新设备与新工艺的应用，必须注意各项细节问题，确保管理制度能够全面落实，以完善的管理制度和安全制度保障修井工艺技术工艺实施。与此同时，为了提高修井设备和修井工艺技术应用效果，油田企业必须对工作人员进行设备操作培训，使其充分了解修井设备的工作原理、运行原理以及内部结构，明确正确操作的规范，防止因人为因素导致设备运行出现违规操作问题，否则会引起严重的危害，通过科学的管理和培训制度，提高工作人员专业能力，使其充分掌握修井设备的正确使用方法，从而能够实现对修井工艺技术的全面优化。

3.2 加强卡钻修井技术优化，提升开发工作效率

卡钻故障是海洋石油井下修井工艺技术应用过程中最常见的一项故障问题，如果卡钻程度较轻，会对井下修井作业进度造成影响，但是如果卡钻问题较为严重，则会导致设备整体受到严重损坏，所以必须高度重视卡钻故障问题，从而减少故障后果造成的损失。引起卡钻故障的因素较多，不同因素引起的卡钻故障在处理方面也存在一定差异，可以采用震击技术、冲管技术、憋压循环结束、管柱活动技术等，需要明确是否为砂石进入井筒引起的卡钻故障，还是因为其他落物进入井筒引起卡钻，同时需要检查套管是否发生破损问题。通常情况下，如果卡钻故障较轻，主要从对周围海洋石油井下周围区域进行处理，降低井下泥土密度，通过反复拉伸则能够解决该故障；但是如果卡钻故障程度较为严重，则需要分析卡钻故障产生的具体原因，细致观察钻头活动存在的间隙，明确卡点主要位置，从而判断卡钻故障具体情况，采用相应的解决措施，能够提高卡钻故障解决效率。

3.3 加强绿色技术应用，提升修井技术水平

在海洋石油生产开采过程中，污染是存在的一项重要问题，不仅海洋石油开采会造成一定的污染，同时修井工艺技术如果应用不当，也会引起严重的污染问题发生，对海洋环境造成很大破坏，不符合我国海洋石油工程发展实际要求。为了建设绿色化石油生产模式，必须加强绿色修井工艺技术创新优化。针对海洋石油开采过程中产生的废水、混合液、油水混合物等在排放后，所含有的大量有毒有害物质、重金属会对海水、海底环境以及海洋生物造成很大污染，严重影响生态环境质量，为此需要采用绿色化、环保化的修井工艺技术，降低井下作业对海洋生态环境造成的污染。例如，在海洋石油井下作业中，很大一部分污染问题是由于管路对接不够牢固，导致流体从管内喷出，针对该问题需要创新修井工艺技术中的管路对接技术，通过对设备改造、对接技术创新等方式，在管路对接区域安装可以控制的阀门，将套管和油管对接进行控制，从而有效避免流体喷出，减少对环境造成的污染。除此之外，部分修井工作人员在操作过程中，操作不够规范，导致流体喷洒污染问题发生，需要加强岗位培训，提高其环保意识；针对混合液、钻头润滑液所引起的污染问题处理难度较大，当前尚未有成熟的技术，需要进一步加强环保技术研究，对传统修井工艺技术进行升级创新，使其能够满足绿色油田产业发展要求，减少修井工艺技术应用过程中产生的环境污染，是推动我国油田产业可持续发展的重要举措。