顧樹(shù)人　劉威　遲淑梅　趙艷秋　柳金楠

摘 要:牛、青、茨油田有側(cè)鉆井124口,開(kāi)井75口,日產(chǎn)油水平為267t/d,占全油田日產(chǎn)量的35%。受套管內(nèi)徑限制,各種常規(guī)井下工具難以通過(guò)懸掛器進(jìn)入小井眼,采油、作業(yè)工藝配套問(wèn)題日益突出。通過(guò)近幾年的研究,成功地研制出了小直徑抽油泵、小直徑堵水工具、小井眼大通徑防砂工具配套井下工具,完善了側(cè)鉆井采油、修井配套工藝,提高了側(cè)鉆井生產(chǎn)效果。

關(guān)鍵詞:側(cè)鉆井小井眼堵水抽油泵防砂

中圖分類(lèi)號(hào):TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0100-02

1 前言

隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期,由于出砂、套變、井況惡化等原因造成的停產(chǎn)井日益增多,茨榆坨采油廠(chǎng)管轄的牛、青、茨油田中部分主力區(qū)塊受地質(zhì)條件和開(kāi)發(fā)因素的影響,出砂比較嚴(yán)重,如龍11塊,該區(qū)塊地層顆粒膠結(jié)疏松,速敏性強(qiáng),區(qū)塊所有油井全部有出砂歷史;再如茨13塊,該區(qū)塊油質(zhì)較稠,開(kāi)發(fā)初期采用注蒸汽方式開(kāi)采原油,導(dǎo)致地層受到破壞,出砂加劇。地層大量出砂導(dǎo)致部分油井出現(xiàn)套管變形、套管錯(cuò)段等不同程度的套管損壞,造成油井停產(chǎn)。為了恢復(fù)這部分油井的產(chǎn)能,從2005年開(kāi)始,在龍11塊和茨13塊開(kāi)展了大規(guī)模的側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)工作,兩個(gè)區(qū)塊的側(cè)鉆井達(dá)到了開(kāi)井?dāng)?shù)的76%,側(cè)鉆初期,區(qū)塊產(chǎn)量得到了有效的恢復(fù),對(duì)于提高停產(chǎn)井利用率、提高油井產(chǎn)量起到了重要的作用。但是,隨著開(kāi)采時(shí)限的延長(zhǎng),天然能量開(kāi)采下的老井很快暴露出產(chǎn)液面下降、抽油泵供液不足等問(wèn)題,而側(cè)鉆井的開(kāi)窗位置偏高,平均約600～1500m之間,懸掛點(diǎn)位置產(chǎn)生的縮頸問(wèn)題一直是采油、作業(yè)生產(chǎn)中的難題,不僅使常規(guī)抽油泵無(wú)法通過(guò),而且容易造成管桿偏磨、結(jié)蠟、井卡等事故,油井出砂后普通防砂工具難以下入等問(wèn)題給側(cè)鉆井生產(chǎn)帶來(lái)了很大困難。為了解決這些問(wèn)題,自2008年開(kāi)始,先后研制并使用了小直徑抽油泵、小直徑堵水工具、小井眼大通徑防砂工具配套井下工具,完善了側(cè)鉆井采油、修井配套工藝,不斷提高側(cè)鉆井生產(chǎn)時(shí)率,穩(wěn)定小井眼油井產(chǎn)量,取得了很好的效果。

2 側(cè)鉆小井生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

側(cè)鉆井?dāng)?shù)增加,給采油、作業(yè)帶來(lái)了新的難題,2005年以后,側(cè)鉆油井已經(jīng)成為龍11塊和茨13塊的主力產(chǎn)油井,但隨著側(cè)鉆井的增加,也為采油和修井帶來(lái)了新的難題[1,2]:

1)油井側(cè)鉆之后,井眼變小,僅Φ101.6mm,當(dāng)液面下降至懸掛點(diǎn)以下時(shí),基本沒(méi)有成熟的配套采油技術(shù)通過(guò)懸掛器進(jìn)行采油,使得側(cè)鉆井正常生產(chǎn)受到制約。

2)側(cè)鉆井的開(kāi)創(chuàng)位置偏高,平均約600～1500m,依靠天然能量開(kāi)發(fā)的油井,液面很快會(huì)降至懸掛點(diǎn)以下,而常規(guī)的加深泵掛工藝又不能滿(mǎn)足側(cè)鉆井的實(shí)際需求,嚴(yán)重影響了側(cè)鉆井產(chǎn)能挖潛。

3)投產(chǎn)一段時(shí)間后,含水上升,井下工具與實(shí)際井況不配套,無(wú)法實(shí)施堵水措施。

4)龍11塊側(cè)鉆井80%以上都不同程度出砂,甚至套變,加深泵掛后容易造成砂卡,甚至砂埋管柱,而普通防砂工具由于采用膠筒膨脹密封,在小井眼內(nèi)丟手后內(nèi)通徑很小,一般不超過(guò)Φ36mm,致使后續(xù)沖砂等維護(hù)性作業(yè)無(wú)法實(shí)施。

從2007年開(kāi)始對(duì)一部分側(cè)鉆井實(shí)施了加深泵掛,他們通過(guò)對(duì)泵徑為Φ32mm的小泵深抽工藝進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),主要在兩個(gè)方面:一是對(duì)小泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),將直徑為Φ32mm的泵徑設(shè)計(jì)為Φ38mm超長(zhǎng)沖程泵,以增強(qiáng)泵的提液能力,提高泵效。二是著手解決抽油桿偏磨等問(wèn)題,對(duì)部分頑固偏磨的油井采取下油管旋轉(zhuǎn)器的方案,以緩解偏磨程度。由于沒(méi)能從根本上解決管桿偏磨問(wèn)題,防偏磨效果不明顯,側(cè)鉆井加深泵掛配套工藝進(jìn)展緩慢。

3 配套技術(shù)研究與應(yīng)用

對(duì)于小井眼過(guò)懸掛器配套工藝技術(shù),我們結(jié)合我廠(chǎng)生產(chǎn)中存在的諸多難點(diǎn)及生產(chǎn)中存在的問(wèn)題,從2009年開(kāi)始,著手從小井眼泵、連續(xù)抽油桿、內(nèi)襯防偏磨油管、小井眼堵水封隔器、小井眼大通徑防砂工具五個(gè)方面進(jìn)行研究和配套應(yīng)用,優(yōu)選出了適應(yīng)于不同類(lèi)型油井的工藝管柱及系列配套技術(shù),確保了小井眼井泵掛加深配套工藝技術(shù)的順利開(kāi)展,為穩(wěn)產(chǎn)形勢(shì)奠定了良好基礎(chǔ)。

3.1 小井眼泵

側(cè)鉆小井眼內(nèi)通徑很小,僅Φ86mm,普通抽油泵的接箍外徑都達(dá)到了Φ88.9mm,所以常規(guī)抽油泵無(wú)法下入到小井眼內(nèi),我們必須選擇適合于小井眼尺寸的抽油泵。小井眼泵是在常規(guī)深抽泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),在保證接箍強(qiáng)度的情況下縮小外徑尺寸,并將固定凡爾總成和接箍外徑由Φ73mm縮小到Φ60mm,最大沖程3m,這樣,既能滿(mǎn)足側(cè)鉆小井眼井的需要,又能達(dá)到泵掛加深的要求。

2009年開(kāi)始在側(cè)鉆小井眼實(shí)施小井眼泵16口,平均加深360m,泵效提高了12個(gè)百分點(diǎn),增油1436噸。

3.2 小井眼系列堵水封隔器

1)將Y245-78mm封隔器的卡瓦改由鎢鋼合金加工制成,提高了封隔器坐封時(shí)卡瓦的錨定力和承受強(qiáng)度;由單級(jí)坐封液缸改為雙級(jí)液缸,提高了坐封壓力,確保膠筒坐封嚴(yán)密。

2)將Y341-78mm封隔器的膠筒數(shù)量增加,由兩個(gè)變?yōu)?個(gè),形成多級(jí)密封;由單級(jí)坐封液缸增加為三級(jí)液缸,提高坐封壓力。

3_將K341-78mm水力壓差式封隔器膠筒內(nèi)的尼龍數(shù)量增加,由原來(lái)的4層增加為6～8層,提高了膠筒的承壓能力。

4)將Y221-78mm封隔器的卡瓦變薄,改由鎢鋼合金加工制成,提高了封隔器坐封時(shí)卡瓦的錨定力和承受強(qiáng)度,同時(shí)增加了中心管的管壁厚度。

解決了小直徑封隔器的卡瓦強(qiáng)度低和膠筒密封不嚴(yán)的問(wèn)題,并形成了配套化,系列化,完全滿(mǎn)足了側(cè)鉆井封上、封下、封中間采上下的堵水工藝要求。

2010年我們應(yīng)用小直徑封隔器堵水8口,一次坐封合格率87%,實(shí)現(xiàn)當(dāng)年增油1852噸。

3.3 連續(xù)抽油桿技術(shù)

普通抽油桿由于在斜井、定向井中容易發(fā)生斷脫、管桿偏磨,所以很多油田在深抽井中基本不選擇普通抽油桿,而考慮特種抽油桿或其它高強(qiáng)度抽油桿。我們針對(duì)側(cè)鉆井懸掛點(diǎn)的特點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐,選擇鋼制連續(xù)抽油桿加深泵掛,連續(xù)抽油桿是一種適用于油田開(kāi)發(fā)中抽油機(jī)采油的高強(qiáng)度抽油桿,桿體呈圓形,中間沒(méi)有接箍連接,可以避免抽油桿接箍磨損。成品抽油桿根據(jù)抽油桿等應(yīng)力設(shè)計(jì),由不同規(guī)格的連續(xù)桿組成,各規(guī)格桿體接頭之間通過(guò)先進(jìn)閃光焊焊接,強(qiáng)度高,且組合方便。另外,使用連續(xù)抽油桿還具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)降低抽油桿接箍脫扣幾率。中和點(diǎn)以下桿柱發(fā)生螺旋彎曲,桿柱在運(yùn)行過(guò)程時(shí)易產(chǎn)生扭矩,在扭矩的作用下接箍易發(fā)生脫扣。例如,直徑為22mm的抽油桿在3000m深井當(dāng)中,桿柱受到的螺旋扭矩大約為30.1N·m,而連續(xù)抽油桿在中和點(diǎn)附近及下部,桿柱沒(méi)有接箍,這樣就可以避免桿柱脫扣。

2)減少抽油桿與油管的磨損。抽油桿柱和油管摩擦造成的磨損與相互間的垂直壓力、承壓面積、相互接觸的長(zhǎng)度和時(shí)間有關(guān)。連續(xù)抽油桿能夠減少磨損,是因?yàn)樗c油管在整個(gè)長(zhǎng)度上都是均勻接觸,而普通抽油桿的接箍則是局部接觸。這樣,每9.14m長(zhǎng)的連續(xù)桿與油管就有9.14m的接觸長(zhǎng)度,而普通抽油桿接箍與油管的接觸長(zhǎng)度僅為100～112mm,兩者的承壓面積之比為90:1。承壓面積的增大使管桿磨損大大減少,尤其是在斜井和側(cè)鉆井中,效果更為顯著。

3)減少抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷。在同一尺寸、同一深度下,連續(xù)抽油桿由于沒(méi)有接箍,故比普通抽油桿減少桿柱載荷20%左右,這樣在抽油機(jī)安全載荷范圍內(nèi),加深泵掛連續(xù)抽油桿要比普通桿更具優(yōu)勢(shì),有利于泵掛加深排液。

4)降低抽油桿的工作應(yīng)力。在較小的油管當(dāng)中,可以使用比普通抽油桿更大尺寸的連續(xù)桿,從而降低抽油桿的應(yīng)力。連續(xù)抽油桿的工作應(yīng)力可減少23%。

5)提高作業(yè)速度、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。每口油井的桿柱只有一根連續(xù)抽油桿,利用連續(xù)桿專(zhuān)用作業(yè)車(chē)進(jìn)行起下施工,提升速度可達(dá)25～30m/min,與普通抽油桿相比,其作業(yè)速度可提高3倍以上,勞動(dòng)強(qiáng)度可降低90%。

2010年9月在龍11塊的一口井上進(jìn)行了試驗(yàn),并取得成功。下人連續(xù)抽油桿后到目前一直沒(méi)有檢泵。已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)540多天。

3.4 油管內(nèi)襯防蠟防偏磨技術(shù)

小井眼加深泵掛在懸掛點(diǎn)油管受抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)易發(fā)生偏磨漏失,在加上懸掛點(diǎn)位置偏高,基本處在油井結(jié)蠟范圍之內(nèi),很容易在懸掛點(diǎn)附近結(jié)蠟造成蠟卡,所以小井眼加深泵掛防偏磨、防蠟也是我們必須要克服的難題。引進(jìn)連續(xù)抽油桿,桿的強(qiáng)度提高了,同時(shí)也必須要提高油管的耐磨強(qiáng)度,最終我們選擇油管防蠟防偏磨內(nèi)襯技術(shù),該技術(shù)是以超高分子量聚乙烯材料作為原材料,添加助劑在臨界熔點(diǎn)下形成耐磨、耐腐且摩擦系數(shù)小的聚乙烯管材,內(nèi)襯于油管使得油管內(nèi)壁光潔,表面摩擦系數(shù)很小。此內(nèi)襯管可以降低桿管的磨損,延長(zhǎng)因偏磨、腐蝕引起的油井免修期,提高抽油機(jī)工礦和系統(tǒng)效率,對(duì)側(cè)鉆井穩(wěn)產(chǎn)和節(jié)能起到非常重要的作用。

2009年以來(lái)在龍11塊實(shí)施15口井,平均延長(zhǎng)檢泵周期268d。

3.5 小井眼大通徑防砂技術(shù)

因出砂而進(jìn)行側(cè)鉆的油井,生產(chǎn)一段時(shí)間后一般仍會(huì)不同程度地出砂,加深泵掛后容易造成抽油泵砂卡,甚至砂埋管柱,普通防砂工具在小井眼內(nèi)丟手后內(nèi)通徑很小,一般不超過(guò)Φ36mm,造成后續(xù)沖砂等維護(hù)性作業(yè)無(wú)法實(shí)施。而小井眼大通徑防砂工具是專(zhuān)門(mén)針對(duì)側(cè)鉆出砂井而成功研制的一項(xiàng)防砂工具,該防砂工具由多級(jí)動(dòng)力缸和大通徑懸掛器兩部分組成,將小井眼懸掛器的密封模式由常規(guī)膠筒密封改進(jìn)為金屬鉛環(huán)膨脹密封,取消了常規(guī)封隔器的錐體結(jié)構(gòu),有效擴(kuò)大了內(nèi)通徑,能達(dá)到Φ53mm以上,通過(guò)Φ42mm沖砂管柱能夠解決后續(xù)沖砂和作業(yè)維護(hù)等問(wèn)題,可以在Φ101.6mm管內(nèi)實(shí)現(xiàn)懸掛器內(nèi)通徑≥53mm和防砂管柱整體無(wú)接箍,在側(cè)鉆小井眼內(nèi)可以有效阻止地層出砂,延長(zhǎng)油井生產(chǎn)時(shí)率。同時(shí)由于金屬鉛的特性,在后續(xù)打撈封隔器時(shí)很容易脫落,不易造成卡管柱的事故。

2011年應(yīng)用小直徑封隔器油層機(jī)械防砂3口,成功率100%。當(dāng)年增油647t。

4結(jié)語(yǔ)

小井眼過(guò)懸掛器配套工藝技術(shù),有效緩解了由于側(cè)鉆井開(kāi)窗懸掛器帶來(lái)的泵掛加深難題,通過(guò)使用小井眼泵、連續(xù)抽油桿、內(nèi)襯防蠟防偏磨油管和小井眼大通徑防砂工具等配套組合,延長(zhǎng)了油井?dāng)嗝摗⒙┦?、砂蠟卡等檢泵周期,提高了油井生產(chǎn)時(shí)率,穩(wěn)定了側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)井產(chǎn)能,對(duì)老區(qū)老井依靠側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)、穩(wěn)定產(chǎn)能提供了有力的技術(shù)支持,同時(shí),為其它油井挖潛技術(shù)提供了技術(shù)借鑒。

參考文獻(xiàn)

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