(江蘇油田礦業(yè)開發(fā)有限公司，江蘇 揚州 225009)

江蘇油田在進行井下作業(yè)過程中出現(xiàn)多種井控問題，常規(guī)的過平衡壓井作業(yè)存在費用高、產(chǎn)量恢復周期長等問題，對于管柱蠟堵、偏磨漏失、高壓低滲漏等特殊井無法有效壓井。常規(guī)的方法是進行帶壓作業(yè)[1]。但是，江蘇油田的抽油機井由于井深、井斜，抽油桿上扶正器較多，普通的環(huán)形防噴器無法有效起到密封作用，帶壓起下抽油桿技術不夠成熟，未能推廣實施。很多油田相繼大力推廣封隔器與單流閥組合，進行油層保護，可以防止洗井過程中壓井液進入地層，但是無法起到井口防噴的作用[2-7]。國內各大油田相繼提出井下暫閉封堵技術，利用封隔器配套加壓開關滑套，實現(xiàn)起下管過程中的油層封閉，從而達到井口無壓力的狀態(tài)[8-10]。但是，該封隔器只能放置在油層上方，無法在檢泵作業(yè)過程中對封隔器以下的油層進行沖砂，在江蘇油田等出砂嚴重的生產(chǎn)井中無法適用。

為了降低儲層傷害、縮短油井的產(chǎn)量恢復周期、節(jié)省壓井液的費用，解決部分特殊井無法有效壓井的問題。近年來，江蘇油田在不壓井檢泵作業(yè)方面進行積極探索，設計了不壓井檢泵作業(yè)裝置及井下作業(yè)工具，完成了管柱設計。在起下抽油桿過程中利用完井的泵下開關閥屏蔽油管內壓力，起下油管過程中利用不壓井作業(yè)裝置解決井控以及環(huán)保問題，取得了較好的效果。

1 不壓井作業(yè)裝置

1.1 不壓井作業(yè)裝置結構及其原理

不壓井作業(yè)裝置主要由儲液槽式平臺、三閘板防噴器、抽油桿環(huán)形防噴器等組成。如圖1所示。

1—儲液槽式平臺；2—引鞋；3—三閘板防噴器；4—滑梯；5—油管刮油器；6—抽油桿環(huán)形防噴器；7—護欄；8—梯子。

在起桿作業(yè)時，平臺上安裝液控抽油桿環(huán)形防噴器。如果井口不溢流，可打開抽油桿環(huán)形防噴器膠芯，進行起桿作業(yè)。如果井口有溢流，可關閉抽油桿環(huán)形防噴器，進行起桿作業(yè)。抽油桿環(huán)形防噴器既可防噴，又可防止抽油桿上頂。

在起管作業(yè)時，拆掉平臺上安裝的抽油桿環(huán)形防噴器，安裝油管刮油器。油管刮油器可將油管外表面上的油污刮凈，同時也可阻擋井口溢流上涌。如果井口有溢流，則溢流進入箱式平臺的儲液槽，不會污染井場。儲液槽被充滿后，用排污系統(tǒng)排走。

1.2 不壓井作業(yè)裝置操作方法

1) 拆井口準備。將封桿器裝在小四通兩側，打開小四通閥門，關閉封桿器，拆盤根盒，裝抽油桿半封防噴器并關閉，打開封桿器，上提抽油桿，通過封桿器和抽油桿半封防噴器起出抽油桿接箍，拆掉光桿，將抽油桿密封懸掛器接到抽油桿上，并將其下入井口并坐在油管懸掛器上，封住油管。

2) 拆掉采油樹，安裝不壓井作業(yè)裝置。

3) 打開三閘板防噴器，用抽油桿短接與井口內抽油桿密封懸掛器對接，上提抽油桿柱，進行起桿作業(yè)。

4) 拆掉抽油桿環(huán)形防噴器，用油管短節(jié)與井口內油管懸掛器對接，松開油管懸掛器頂絲，上提管柱，拆掉油管懸掛器，安裝油管刮油器，進行起管作業(yè)。

5) 下泵并坐好油管懸掛器，下入抽油桿柱，最后接抽油桿密封懸掛器，懸掛抽油桿柱并封住油管。

6) 拆掉不壓井作業(yè)裝置，并裝采油樹。

7) 用抽油桿短節(jié)與抽油桿密封懸掛器對接，通過封桿器和抽油桿半封防噴器起出抽油桿密封懸掛器，連接光桿，拆抽油桿半封防噴器，裝盤根盒，拆封桿器，完井。

2 井內管柱結構設計

2.1 不壓井作業(yè)完井管柱結構

不壓井作業(yè)管柱(如圖2)主要是將抽油泵的泵底固定閥換成不壓井作業(yè)閥，在起下抽油桿過程中實現(xiàn)開關，從而保證在不壓井起下抽油桿的過程中井口無溢流，實現(xiàn)井控安全。

根據(jù)泵的型號不同，不壓井作業(yè)閥可以分成桿式泵泵底閥與管式泵泵底閥。根據(jù)泵底閥的開關方式可以分為抽油桿觸碰式泵底閥與液壓開關式泵底閥。

1—游動閥；2—不壓井作業(yè)閥；3—氣錨；4—絲堵。

2.2 主要配套工具

2.2.1 液壓式管式泵泵底閥

1) 結構及工作原理。

液壓管式泵泵底閥結構如圖3所示。在下井過程中，整體芯軸處在上軌道時，防噴裝置密封面將工具封閉，起到防噴的作用。下泵完成之后，從油管正加壓至設定的壓力，閥芯下移至軌道的下死點，泄壓之后，軌道換向至短槽，從而實現(xiàn)上下聯(lián)通。

1—上接頭；2—防噴裝置；3—下壓裝置；4—復位壓縮彈簧；5—主體管；6—軌道換向機構； 7—轉換接頭；8—反循環(huán)洗井裝置；9—防失控泄壓裝置；10—下接頭。

2) 主要技術參數(shù)。

公稱壓力 34.5 MPa(5 000 psi)

過流面直徑 ≥46 mm

工作溫度 -29～121 ℃

適用介質 水、油氣

魚頭規(guī)格 46 mm

2.2.2 觸碰式管式泵泵底閥

1) 結構及原理。

觸碰式管式泵泵底閥結構如圖4所示。下泵作業(yè)時，泵下閥關閉，換向銷釘處于長軌道上端，閥芯在彈簧和井液推力作用下壓在閥座上，關閉油流通道；下完桿柱碰泵和調防沖距時，抽油泵活塞壓在閥芯上，并使之下行，銷釘沿長軌道下行至下死點；上提活塞時，閥芯在彈簧推力的作用下上行，銷釘通過換向進入短軌道上行至上死點，閥芯打開。此時，泵下閥油流處于開啟狀態(tài)，可起抽油桿，進行采油作業(yè)；起桿柱作業(yè)時，先下放桿柱使活塞碰泵，再起出桿柱，此時銷釘由短軌道通過換向后進入長軌道，泵下閥關閉油流通道。

1—上接頭；2—閥芯；3—換位機構；4—導向扶正支撐；5—主體；6—彈簧；7—下接頭。

2) 主要技術參數(shù)。

公稱壓力 34.5 MPa(5 000 psi)

過流面直徑 46 mm

工作溫度 -29～121 ℃

魚頭規(guī)格 46 mm

芯軸換向壓力 14 MPa(設定值、可調)

2.2.3 桿式泵泵底閥

1) 結構及其工作原理。

桿式泵泵底閥結構如圖5所示。該閥是抽油機井桿式泵不壓井作業(yè)配套井下作業(yè)工具。通過下壓桿式泵泵筒打開油路空間，上提泵筒關閉此閥。在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，其閥座與桿式泵泵座和鎖緊爪匹配，支撐并鎖緊泵筒。泵的彈性芯軸處于鎖緊位置，芯軸下端壓迫該泵下閥閥芯，使泵下閥雙閥芯處于開啟狀態(tài)，油流上行通道暢通，正常生產(chǎn)；在需不壓井作業(yè)時，上提桿式泵，使彈性芯軸解鎖上行，泵下閥的雙閥芯失去了芯軸向下的力，在彈簧和井壓的共同作用下上行，泵下閥的雙閥芯與泵下閥閥座實現(xiàn)金屬硬密封，當井壓較大時，其閥芯與閥座密封的更嚴實，保證了油流通道徹底被封堵。

2) 結構特點。

其結構簡單、性能可靠，通過其雙閥芯的開啟和關閉實現(xiàn)了抽油井的正常生產(chǎn)和施工狀態(tài)下的雙重密封。

1—接頭體；2—閥瓣；3—彈簧；4—主體。

3) 主要技術參數(shù)。

公稱壓力 20.682 MPa(3 000 psi)

下端低密封壓力 0.689 MPa (100 psi)

過流面直徑 ≥35 mm

閥芯換向下壓力 25 kN

工作溫度 -29～150 ℃

適用介質 水、油氣等

3 現(xiàn)場應用情況

不壓井作業(yè)裝置及配套工具經(jīng)過多次室內試驗，各項參數(shù)均達到設計要求。2017至今，已經(jīng)在江蘇油田進行了9井次的現(xiàn)場試驗，最大井口壓力6.3 MPa，最大井斜43.59°，最大井深3 130 m，下泵完成之后進行多次開關試驗，試驗成功率100%。該工具的結構簡單，操作方便，避免了檢泵作業(yè)過程中的洗壓井作業(yè)，平均節(jié)約壓井液的費用￥10萬元，縮短了作業(yè)周期1.5 d，減少了作業(yè)費用￥15萬元，縮短了產(chǎn)量恢復周期2 d，而且有效的保護了油層，避免了油層污染?，F(xiàn)場應用數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不洗井作業(yè)技術現(xiàn)場應用統(tǒng)計數(shù)據(jù)

4 結論

1) 通過對油井不壓井作業(yè)技術的研究，解決了高壓低滲、油管短路、洗井漏失嚴重等特殊井作業(yè)過程中的井控問題。儲液槽式作業(yè)平臺設計，能夠在作業(yè)過程中有效收集油污，避免油水落地，起到了較好的環(huán)保效果。

2) 將不壓井作業(yè)裝置同井下工具進行了通盤考慮，從作業(yè)的角度去完善井下工具的設計，給不壓井作業(yè)技術的研究開創(chuàng)了另一個全新的課題。

3) 由于完井前將配套設計的泵底閥預先置于井下，這就要求該工具性能穩(wěn)定，開關靈活，結構簡單。但是，由于在井下預留時間較長，對材料的防腐及設計的可靠性要求較高。一旦失效，不僅會影響泵效，還會失去其有效屏蔽管內壓力的功能。

4) 本技術系通過采用常規(guī)檢泵作業(yè)方法，實現(xiàn)不壓井作業(yè)，因而，不僅作業(yè)成本低，還有效的縮短了產(chǎn)量恢復周期，降低了作業(yè)占井時間。具有較高的應用價值。