韓祥海， 平恩順， 安小萍， 王 林， 賀燕飛， 王志民， 黃 峰

1中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下技術(shù)服務(wù)分公司 2中國石油大港油田公司第四采油廠(灘海開發(fā)公司)

0 引言

油田注水井開發(fā)到中后期地層容易堵塞，造成注水壓力高，需要通過酸化解堵來提高注水量[1- 4]。為了降低施工成本，甲方希望采用不動管柱酸化解堵技術(shù)。大港油田大部分注水井采用350型采油樹，由于井口裝置耐壓級別較低，現(xiàn)有700型水泥泵車打壓到30 MPa，酸化作業(yè)時施工排量很小，無法保證正常的酸化解堵效果，而1800型壓裂車可以打壓到40 MPa，但已超過采油樹的設(shè)計限壓。

通常酸化壓力較高時，需要壓井更換采油樹上掛后替出壓井液，作業(yè)成本高，施工周期長[5-10]。為了解決350采油樹承壓與酸化施工限壓之間的矛盾，筆者提出油管封隔器保護(hù)采油樹的思路，將油管封隔器在帶壓狀態(tài)下投送至油管內(nèi)部預(yù)定位置并坐封，實(shí)現(xiàn)油管內(nèi)部封堵，隔離酸液與采油樹上掛[11-15]，從而保護(hù)井口裝置，進(jìn)行正常的酸化作業(yè)。

1 帶壓投送井口保護(hù)裝置的研制

1.1 帶壓投送井口保護(hù)裝置的主要結(jié)構(gòu)

帶壓投送井口保護(hù)裝置的主要結(jié)構(gòu)包括投送裝置上部結(jié)構(gòu)和投送裝置下部結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，投送裝置上部結(jié)構(gòu)主要包括上部接頭、坐封/解封機(jī)構(gòu)、投送管、投送管固定卡槽和油管封隔器；投送裝置下部結(jié)構(gòu)主要包括雙級液壓投送裝置、上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)、下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)、雙級防噴管和采油樹連接管。

圖1 帶壓投送井口保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

整個裝置組裝完畢后放置于350采油樹上，酸化作業(yè)時上部接頭頂端外接旋塞閥連接高壓管線。

1.1.1 投送裝置上部結(jié)構(gòu)坐封/解封工作原理

投送裝置上部結(jié)構(gòu)油管封隔器主要包括上擋環(huán)、膠筒、下?lián)醐h(huán)、壓帽。油管封隔器主要技術(shù)性能參數(shù)如表1所示。

表1 油管封隔器主要技術(shù)性能參數(shù)

投送裝置上部結(jié)構(gòu)投送管包括投送內(nèi)層管和投送外層管。解封腔內(nèi)部活塞與投送內(nèi)層管相連接，活塞的上、下移動帶動投送內(nèi)層管上、下移動，可以實(shí)現(xiàn)油管封隔器坐封/解封。其中，從坐封控制端口注入液壓油，坐封腔上部活塞向上移動，帶動投送內(nèi)層管向上移動，與投送外層管產(chǎn)生相對位移，擠壓油管封隔器膠筒，實(shí)現(xiàn)坐封；同理，從解封控制端口注入液壓油，解封腔下部活塞向下移動，帶動投送內(nèi)層管向下移動，與投送外層管產(chǎn)生相對位移，油管封隔器膠筒失去擠壓，膠筒恢復(fù)原狀，實(shí)現(xiàn)解封。

1.1.2 投送裝置下部結(jié)構(gòu)液壓投送/起出工作原理

如圖1所示，投送裝置下部結(jié)構(gòu)雙級液壓投送裝置主要包括雙級液壓缸活塞桿、雙級液壓缸活塞、雙級液壓缸缸筒、移動梁、螺栓、固定梁和液壓換向閥。如圖2所示，液壓換向閥為彈簧自動復(fù)位三位四通手動換向閥，包括手柄S、進(jìn)油口P、回油口T、液壓油口A和B，通過螺釘安裝在固定梁上，右端進(jìn)油口P，回油口T分別連接液壓控制源加壓口和泄壓口，完成整個投送裝置的液壓油路。在液壓換向閥的方向調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)雙級液壓投送裝置的雙向移動，保證帶壓投送距離安全可靠不滑脫。

從液壓油路簡圖2可以看出：當(dāng)手柄S不動時，閥芯處于中位，油口P、A、B、T全部封閉；當(dāng)向右推動手柄S時，閥芯向左移動，進(jìn)油口P與油口A相通，油口B通過閥芯中間的孔與回油口T連通，雙向液壓缸向上移動；當(dāng)松開手柄S時，在彈簧作用下閥芯自由回位；當(dāng)向左推動手柄S時，閥芯處于右位，進(jìn)油口P與油口B相通，油口A與出油口T相通，雙向液壓缸向下移動，從而實(shí)現(xiàn)投送裝置的雙向移動。

圖2 液壓換向閥換向示意圖

1.2 帶壓投送井口保護(hù)裝置的工作原理

油管封隔器位于整個投送裝置的最下端，其上部從雙級防噴管中心穿過并由防噴管內(nèi)密封芯密封油管環(huán)空。雙級液壓投送裝置通過連接電動液壓泵，完成整個投送裝置的液壓控制回路，在液壓換向閥方向調(diào)節(jié)下控制液壓油流動，實(shí)現(xiàn)上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)的雙向移動。在采油樹帶壓情況下，油管封隔器通過雙級液壓投送裝置投送至生產(chǎn)管柱內(nèi)部預(yù)定位置后，通過坐封/解封機(jī)構(gòu)，使投送內(nèi)層管與投送外層管產(chǎn)生相對位移實(shí)現(xiàn)坐封，然后對整個投送裝置進(jìn)行雙向限位固定，從而完成整個帶壓投送裝置的投送作業(yè)。

該帶壓投送裝置結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，可以隔離采油樹上掛，提高泵注時地面施工壓力限制，減少壓井作業(yè)帶來的儲層污染，保證油田開發(fā)獲得良好的效果。

1.3 帶壓投送井口保護(hù)裝置的主要技術(shù)性能參數(shù)

帶壓投送井口保護(hù)裝置的主要技術(shù)性能參數(shù)如表2所示。

表2 帶壓投送井口保護(hù)裝置主要技術(shù)性能參數(shù)

1.4 帶壓投送井口保護(hù)裝置的性能特點(diǎn)

(1)帶壓投送安全可靠不滑脫。

(2)坐/解封操控方便可靠。

(3)在兩級防噴密封芯之間設(shè)有安全孔，用于防止井內(nèi)氣體上竄，對操控人員造成傷害。

2 注水井不動管柱酸化施工工藝

將帶壓投送井口保護(hù)裝置連接到350采油樹上，注水井不動管柱酸化施工的主要操作步驟如下：

2.1 裝置安裝和準(zhǔn)備工作

(1)裝置上部接頭安裝旋塞閥并處于關(guān)閉狀態(tài)。將裝置采油樹連接管與350采油樹清蠟閘門上法蘭端面通過螺紋緊固連接并密封。

(2)將坐封/解封控制端口通過液壓管線與手動液壓泵相連接。從解封控制端口泵入液壓油使活塞向下移動并帶動投送內(nèi)層管下移，保證油管封隔器膠筒處于放松狀態(tài)。

(3)將液壓換向閥的進(jìn)/出油口通過液壓管線與電動液壓泵相連接；撥動液壓換向閥控制液壓活塞桿，帶動上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動至第三凹槽處鎖緊，進(jìn)而帶動下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動至第四凹槽處鎖緊。

2.2 通過雙級液壓缸帶壓投送油管封隔器

(1)令上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)松開投送管，向右撥動液壓換向閥，推動液壓活塞桿上行至上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)投送管第一凹槽處鎖緊。

(2)令下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)松開投送管，向左撥動液壓換向閥，推動液壓活塞桿下行，使上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)帶動投送管、油管封隔器等整體裝置下行，使下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)投送管第二凹槽處鎖緊。此時，油管封隔器達(dá)到生產(chǎn)管柱預(yù)定位置。

2.3 通過坐封/解封機(jī)構(gòu)坐封油管封隔器

從坐封控制端口注入液壓油，使活塞向上移動并帶動投送內(nèi)層管向上移動，與投送外層管產(chǎn)生相對位移，擠壓油管封隔器膠筒，發(fā)生徑向膨脹實(shí)現(xiàn)坐封。打開采油樹側(cè)翼閘門，并驗(yàn)證油管封隔器密封性合格。

2.4 進(jìn)行不動管柱酸化泵注施工

連接地面酸化泵注管線，打開上部接頭處旋塞閥，進(jìn)行不動管柱酸化泵注施工。

2.5 通過坐封/解封機(jī)構(gòu)解封油管封隔器

從解封控制端口注入液壓油，使活塞向下移動并帶動投送內(nèi)層管向下移動，膠筒失去擠壓力，外徑恢復(fù)原狀，油管封隔器實(shí)現(xiàn)解封。

2.6 通過雙級液壓缸帶壓起出油管封隔器

(1)令下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)松開投送管，向右撥動液壓換向閥，推動液壓活塞桿上行，使上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)帶動投送管、油管封隔器等整體裝置上行，使下部固定鎖緊機(jī)構(gòu)至投送管第四凹槽處鎖緊。

(2)令上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)松開投送管，向左撥動液壓換向閥，推動液壓活塞桿下行至上部移動鎖緊機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)投送管第三凹槽處鎖緊。

(3)關(guān)閉采油樹清蠟閘門，安全泄壓后，起出帶壓投送井口保護(hù)裝置。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

帶壓投送井口保護(hù)裝置在大港油田板X井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。板X井是一口注水井，該井注水井段2 737.40～2 759.00 m。該井施工目的是解除近井地帶堵塞，提高注水能力。經(jīng)大港油田采油四廠要求對該井實(shí)施酸化措施，使達(dá)到配注60 m3/d的目標(biāo)。本井應(yīng)用緩速土酸酸化技術(shù)，對該井儲層進(jìn)行解堵，提高該井注水能力。

2017年11月5日完成了不動管柱酸化施工，施工用時3 h，施工最大排量0.75 m3/min，最大壓力37.37 MPa，創(chuàng)大港油田350型采油樹不動管柱酸化施工最大壓力記錄。該井正擠處理液40.24 m3，正擠緩速土酸溶液38.44 m3，正擠防膨液30.17 m3，總液量108.85 m3，停泵壓力10.98 MPa。停注前日注入量20 m3，油壓15.9 MPa。目前日注水60 m3，油壓7.4 MPa，取得了較好的酸化效果。

該帶壓投送井口保護(hù)裝置獲得了甲方的認(rèn)可，對板X井的施工結(jié)果非常滿意，為進(jìn)一步完善注水井不動管柱酸化施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)論及建議

(1)研制的新型油管封隔器和帶壓投送井口保護(hù)裝置，可以保護(hù)采油樹，使用350型等級以下采油樹酸化施工時，地面泵注壓力可提高至50 MPa。

(2)進(jìn)一步完善了注水井不動管柱酸化施工工藝，避免了洗壓井作業(yè)帶來的施工周期長、作業(yè)成本高、井控風(fēng)險大等缺點(diǎn)。

(3)雙級液壓投送裝置采用液壓投送方式將油管封隔器投送至生產(chǎn)管柱內(nèi)部預(yù)定位置，控制精度較低，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)液壓控制技術(shù)在帶壓投送裝置中的應(yīng)用研究。