井下修井作业技术发展现状及新工艺应用研究

2022-09-11

一、国内井下作业修井技术发展现状

井作为石油领域最为基本的资料获取途径之一, 在各大油田广泛分布和应用, 井下作业修井技术最初由油田开采工艺衍生而来, 如今作为采油领域不可或缺的一部分, 它的发展关系到油田油气的采收率以及采油工程进展程度。总体而言, 我国井下修井技术的发展还落后于国外先进水平, 关键技术上自主创新能力薄弱。

1. 修井作业工作原则

一口井的生产需要人力、物力各方面大量的投入, 因此系统地组织生产, 强化修井作业变得至关重要。考虑到井下油层的存在, 以及修井作业时设备操作可能带来的影响, 进行井下修井作业时, 必须严格遵照井下作业操作流程和技术工艺标准进行操作, 为此, 需要谨记以下工作原则:

(1) 最大限度保证井下油层的完整性, 避免对油层结构造成破坏;

(2) 最大限度保护井身和井下结构, 严禁随意改动井的参数资料;

(3) 以人为本, 注重效益, 最大限度规避井下修井作业潜在风险, 提高安全意识, 做好修井事故防范措施。

2. 修井作业主要仪器设备

修井作业的主要仪器包括三大部分:吊升起动设备 (修井机) 、循环冲洗设备和旋转设备。

吊升起动设备即通常所说的修井机, 包括了井架系统和动力装置, 按照运行结构的不同, 它可以分为履带式和轮胎式两种形式, 履带式修井机的原型是自走式拖拉机, 在其基础上添加滚筒便制成履带式通井机, 这种履带式结构利于车身在泥泞低洼等道路条件较差的越野环境中行驶, 但同时, 它不配带井架, 行车速度慢并且范围有限, 因此使用条件也受到较大的限制。轮胎式修井机配带有自背式井架, 相比于履带式, 它有行车速度快、施工效率高等优点, 适合于工地快速搬迁的需要, 当然遇到雨季道路泥泞的情况, 轮胎式修井机的行动范围会受到一定的限制。

循环冲洗设备次一级主要设备包括泵、洗井车、高压洗井管线、水龙头、水龙带、弯头及管汇等, 它主要用于向井下注入各类冲洗液, 实现对井身的循环冲洗工艺, 同时配合压井、冲砂、诱喷 (替喷) 、洗井、水利喷砂等井下修井作业的完成。

旋转设备以转盘为主体, 修井时用于带动钻杆旋转井下钻具, 同时还可以进行套铣、倒扣、磨铣、刮削、钻水泥塞等旋转作业方便事故处理。

3. 修井作业井下事故和打捞工作

井下事故的发生会严重影响油气水的采收率, 甚至导致井的停产, 规避井下事故的发生作为修井作业的工作原则之一, 是在修井作业时需要严格把关的一个重要环节。纵观历年来各类大小井下事故的发生, 其原因大同小异, 大致可以归类为以下两大类:人为施工因素和自然潜在因素。人为施工因素主要是指由于现阶段井下作业规章制度等的不完善和实际施工时仪器操作不符合标准, 从而引发井下事故的发生, 这一类事故是可以通过规范施工、健全体制来人为控制的。自然潜在因素是指由于钻井或者井下地质条件本身的不可预知性导致的事故, 对于这一类潜在的危害, 需要专业人员在施工前及整个施工过程中加强地质分析, 做出准确地预估和防范措施, 尽可能地减少事故数量。

从事故种类上, 大致可以分为井下落物事故、井下卡钻事故和技术工艺事故。这些事故的发生很大程度上也与我国修井设备及相关技术落后, 发展缓慢有关。

打捞作业在修井作业中占据2/3的比重, 目前国内采用较多的打捞工具主要有可退式捞矛、分瓣式捞矛、倒扣捞矛、开窗捞筒、抽油杆三球打捞器和各类磨铣、铅磨工具。

二、我国井下修井作业新工艺的研究和优化

1. 修井作业技术优化概述

所谓技术优化, 就是将原有工艺通过整合, 彼此联系起来形成一个有机的整体, 用某种方式将修井作业中各环节或设备彼此衔接, 实现协同工作和资源共享, 使工作效率提高同时结果趋于优化。

2. 技术工艺优化的基本原则和要素

任何一项技术工艺被制造出来, 首要的是创造经济效益, 因此经济性原则是技术工艺优化的首要原则, 从成本控制出发, 全方位审核修井技术工艺的的经济指标, 最大程度上实现成本回收并取得一定的经济回报, 这是工程的实质。其次效益性原则是指经过优化后的技术工艺的利用率, 即使用价值。最后需要遵循适用性原则, 针对不同的井类型、用途以及环境因素, 需要选择不同的优化工艺来适应实际情况, 其中, 稳定性也是重要的指标之一。