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摘 要：辽河油田稠油资源丰富，稠油热采工艺技术的试验和工业性应用加速了稠油资源的开发速度。在蒸汽驱、SAGD技术应用过程中，出现了一批特殊的水平井高温生产井，这种生产井的特点是高温低压（井口温度最高150℃、压力最高3MPa）。由于检泵需要及管柱变形等原因，在蒸汽驱、SAGD技术实施过程中（注汽井正常注汽、其他生产井正常生产），不可避免的要对这些生产井进行施工作业。但常规的压井作业会破坏井下已经形成的温场、污染油层、浪费资源、影响蒸汽驱、SAGD技术的实施效果。为此针对这种水平井高温生产井进行相应不压井作业技术的研究。
关键词：水平井;蒸汽驱;SAGD;高温不压井
中图分类号：TE377 文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.061
一、概述
开展生产井不压井作业工艺技术研究能解决井内介质为高温条件下，不采取任何压井措施的不压井作业问题。既能保证操作人员的工作安全，又防止压井液对地层的污染。
目前国外在无污染作业方面研究尽管起步早，其工艺设备都达到了一个较高的技术水平，但只在钻井方面应用广泛，在修井作业方面存在效率低、成本高、操作自动化程度不高等问题。并且国外的不压井技术只是停留在常温的状态下。
二、高温生产井不压井作业方案设计
高温生产井井下属于高温低压环境，生产时，正常生产井井口温度63℃、压力0.一、MPa，个别发生汽串的井井口温度最高150℃、压力最高3MPa，关井停产两天时，正常生产井井口温度40℃、压力0 MPa，发生汽串的井井口温度最高80℃、压力最高0.5MPa。由于高温作用，井下不可避免次生H2S气体。在这样的状况下进行不压井作业，需要解决油套环空的动态（静态）密封、抽油杆起下的防喷、管内封堵、井口防H2S、管柱降温等工艺难题。
1.抽油杆起下工艺
由环形防喷器、卡瓦、半封闸门、全封闸门来完成抽油杆的起下。正常作业时由环形防喷器密封环空起下抽油杆，半封闸门用于起下抽油杆时紧急关井及辅助更换环形防喷器，卡瓦用于防止抽油杆上窜，全封闸门用于起完抽油杆后关井。
2.油管起下工艺
由卡瓦、全封闸板、半封闸板、圆筒密封装置来完成油管的起下。正常作业时由圆筒密封装置密封环空起下油管，当需要人员接卸管柱时再关闭半封闸板，增加人员作业的安全性，半封闸板还用于起下油管时紧急关井及辅助更换圆筒密封装置，卡瓦用于防止油管上窜，全封闸板用于起完油管后关井。
3.管内封堵工艺
管内封堵采取四级控制技术：
第一级：井下有井下开关的控制。起抽油杆时通过上提柱塞来关闭井下开关，完成管内封堵。既免除了堵塞器的下入工作，又免除了抽油杆的防喷作业。
第二级：井下无井下开关或失效的控制。通过下入任意位置堵塞器完成管内封堵。这种堵塞器既可采用钢丝绳下入，又可采用抽油杆下入，增强适应复杂井况的能力。
第三级：井下无封堵或封堵未到位的控制。采用井口卡瓦、全封闸板、圆筒密封的组合完成控制作业。这种特种工艺保证了一些特殊管柱的不压井起下。
第四级：封堵失败的应急控制。抢装悬塞，完成管内封堵，等待进一步处理。如果井口温度超过60℃，无法完成抢装旋塞，使用剪切闸板，剪断管柱，实施关井。
4.防H2S工艺
由于高温作用，高温生产井不可避免要次生H2S气体，所以需要采取一定的防范措施。和井筒直接接觸的所有零部件采用耐H2S材料，同时利用带自封的闸板防喷装置防H2S的特殊功能：利用自封皮碗和半封闸板之间的环形空间，通过循环水形成一个水流隔层，从而隔离、稀释和携带H2S，保证井口作业人员不受H2S的伤害。
5.管柱降温工艺
管柱降温采取两步冷却，第一步，利用连续油管下入堵塞器，完成封堵后，在管内建立循环进行降温;第二步，起管柱时，利用自封皮碗和半封闸板之间的环形空间，通过循环水在油管外进行循环降温。
三、高温生产井不压井作业设备研制
经设计，高温生产井不压井作业设备包括：生产井井口防喷装置、高温生产井抽油杆起下防喷器、管内封堵装置（井下开关和堵塞器）、其它辅助装置等。
1.生产井井口防喷装置
生产井井口防喷装置用于在不压井作业过程中密封油管、套管间的环形空间，由自封皮碗、半封闸板、全封闸板、卡瓦和水循环接口等部分构成。自封皮碗的额定压力为3MPa，耐温200℃;半封和全封闸板防喷装置的额定工作压力为14MPa，公称通径为Φ180mm，耐温200℃。采用氟橡胶作为密封材料。
2.高温生产井抽油杆起下防喷器
高温生产井抽油杆起下防喷器用于起下抽油杆时密封抽油杆与油管间的环空。该装置采用分体式设计，环形防喷器用于完成抽油杆的动密封，卡瓦用于防上顶，全封半封闸阀实现了防喷封井作用。半封、全封闸门设置在井口上，保证了设备安装的安全、方便。工作压力14MP，适用温度≤200℃。
3.管内封堵装置
管内封堵装置包括井下开关和管内堵塞器。井下开关是蒸汽驱生产井专用的管内封堵装置，安装在抽油泵的上方，通过泵柱塞起下自动完成开启和关闭油管通道。管内堵塞器是一种通用的管内封堵装置，用于井下开关失效时封堵管内通道的，是一种靠卡瓦支撑、上提中心管坐封、上提打捞头解封、压缩胶筒密封的管内堵塞装置。
4.现场试验
根据方案设计及研制设备，进行现场试验，包括：起下抽油杆试验、油管堵塞试验、起下泵管柱试验。
试验井深1451m，试验时最高温度60℃，最高套压1MPa，顺利完成了一口井的不压井检泵试验，避免了压井作业对井下温场、油层的破坏。
该井共起下抽油杆322根，起下油管292根，装置的性能良好，满足施工要求。
四、结论
高温生产井不压井作业技术解决了生产井不压井作业中的所有技术难题，满足现场生产井井口压力<3MPa、井口温度<150℃的技术要求。采取防喷为主、可控不压井作业的原则进行设计，除了具有保护井下温场、减小油层污染、节约资源、提高开采率等优点外，还具有简单实用、降低作业成本、提高作业效率等优点。
参考文献：
[1]路阳.不压井修井作业装备发展现状浅析[J].化学工程与装备，2017，8（8）：113-114.
[2]崔彦立.不压井作业技术发展发现探讨[J].吐哈油气，2005，10（4）：326-330.
[3]李士铭.不压井作业配套工艺技术研究与应用[J].企业技术开发，2014，33（27）：54-55.
[4]王炜.不压井作业装置技术现状与应用分析[J].石油机械，2014，42（10）：86-89.
[5]艾洪参.抽油机井不压井防喷管柱的研究与应用[J].石油机械，2018，46（12）：83-87.
[6]张康卫，袁龙，彭军.可控不压井作业技术研究与应用[J].能源科技，2012，34：119-121.
（中石油辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010）
关键词：水平井;蒸汽驱;SAGD;高温不压井
中图分类号：TE377 文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.061
一、概述
开展生产井不压井作业工艺技术研究能解决井内介质为高温条件下，不采取任何压井措施的不压井作业问题。既能保证操作人员的工作安全，又防止压井液对地层的污染。
目前国外在无污染作业方面研究尽管起步早，其工艺设备都达到了一个较高的技术水平，但只在钻井方面应用广泛，在修井作业方面存在效率低、成本高、操作自动化程度不高等问题。并且国外的不压井技术只是停留在常温的状态下。
二、高温生产井不压井作业方案设计
高温生产井井下属于高温低压环境，生产时，正常生产井井口温度63℃、压力0.一、MPa，个别发生汽串的井井口温度最高150℃、压力最高3MPa，关井停产两天时，正常生产井井口温度40℃、压力0 MPa，发生汽串的井井口温度最高80℃、压力最高0.5MPa。由于高温作用，井下不可避免次生H2S气体。在这样的状况下进行不压井作业，需要解决油套环空的动态（静态）密封、抽油杆起下的防喷、管内封堵、井口防H2S、管柱降温等工艺难题。
1.抽油杆起下工艺
由环形防喷器、卡瓦、半封闸门、全封闸门来完成抽油杆的起下。正常作业时由环形防喷器密封环空起下抽油杆，半封闸门用于起下抽油杆时紧急关井及辅助更换环形防喷器，卡瓦用于防止抽油杆上窜，全封闸门用于起完抽油杆后关井。
2.油管起下工艺
由卡瓦、全封闸板、半封闸板、圆筒密封装置来完成油管的起下。正常作业时由圆筒密封装置密封环空起下油管，当需要人员接卸管柱时再关闭半封闸板，增加人员作业的安全性，半封闸板还用于起下油管时紧急关井及辅助更换圆筒密封装置，卡瓦用于防止油管上窜，全封闸板用于起完油管后关井。
3.管内封堵工艺
管内封堵采取四级控制技术：
第一级：井下有井下开关的控制。起抽油杆时通过上提柱塞来关闭井下开关，完成管内封堵。既免除了堵塞器的下入工作，又免除了抽油杆的防喷作业。
第二级：井下无井下开关或失效的控制。通过下入任意位置堵塞器完成管内封堵。这种堵塞器既可采用钢丝绳下入，又可采用抽油杆下入，增强适应复杂井况的能力。
第三级：井下无封堵或封堵未到位的控制。采用井口卡瓦、全封闸板、圆筒密封的组合完成控制作业。这种特种工艺保证了一些特殊管柱的不压井起下。
第四级：封堵失败的应急控制。抢装悬塞，完成管内封堵，等待进一步处理。如果井口温度超过60℃，无法完成抢装旋塞，使用剪切闸板，剪断管柱，实施关井。
4.防H2S工艺
由于高温作用，高温生产井不可避免要次生H2S气体，所以需要采取一定的防范措施。和井筒直接接觸的所有零部件采用耐H2S材料，同时利用带自封的闸板防喷装置防H2S的特殊功能：利用自封皮碗和半封闸板之间的环形空间，通过循环水形成一个水流隔层，从而隔离、稀释和携带H2S，保证井口作业人员不受H2S的伤害。
5.管柱降温工艺
管柱降温采取两步冷却，第一步，利用连续油管下入堵塞器，完成封堵后，在管内建立循环进行降温;第二步，起管柱时，利用自封皮碗和半封闸板之间的环形空间，通过循环水在油管外进行循环降温。
三、高温生产井不压井作业设备研制
经设计，高温生产井不压井作业设备包括：生产井井口防喷装置、高温生产井抽油杆起下防喷器、管内封堵装置（井下开关和堵塞器）、其它辅助装置等。
1.生产井井口防喷装置
生产井井口防喷装置用于在不压井作业过程中密封油管、套管间的环形空间，由自封皮碗、半封闸板、全封闸板、卡瓦和水循环接口等部分构成。自封皮碗的额定压力为3MPa，耐温200℃;半封和全封闸板防喷装置的额定工作压力为14MPa，公称通径为Φ180mm，耐温200℃。采用氟橡胶作为密封材料。
2.高温生产井抽油杆起下防喷器
高温生产井抽油杆起下防喷器用于起下抽油杆时密封抽油杆与油管间的环空。该装置采用分体式设计，环形防喷器用于完成抽油杆的动密封，卡瓦用于防上顶，全封半封闸阀实现了防喷封井作用。半封、全封闸门设置在井口上，保证了设备安装的安全、方便。工作压力14MP，适用温度≤200℃。
3.管内封堵装置
管内封堵装置包括井下开关和管内堵塞器。井下开关是蒸汽驱生产井专用的管内封堵装置，安装在抽油泵的上方，通过泵柱塞起下自动完成开启和关闭油管通道。管内堵塞器是一种通用的管内封堵装置，用于井下开关失效时封堵管内通道的，是一种靠卡瓦支撑、上提中心管坐封、上提打捞头解封、压缩胶筒密封的管内堵塞装置。
4.现场试验
根据方案设计及研制设备，进行现场试验，包括：起下抽油杆试验、油管堵塞试验、起下泵管柱试验。
试验井深1451m，试验时最高温度60℃，最高套压1MPa，顺利完成了一口井的不压井检泵试验，避免了压井作业对井下温场、油层的破坏。
该井共起下抽油杆322根，起下油管292根，装置的性能良好，满足施工要求。
四、结论
高温生产井不压井作业技术解决了生产井不压井作业中的所有技术难题，满足现场生产井井口压力<3MPa、井口温度<150℃的技术要求。采取防喷为主、可控不压井作业的原则进行设计，除了具有保护井下温场、减小油层污染、节约资源、提高开采率等优点外，还具有简单实用、降低作业成本、提高作业效率等优点。
参考文献：
[1]路阳.不压井修井作业装备发展现状浅析[J].化学工程与装备，2017，8（8）：113-114.
[2]崔彦立.不压井作业技术发展发现探讨[J].吐哈油气，2005，10（4）：326-330.
[3]李士铭.不压井作业配套工艺技术研究与应用[J].企业技术开发，2014，33（27）：54-55.
[4]王炜.不压井作业装置技术现状与应用分析[J].石油机械，2014，42（10）：86-89.
[5]艾洪参.抽油机井不压井防喷管柱的研究与应用[J].石油机械，2018，46（12）：83-87.
[6]张康卫，袁龙，彭军.可控不压井作业技术研究与应用[J].能源科技，2012，34：119-121.
（中石油辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010）