不壓井作業(yè)技術簡介1

1、不 壓 井 作 業(yè)技 術 簡 介北京托普威爾石油技術服務有限公司TOP WELL SERVICES INC.目 錄一、前言（2）二、不壓井技術簡介（3）1、概念和意義 （3）2、國外現(xiàn)狀 （4）3、國內(nèi)現(xiàn)狀 （6）4、國內(nèi)市場需求 （6）5、公司簡介 （8）三、應用實例 （11）1、大港油田 （11）2、長慶油田 （12）四、結束語（15）一、前言在油田生產(chǎn)過程中，幾乎所有的油層在從勘探到開發(fā)及后期的維護過程中都會受到不同程度的損害。在中國現(xiàn)有的油氣層保護技術中，大都從優(yōu)化壓井液或井筒液方面來盡量減少對油氣層的損害，還沒有一種技術完全實現(xiàn)真正意義上的油氣層保護。但不壓井作業(yè)技術的引進，為實現(xiàn)真

2、正意義上的油氣層保護提供了可能。不壓井作業(yè)技術是帶壓條件下進行作業(yè)的一種方法，目前這項技術在國外已經(jīng)得到了廣泛應用，且利用率達到了90以上，特別是北美和中東重大油氣產(chǎn)區(qū), 為油公司帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益。我國在六十年代也開始了不壓井作業(yè)技術的研究，并獲得了一定的研發(fā)經(jīng)驗和作業(yè)效果，但是，由于當時對不壓井作業(yè)的認識不足，以及液壓元器件制造水平較低等原因，始終沒能得以推廣。應用不壓井作業(yè)技術有許多優(yōu)點，對水井作業(yè)前它不需要停注放壓，免去常規(guī)作業(yè)所需壓井液及其地面設備的投入，省去了排壓井液的費用，無污染保護了環(huán)境。它的最大優(yōu)點還在于它可以保護和維持地層的原始產(chǎn)能，減少酸化，壓裂等增產(chǎn)措施的次數(shù)，

3、為油氣田的長期開發(fā)和穩(wěn)定生產(chǎn)提供良好的基礎。這樣一方面可為油公司節(jié)約大量的用于壓井的成本，另一方面，由于原始地層得到了很好的保護，油氣層的產(chǎn)能會得到相應的提高，從而可以最大限度的利用我們地下的油氣資源。二、不壓井技術簡介1、概念和意義概念不壓井作業(yè)是在帶壓環(huán)境中由專業(yè)技術人員操作特殊設備起下管柱的一種作業(yè)方法。目前國外已經(jīng)廣泛應用于欠平衡鉆井、側鉆、小井眼鉆井、完井、射孔、試油、測試、酸化、壓裂和修井作業(yè)中。意義采用不壓井作業(yè)技術的意義在于：A. 該技術的使用為油氣田勘探開發(fā)提供了一種新思路：使用傳統(tǒng)壓井方式，是為了平衡地層壓力，防止井噴現(xiàn)象的發(fā)生。不壓井無法作業(yè)，從而難以實現(xiàn)許多地質要求，影

4、響地質分析。不壓井技術的應用，可以在帶壓情況下進行管柱起下，完成各種評價測試和改變工作制度等的作業(yè)工序。B. 最大限度保持油氣層原始地層狀態(tài)，正確評價油氣藏。壓井液進入地層，造成了地層的污染，為后續(xù)資料錄取、完井作業(yè)、試油等環(huán)節(jié)帶來了負面的影響，從而影響到油藏描述的結果，直至影響到采收率。采用不壓井作業(yè)使產(chǎn)層的物性得以最大的保護，避免了常規(guī)開采過程中對新開采的產(chǎn)層造成的破壞，如新開油氣孔道的堵塞、泥餅現(xiàn)象造成地層解釋錯誤、水敏性礦物膨脹造成產(chǎn)層物性的下降，從而在進行油層評價時取得準確的數(shù)據(jù)。C. 最大限度的降低作業(yè)風險。壓井液在作業(yè)過程中受氣侵或油侵，降低密度，一方面發(fā)生井噴的危險性大，另一方

5、面需要重復壓井，工序復雜，費用昂貴。D. 解決了常規(guī)壓井作業(yè)的一些疑難問題。如氣井作業(yè)中，用壓井液壓井，一壓就漏，不壓就噴；低滲氣井則很容易壓死。還有由于應用不壓井作業(yè)技術，避免了高壓油井中壓井泥漿的頻繁更換、循環(huán)和配套設施的使用，避免了對地面環(huán)境的污染，以及可以解決注水井長時間放溢流的難題。E. 避免壓井液的使用，防止產(chǎn)層受到污染，從而提高了產(chǎn)能和采收率，從而使產(chǎn)層的開采產(chǎn)量和潛能得以最大的保護。F. 降低勘探開發(fā)成本，提高了油氣田的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益：由于作業(yè)時不需要進行壓井，一是節(jié)約了成本費用，二是縮短了作業(yè)周期。壓井對地層的危害不言而喻，壓井液費用亦十分可觀，并且作業(yè)后還需抽排壓井液。

6、而水井作業(yè)時，水井停注放壓時間長，有時甚至放兩三個月或半年，為了保持地層壓力場平衡，周邊水井也需停注，造成油井減產(chǎn)或停產(chǎn)，對生產(chǎn)影響較大，經(jīng)濟效益低下。G. 保護環(huán)境，避免了壓井液對地面的污染，符合HSE的要求，具有巨大的社會效益。2、國外現(xiàn)狀1929年Herbert C. Otis提出了不壓井作業(yè)這一思想，并利用一靜一動雙反向卡瓦組支撐油管，通過鋼絲繩和絞車控制油管升降實現(xiàn)。1960 年Cicero C. Brown 發(fā)明了液壓不壓井作業(yè)設備用于油管升降，由此，不壓井作業(yè)機可以成為獨立于鉆機或修井機的一套完整系統(tǒng)。1981年VC Controlled Pressure Services LT

7、D. 設計出車載液壓不壓井作業(yè)機，此項創(chuàng)新使不壓井作業(yè)機具有高機動性。四十年來，液壓不壓井作業(yè)機有了很大的改進和發(fā)展，應用范圍不斷擴展。目前，液壓不壓井作業(yè)機的速度、效率、適應性和作業(yè)能力及其在油田的應用證實，液壓不壓井作業(yè)機已不再僅僅是用于“災害服務”而逐漸成為重要的生產(chǎn)工具，并可有效地用于沙漠、叢林和大型修井機難以行駛的擁擠城市。目前不壓井設備在國外發(fā)展已比較成熟，全液壓不壓井作業(yè)機占主導地位。據(jù)統(tǒng)計，制造不壓井作業(yè)機、提供不壓井技術服務或既制造又提供作業(yè)服務的公司超過10家。不壓井設備應用于陸地和海洋，設備實現(xiàn)了全液壓舉升，卡瓦和防噴執(zhí)行機構實現(xiàn)液控遠程控制；最高提升力可達2669KN，

8、最大下推力達1157KN；行程多以3m左右為主，最高作業(yè)井壓可達140Mpa。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，目前國外不壓井作業(yè)范圍已經(jīng)涉及：欠平衡鉆井；小井眼鉆井、側鉆；帶壓起下油管、套管或襯管；帶壓鉆水泥塞、橋塞或砂堵；酸化、壓裂、打撈和磨銑；擠水泥、打橋塞和報廢井作業(yè)；帶壓情況下，故障井口和閘門的更換3、國內(nèi)現(xiàn)狀我國六十年代曾研制過鋼絲繩式不壓井裝置，它利用常規(guī)通井機絞車起下管柱，靠自封封井器密封油套環(huán)空。這種裝置結構簡單、便于制造、易于掌握，但有操作程序復雜、勞動強度大、安全性能差等缺點。七十年代末開發(fā)出橇裝式液壓不壓井作業(yè)裝置，可用于井口壓力4Mpa的修井作業(yè)。盡管獲得了較好的研發(fā)經(jīng)驗和作業(yè)效果

9、，由于當時對不壓井作業(yè)的認識不足，以及液壓元器件制造水平較低等原因，始終沒有得以推廣。八十年代我國研制出了車載式液壓不壓井修井機，可用于井口壓力不高于6Mpa的不壓井修井作業(yè)，現(xiàn)已作業(yè)60余井次，但由于密封方面的缺陷未能大范圍推廣應用。2002年我公司自國外引進了國內(nèi)第一臺工作壓力在35Mpa的液壓式不壓井作業(yè)機，填補了國內(nèi)該行業(yè)該作業(yè)壓力的空白。到目前為止，我公司已經(jīng)在大港油田和長慶油田成功地施工了7口井口壓力在1035Mpa的油氣水井，取得了用戶的高度評價。4、國內(nèi)市場需求現(xiàn)我國大部分油氣田已進入中后期開采階段，油氣井壓力逐年降低，而高壓井和較高壓油氣井數(shù)的比例不大，現(xiàn)無論是低壓井在常規(guī)壓

10、井作業(yè)中防止出現(xiàn)地面環(huán)境污染問題，還是中高壓井中采用常規(guī)壓井作業(yè)防止壓井液污染地層、保持地層壓力場、提高生產(chǎn)效益等方面均迫切需要采用不壓井作業(yè)工藝。總的來講：1、 古潛山構造的井，宜應用不壓井作業(yè)技術。由于古潛山的地質構造較為復雜，且在初期的勘探評價階段對地層的認識程度又相當有限，進行常規(guī)勘探時，由于使用了密度較高的壓井液，后期進行測井時，由于不是在原始地層狀態(tài)下進行的，很可能會出現(xiàn)解釋錯誤，甚至錯過了油氣層，若利用不壓井技術進行全過程欠平衡鉆井，則會最大限度地保持地層的原始狀況，從而大大降低測井解釋的失誤率，在后續(xù)的完井和試油過程中繼續(xù)使用不壓井技術，則可有效的保護油氣層。2、 一些低滲透油

11、田適合于采用不壓井作業(yè)。對于低滲透油田，目前國外的許多油公司都是從揭開產(chǎn)層開始就實行全過程的欠平衡鉆井、對后期的完井和修井全過程進行不壓井作業(yè)，這樣就最大限度地保護油層、提高了采收率、減少了對油層進行酸化壓裂的施工次數(shù)。3、 孔隙裂縫型或顯裂縫型儲層適合于采用不壓井作業(yè)。這類儲層，鉆井、完井或修井液漏失嚴重、污染地層。且在鉆井、完井或修井作業(yè)過程中易發(fā)生大漏和大噴現(xiàn)象，易發(fā)生安全事故、造成破壞地層和環(huán)境污染。所以這類油氣井更需采用該技術來避免此類問題的發(fā)生。4、 注水井的作業(yè)施工上，不壓井作業(yè)有著特殊的優(yōu)勢。采用不壓井作業(yè)方式與常規(guī)作業(yè)方式對比：一是大大縮短了修井作業(yè)的時間；二是避免污染井場周

12、圍的環(huán)境，符合HSE要求；三是避免影響注水井周圍受益油井的正常生產(chǎn)。所以如果大范圍采用不壓井作業(yè)技術，將會大幅提高注水區(qū)塊的采收率，為“注水工程”的順利實施提供了有力的技術保證。5、 氣井應盡可能采用不壓井作業(yè)。因為氣井壓井作業(yè)造成嚴重的地層污染，從而使氣井產(chǎn)能損失20以上，有的氣井可能因壓井而無法復產(chǎn)。但是不壓井作業(yè)可以避免任何壓井液進入地層，從而真正解決氣層保護問題、最大限度地保護產(chǎn)層、延長采收期。綜上所述，由于不壓井作業(yè)技術有其獨特的優(yōu)勢，而且在國外是作為一項相當成熟的技術在廣泛應用，所以根據(jù)目前國內(nèi)油氣田狀況，該技術作為一項保護油氣層和環(huán)保的新技術、新工藝有其廣闊的應用空間。5、公司簡

13、介我公司是一家中美合資公司，在北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)注冊成立。公司致力于石油開采技術的開發(fā)、服務、轉讓、咨詢和培訓。主營業(yè)務為不壓井作業(yè)的方案設計、現(xiàn)場服務、技術咨詢等。公司擁有多年從事油田作業(yè)的技術隊伍，可向陸上及海上提供作業(yè)服務。公司在2002年6月份取得高新技術企業(yè)批準證書，在北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)享有優(yōu)惠政策和優(yōu)惠的稅收政策。我公司自成立之初就為了適應我國油氣田當前發(fā)展的需要，一直致力于不壓井作業(yè)技術的推廣、應用，并于2002年11月進口了國內(nèi)第一臺車載液壓式不壓井作業(yè)機。近期將與美國最大的不壓井技術服務公司CUDD公司合作，共同推動中國不壓井事業(yè)的發(fā)展。CUDD公司擁有成熟的不壓井作業(yè)技術，

14、處理過各類油氣井，并有過作業(yè)壓力100Mpa以上的工作經(jīng)歷。目前我公司正準備引進CUDD公司先進的不壓井作業(yè)技術和井控設備，通過合資，利用其經(jīng)驗和技術，來彌補和發(fā)展我國不壓井作業(yè)技術。我公司引進了第一臺不壓井作業(yè)設備后，隨著配套技術和設施的不斷完善，可對各類探井、氣井、油井和注水井進行作業(yè)。公司業(yè)務簡介我公司目前的作業(yè)范圍（井口關井壓力低于35Mpa）可包括：n 帶壓起下油管；n 新井完井射孔、老井補孔（電纜或油管傳輸射孔）；n 酸化、壓裂；n 帶壓鉆塞、沖砂；n 水井解堵工藝措施；隨著我們設施的配套完善和CUDD公司合作的深入，我們的作業(yè)范圍可以擴展到：n 欠平衡鉆井；n 小井眼鉆井、側鉆；

15、n 帶壓情況下，故障井口和閘門的維修更換；n 各種井下落物的處理。公司設備簡介我公司購買的不壓井作業(yè)設備是一種實用的、具有液壓舉升力和下推力的鉆機輔助設備。整個設備制成具備舉升和運輸能力的撬裝，以便于設備的安裝和運輸。該設備整體組成分為四部分：工作臺、舉升系統(tǒng)、卡瓦組、防噴器組。該設備有兩個液缸，能提供145，000lbskN）的舉升力，具有95，000lbskN）的下推力。液缸一次滿行程是142()。共有四套卡瓦：兩個下推管柱、防止管柱噴出的防頂加壓卡瓦，兩個進行舉升的重力卡瓦。所有卡瓦的通徑是7.062（179.38mm. 防噴器組構成為：一個通徑7.062（）、工作壓力5000psi（3

16、5Mpa）的環(huán)形防噴器；兩個通徑7.062（）、工作壓力5000psi（35Mpa）的單閘板防噴器；一個通徑7.062（）的放壓/平衡四通，該四通兩側各帶一個通徑1（）的液動旋塞閥，旋塞閥外面有兩個手動節(jié)流閥。該設備的工作原理是靠修井機、不壓井作業(yè)輔助機和橋塞或堵塞器的相互配合來實現(xiàn)帶壓環(huán)境下起下管柱作業(yè)。管柱內(nèi)的壓力靠橋塞或堵塞器來控制；不壓井作業(yè)輔助機的防噴器組控制油套環(huán)形空間的壓力。起下管柱作業(yè)過程中，在管柱的自重低于井內(nèi)壓力的上頂力時，用移動防頂加壓卡瓦和固定防頂卡瓦控制管柱的起下；起管柱時，通過液壓缸、移動防頂加壓卡瓦及固定防頂卡瓦三者的配合，給管柱施加一定的控制力，靠液壓缸的舉升力

17、將井內(nèi)管柱起出；下管柱時，通過液壓缸、移動防頂加壓卡瓦及固定防頂卡瓦三者的的配合，并給管柱施加一定的下推力，將管柱下入井內(nèi)至管柱的自重大于井內(nèi)壓力為止。在管柱的自重高于井內(nèi)壓力的上頂力時，用修井機的提升系統(tǒng)、移動重力卡瓦和固定重力卡瓦進行起下作業(yè)。三、應用實例1、大港油田2003年上半年在大港油田成功實施了不壓井作業(yè)，解決了常規(guī)壓井作業(yè)無法解決的問題，得到了用戶的廣泛認可，其中：房28-36：注水井，計劃補孔合注，放壓53天油壓從33.8MPa僅放至12Mpa。為避免放壓時間過長，以保持地層壓力，同時也為了避免或減少周圍受益油井損失，決定采用不壓井技術作業(yè)。在11.5Mpa的帶壓條件下，應用不

18、壓井作業(yè)設備，完成了該井的硬探砂面、起油管、下電纜槍補孔、下完井管柱的施工，達到了施工目的；解決了水井因長期放壓而無法作業(yè)的問題；減少了作業(yè)過程中的油層污染；2月1日開井，正注，油壓21.5Mpa，套壓21Mpa，配注100 m3/d，實注95 m3/d。2、長慶油田2003年下半年在長慶蘇里格氣田成功地實施了桃5、蘇3515、蘇3618和蘇3318四口氣井的不壓井更換管柱的作業(yè)施工。具體情況如下：施工目的：為了提高氣井攜液能力，在蘇里格氣田進行更換油管施工作業(yè)，開展（23/8）小油管生產(chǎn)試驗。存在問題是井口為上懸掛式，無法在油管內(nèi)實現(xiàn)封堵后拆卸井口，來安裝不壓井作業(yè)設備。所以經(jīng)過同油公司技術

19、交流協(xié)商，最終決定采用膠塞暫堵法解決這個問題。井況：氣井，不含硫，井深3290m3360m，關井壓力9Mpa13.5Mpa，原井管柱結構為2 7/8”EUE 和 FOX 油管水力錨Y344-148封隔器2 7/8”EUE 油管節(jié)流嘴喇叭口；完井管柱結構為：2 3/8”平式或外加厚油管喇叭口。施工方案：從井口油套分別向井內(nèi)注入膠液，待液體膠塞封堵氣層后（設計膠塞有效期限5小時，膠塞位于氣井中上部），地面將原上懸掛式采氣井口更換為下懸掛式井口，安裝不壓井作業(yè)設備，采用氮氣替液，替出井內(nèi)液體膠塞，通過井口投放油管橋塞封堵油管及不壓井作業(yè)機防噴器組控制油套環(huán)形空間的壓力，在帶壓環(huán)境下起下管柱，完成更換采氣管柱的施工作業(yè)。施工效果：1、 膠塞封堵法成功地解決了利用不壓井作業(yè)方式更換上懸掛井口到下懸掛井口的難題，避免了使用常規(guī)壓井液更換井口對地層的傷害，為油氣田增產(chǎn)上產(chǎn)提供了強有力的保證。2、 膠液封堵更換井口法歷時時間短，有效地保護了產(chǎn)層。從泵入膠液到更換完井口僅1.5個小時，而膠塞破膠的時間設定在5小時，在膠塞還沒有完全破膠時，已經(jīng)將井口更換完，并采用氮氣舉升的方式將井內(nèi)膠液完全舉出地面，減少了膠液在井內(nèi)停留的時間（膠液在井內(nèi)停留的時間在5小時之內(nèi)）；另外膠