胡旭光 劉貴義 胡光輝

（1.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，四川 廣漢 618300；2.國家能源高含硫氣藏開采研發(fā)中心，四川 成都 610051）

0 引言

川渝及長慶氣區(qū)部分油氣井開發(fā)較早，許多已進(jìn)入開發(fā)中后期，井口裝置存在隱患的井?dāng)?shù)急劇增加，亟需進(jìn)行治理[1-3]。由于不需壓井、作業(yè)時(shí)間短及安全性高等優(yōu)勢，帶壓鉆孔及冷凍暫堵技術(shù)已成為井口裝置隱患治理的主要技術(shù)，絕大部分隱患井采用其中一種技術(shù)即可成功治理。針對井內(nèi)壓力不明或需建立泄壓通道的隱患井，通常采用帶壓鉆孔技術(shù)進(jìn)行治理，針對井口裝置密封不嚴(yán)、銹蝕嚴(yán)重等需帶壓更換的隱患井，通常采用冷凍暫堵技術(shù)進(jìn)行治理[4-5]。但隨著井口裝置出現(xiàn)隱患的情況越來越復(fù)雜，單獨(dú)采用帶壓鉆孔技術(shù)或冷凍暫堵技術(shù)無法成功治理井口裝置的隱患。以中國石油西南油氣田公司X井為例，該井井口裝置所有閥門均存在內(nèi)漏，采用帶壓鉆孔技術(shù)只能建立泄壓通道卻無法更換井口裝置閥門，采用冷凍暫堵技術(shù)可封堵井筒壓力但缺乏冷凍劑注入通道。針對此種情況，提出了“帶壓鉆孔+冷凍暫堵”綜合治理的技術(shù)思路，通過帶壓鉆孔技術(shù)建立冷凍介質(zhì)注入通道，利用冷凍暫堵技術(shù)實(shí)現(xiàn)井筒與井口裝置間的壓力封隔，從而建立壓力屏障，成功拆除舊井口裝置，更換新井口裝置。該技術(shù)思路的提出與成功應(yīng)用為井口裝置復(fù)雜隱患治理提供了方法，打破了井口裝置隱患治理只能單獨(dú)采用帶壓鉆孔技術(shù)或冷凍暫堵技術(shù)的慣性思維，值得推廣應(yīng)用。

1 X井基本情況

X井是中國石油西南油氣田公司所屬的一口生產(chǎn)井，1975年1月15日完鉆，完鉆井深2 176.35 m，已生產(chǎn)多年。目前井口油壓3.3 MPa，套壓0.8 MPa，H2S含量為0.157 7 g/cm3。井口裝置型號(hào)為KQ65-35（圖1），共有6只閥門，分別為：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)平板閥（投產(chǎn)時(shí)未安裝4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)閥門），其中2號(hào)閥與8號(hào)閥、3號(hào)閥與9號(hào)閥分別通過管線連接。2號(hào)閥與8號(hào)閥連接管線上接有輸氣管線，輸氣管線上安裝有兩只針閥。井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見表1。

圖1 X井井口裝置圖

表1 X井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

該井目前主要情況包括：①1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)及7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)閥目前均為打開狀態(tài)，且存在嚴(yán)重內(nèi)漏，關(guān)閉后無法密封；②由于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)閥無法密封，關(guān)井時(shí)采用關(guān)閉井口一級(jí)、二級(jí)針閥完成，但目前兩只針閥也存在內(nèi)漏情況；③該井站管線由于工作年限較長，存在安全隱患，急需改造，由于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)閥均無法密封，無法隔離該井壓力，導(dǎo)致管線改造無法進(jìn)行；④該井站排污管線發(fā)生滲漏，氣井不能繼續(xù)生產(chǎn)，由于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)閥無法密封，只能通過定期開井，降低井口油壓、套壓，開井泄壓時(shí)需疏散放噴口附近的居民，對周圍居民正常生活造成了不良影響。

2 井口隱患治理難點(diǎn)

1）無法采用帶壓鉆孔技術(shù)更換內(nèi)漏的閥門。常規(guī)隱患井帶壓鉆孔時(shí)可采取關(guān)閉主控閥，在內(nèi)漏的翼閥上帶壓鉆孔，建立泄壓通道后泄掉主控閥與翼閥之間的壓力，更換內(nèi)漏的翼閥。例，圖1中9號(hào)閥處于打開狀態(tài)且存在內(nèi)漏，可關(guān)閉1號(hào)主控閥，通過帶壓鉆孔鉆開9號(hào)閥，泄掉圈閉壓力后更換9號(hào)閥。但前提是1號(hào)主控閥及2號(hào)或8號(hào)、3號(hào)翼閥能正常關(guān)閉，才能在關(guān)閉的閥門外安裝帶壓鉆孔裝置。該井1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)閥關(guān)閉后無法密封，僅通過帶壓鉆孔技術(shù)無法更換井口裝置閥門。

2）無法采用冷凍暫堵技術(shù)更換內(nèi)漏的閥門。常規(guī)隱患井冷凍暫堵時(shí)，在井口閥門以下2～3 m處表層套管外安裝冷凍盒，通過采氣井口最上端主閥或翼閥注入冷凍介質(zhì)，形成冷凍橋塞后更換井口裝置[6-14]。例如圖1中可通過2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)任意一個(gè)閥門注入冷凍介質(zhì)，冷凍介質(zhì)在冷凍盒處形成橋塞，即可泄掉橋塞以上壓力，直接更換新的采氣井口裝置。前提是2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)閥門中至少有一個(gè)能正常密封，才能在閥門外安裝冷凍暫堵裝置，從而建立冷凍介質(zhì)注入通道，但以上閥門均無法密封。因此不能建立冷凍介質(zhì)注入通道，無法通過冷凍暫堵技術(shù)更換井口裝置閥門。

3）無法采用其他技術(shù)更換內(nèi)漏的閥門。如液壓式堵塞器帶壓換閥技術(shù)[15-20]，其技術(shù)原理是在油管或油管頭側(cè)孔內(nèi)下入液壓式封堵器封堵井口，將堵塞器以上井口壓力泄為零后安全更換井口閥門，但該井1號(hào)、7號(hào)主控閥均無法密封。因此不能在7號(hào)主閥上安裝液壓堵塞器投放裝置。鑒于同樣的原因，無法通過連續(xù)油管、鋼絲橋塞或電纜橋塞等技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓力封隔。

3 技術(shù)對策

考慮到冷凍暫堵技術(shù)能根據(jù)需要封堵油套環(huán)空或油管再或兩者同時(shí)封堵，后期只需解凍即可恢復(fù)壓力平衡，不需擔(dān)心常規(guī)堵塞器下入與起出過程中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此建議采用冷凍暫堵方式封隔井內(nèi)壓力。為此，需建立冷凍介質(zhì)注入通道，提出通過帶壓鉆孔技術(shù)形成注入通道的思路。由于井口裝置1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)閥不能密封，無法在閥門上安裝帶壓鉆孔機(jī)，而井口左右兩側(cè)Φ73.02 mm連接管線為最佳鉆孔位置，考慮左側(cè)管線連接有針閥，為方便作業(yè)，選擇在右側(cè)Φ73.02 mm連接管線上進(jìn)行帶壓鉆孔。通過以上分析，提出了帶壓鉆孔建立冷凍介質(zhì)注入通道、冷凍暫堵封堵環(huán)空及油管壓力的工藝措施作為該復(fù)雜井口隱患治理的技術(shù)對策。

3.1 帶壓鉆孔建立冷凍介質(zhì)注入通道

帶壓鉆孔機(jī)安裝位置如圖2所示，根據(jù)Φ73.02 mm連接管線外壁情況確定鉆孔位置，并進(jìn)行清理、打磨。在Φ73.02 mm連接管線外依次安裝密封抱箍、主控球閥。在帶壓鉆孔機(jī)上安裝Φ20 mm的鉆頭，并將帶壓鉆孔機(jī)安裝至主控球閥，打開主控球閥。緩慢送入鉆頭，當(dāng)鉆頭接觸Φ73.02 mm連接管線時(shí)停鉆。緩慢啟動(dòng)帶壓鉆孔機(jī)，平穩(wěn)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆穿Φ73.02 mm連接管線后，壓力表顯示壓力為3.5 MPa。退出鉆頭，關(guān)閉主控球閥，卸掉圈閉壓力，拆除帶壓鉆孔機(jī)及泄壓流程。

圖2 帶壓鉆孔機(jī)安裝示意圖

3.2 冷凍暫堵封堵環(huán)空及油管內(nèi)壓力

通過帶壓鉆孔建立冷凍介質(zhì)通道后，可在主控球閥上連接冷凍暫堵注入管線。若要成功更換所有閥門，需同時(shí)向油套環(huán)空及油管內(nèi)注入冷凍介質(zhì)，同時(shí)封堵油套環(huán)空壓力及油管內(nèi)壓力。冷凍介質(zhì)注入示意圖見圖3。在Φ219 mm套管外安裝冷凍盒，將冷凍介質(zhì)注入管線連接至主控球閥上。向冷凍盒內(nèi)加入冷凍介質(zhì)進(jìn)行預(yù)冷凍作業(yè)。對冷凍介質(zhì)注入管線試壓15 MPa，觀察15 min無壓降。關(guān)閉1號(hào)、2號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)閥-1級(jí)針閥，向Φ139.7 mm套管和Φ73.02 mm油管之間環(huán)空注入冷凍介質(zhì)。待油套環(huán)空內(nèi)冷凍橋塞形成后，開啟1號(hào)、9號(hào)閥，關(guān)閉3號(hào)閥，向Φ73.02 mm油管內(nèi)注入冷凍介質(zhì)，向冷凍盒內(nèi)加入冷凍劑進(jìn)行預(yù)冷凍作業(yè)。泄掉采氣樹內(nèi)圈閉壓力，對油套環(huán)空及油管內(nèi)冷凍橋塞反向試壓10 MPa，觀察15 min無壓降。泄掉冷凍橋塞上部壓力，觀察15 min，壓力不上漲，確認(rèn)暫堵成功。更換1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)閥門，閥門試壓合格，拆除冷凍暫堵設(shè)備，作業(yè)順利結(jié)束。

圖3 冷凍介質(zhì)注入示意圖

4 結(jié)論與建議

1）對于該類沒有冷凍介質(zhì)注入通道的井，可綜合考慮井口裝置結(jié)構(gòu)，通過帶壓鉆管柱或閘閥的方式建立冷凍介質(zhì)注入通道。右側(cè)Φ73.02mm連接管線為最佳鉆孔位置，可同時(shí)滿足向油管及油套環(huán)空注入冷凍劑的要求。

2）對于該類需要通過帶壓鉆孔建立冷凍介質(zhì)通道的井口裝置，冷凍介質(zhì)注入油套環(huán)空及油管后，注入管線內(nèi)將填滿冷凍介質(zhì)，后期冷凍介質(zhì)解凍及排放過程中應(yīng)做好環(huán)保措施，防止暫堵成功后拆除舊井口裝置時(shí)冷凍介質(zhì)落地污染環(huán)境。

3）該井油套環(huán)空內(nèi)冷凍介質(zhì)實(shí)際注入量大于施工設(shè)計(jì)注入量，這是由于采氣樹所有閥門均存在內(nèi)漏，部分冷凍介質(zhì)注入后發(fā)生漏失導(dǎo)致。對于存在內(nèi)漏的井口隱患治理，應(yīng)加大冷凍介質(zhì)注入量，避免冷凍介質(zhì)漏失造成冷凍失敗。

4）“帶壓鉆孔+冷凍暫堵”綜合技術(shù)在X井的成功應(yīng)用為復(fù)雜井口裝置隱患治理提供了新思路，印證了該技術(shù)的可行性，可為類似井口裝置隱患治理提供參考與借鑒。