多功能修井管匯的設(shè)計(jì)與研究

宋 輝，王衛(wèi)朋，王 洪

（長(zhǎng)慶油田分公司第二采油技術(shù)服務(wù)處，甘肅 慶陽(yáng) 745100）

一、設(shè)計(jì)思路

在倒換正循環(huán)與反循環(huán)流程時(shí)，一般需要3～4名操作工，而且至少需要10～30min，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)管線中的流體會(huì)流出堆積在井口附近，污染環(huán)境造成安全隱患。另外，在進(jìn)行水平井正反沖砂、處理砂堵等特殊工序中，對(duì)倒換管線的時(shí)間有著更高要求，時(shí)間過長(zhǎng)容易造成砂卡等井下作業(yè)事故，甚至造成油水井的報(bào)廢。

針對(duì)這些問題，研制出一種高壓管匯系統(tǒng)，只進(jìn)行一次性的安裝，通過閘閥控制即可在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正、反循環(huán)要求，可以減輕修井員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高修井作業(yè)效率。

目前在石油行業(yè)中，常用的高壓管匯有專用于井控工作當(dāng)中的壓井、節(jié)流管匯，是控制井涌、實(shí)施油氣井壓力控制技術(shù)必要的設(shè)備，但它有體積大、連接繁瑣、操作復(fù)雜、運(yùn)輸不便等缺點(diǎn)，僅常見于鉆井井控當(dāng)中，在修井中無(wú)法使用。通過對(duì)壓井、節(jié)流管匯的改進(jìn)，借鑒其工藝原理，結(jié)合修井作業(yè)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出了一種多功能修井管匯系統(tǒng)，其連接簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、便于運(yùn)輸，適合在修井作業(yè)中進(jìn)行普遍推廣。

二、結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

1.管匯結(jié)構(gòu)

多功能修井管匯主要由高壓閘閥6個(gè)、高壓管線、放噴直嘴、鍛造堵頭以及固定底座構(gòu)成(見圖1)，占地面積約為1m2，重量不超過1t。

2.技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品規(guī)范級(jí)別：PSL2；性能要求級(jí)別：PR1；額定材料級(jí)別：EE；連接形式：API Spec 6A法蘭連接；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：API Spec 16C；額定工作壓力：35MPa；設(shè)計(jì)溫度：-29～121℃；環(huán)境溫度：-5～38℃；公稱通徑：65mm(21/2＂)；抗拉強(qiáng)度σb≥586MPa；屈服強(qiáng)度σs≥414MPa

3.承壓計(jì)算

圖1 多功能修井管匯結(jié)構(gòu)示意圖

管材最大可承受的壓力(MPa)=管材的抗拉強(qiáng)度(MPa)×管材的壁厚(mm)÷管材的內(nèi)徑(mm)=586×5.5÷65=49.6MPa，大于額定工作壓力35MPa。

由此可見，管匯能夠滿足設(shè)計(jì)及施工要求。

4.連接方式

通過活動(dòng)彎頭、硬管線、油壬接頭分別與井口上四通、套管四通、泵車及排污池連接(見圖2)，打開井口與管匯連接一側(cè)的閘閥后，根據(jù)施工目的，開關(guān)管匯相應(yīng)的閘閥即可進(jìn)行施工。

圖2 多功能修井管匯連接示意圖

三、使用方法及適用范圍

1.使用方法

（1）正循環(huán)

連接管線后，打開2#、4#、6#閘閥，關(guān)閉管匯的1#、3#、5#閘閥，即可實(shí)現(xiàn)正循環(huán)洗井，如圖3所示。

圖3 正循環(huán)示意圖

（2）反循環(huán)

連接管線后，打開2#、3#、5#閘閥，關(guān)閉管匯的1#、4#、6#閘閥，即可實(shí)現(xiàn)反循環(huán)洗井，如圖4所示。

圖4 反循環(huán)示意圖

（3）放噴

壓裂施工后，即可實(shí)現(xiàn)壓裂放噴，如圖5所示。

圖5 放噴示意圖

2.適用范圍

（1）酸化

2.耶穌被捕后，遭獄卒百般凌辱，受摑臉之恥，死后，劊子手們還分搶了他的衣服；夏瑜在獄中，也受侮辱，被紅眼睛阿義打了耳光，死后，衣服也被剝光。

在酸化施工中一般的工序有試壓—正循環(huán)洗井—正替酸液預(yù)處理—正擠活性水—反洗—正擠酸—反洗，中間至少要連接4次管線，一些大型酸化則需要更多次的倒換流程，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。利用多功能修井管匯則無(wú)需多次拆卸與安裝管線，通過切換閘閥就可實(shí)現(xiàn)流程的轉(zhuǎn)換。

（2）壓裂

壓裂施工完后，只需切換閘閥即可實(shí)現(xiàn)放噴、反洗，而無(wú)需進(jìn)行管線的拆卸與安裝。

另外在壓裂施工中由于操作不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象，在處理砂堵時(shí)采取的方法是反洗，常規(guī)反洗時(shí)要經(jīng)過停泵泄壓后進(jìn)行倒換管線，每次時(shí)間在10min以上，如果倒換管線速度過慢，會(huì)造成大量的砂粒沉積形成砂卡。利用此管匯，可在2min內(nèi)建立起反循環(huán)，以最快的速度進(jìn)行沖砂，有效地防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證井內(nèi)管串的安全。

（3）正反沖砂

正反沖砂法是水平井沖砂的常用方法之一，要求在沖砂過程中快速完成正反流程倒換，倒換時(shí)間過長(zhǎng)被沖起來的砂子會(huì)重新沉淀、形成卡鉆。使用多功能修井管匯可在2min內(nèi)完成切換，有效降低卡鉆事故發(fā)生率。

（4）壓井

在處理井控事故時(shí)，必須要進(jìn)行壓井處理。多功能修井管匯適用于所有的壓井方法，操作人員勿需冒著井噴失控的風(fēng)險(xiǎn)來根據(jù)壓井方案的改變而倒換流程，為快速處置井控風(fēng)險(xiǎn)贏得時(shí)間。

四、結(jié)論

功能修井管匯有以下6大特點(diǎn)：

(1)簡(jiǎn)便。只需一次性連接，無(wú)需在施工過程中進(jìn)行流程倒換。

(2)環(huán)保。在整個(gè)施工過程中，管線始終處于密閉狀態(tài)，不會(huì)因倒換管線而泄露液體、污染環(huán)境。

(3)安全。減少井口操作時(shí)間，有效降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

(4)高效。正反循環(huán)切換只需2min，提高了工作效率。

(5)保險(xiǎn)。大幅度縮短倒換管線時(shí)間，提高了酸化、壓裂、正反沖砂等特殊工藝的保險(xiǎn)系數(shù)。

(6)節(jié)約。安裝管匯后，施工中井口閘閥始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，可防止頻繁開關(guān)而造成的損壞，延長(zhǎng)井口閘閥的使用壽命，節(jié)約其成本。

因此，多功能修井管匯能夠在滿足施工需要的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)快捷、環(huán)保、安全需求，降低修井作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度和減作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高作業(yè)效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。