固定式氣舉閥排水工藝在頁巖氣井的應用

胡尊敬 盧云霄 李勇 張平(中石化勝利石油工程有限公司井下作業公司，山東 東營 257000)

0 引言

固定式氣舉閥下入頁巖氣井中，是靠帶壓作業實現的，氣舉閥首先固定在KPX-103系列固定式工作筒上，工作通再與油管連接，帶壓下到設計位置，就可以進行氣舉采油、氣舉排液、排水采氣、氣舉誘噴、氣舉解堵以及分層注水和分層注氣等注采工藝。該種氣舉閥在油井、分層注水和分層注氣中被廣泛應用，可進行氣舉排液，有助于生產。

1 適用范圍及特點

(1)可以進行氣舉采油、氣舉排液、排水采氣、氣舉誘噴、氣舉解堵以及分層注水和分層注氣等注采工藝；(2)對于目前國內外的油井，有不同的系列選用；(3)部分能耐H2S腐蝕，能適應各種類型的油氣水井；(4)在頁巖氣井、氣舉采油井、分層注水井和分層注氣井中容易實現不壓井作業；(5)安裝氣舉閥、配水器和注氣閥需要多種配套工具；(6)可用于壓裂氣舉排液、酸化排液、氣井排積水等作業；(7)單井工藝設計需要復雜計算，但現場作業要求不高。

2 技術特

2.1 技術特點

(1)在恒溫水浴條件下調試閥的充氣壓力，調試精度高；(2)適用于含H2S和CO2等腐蝕性介質的油井，氣舉閥耐腐蝕性好；(3)打開和關閉主要受注氣壓力控制，操作簡單；(4)設計多種不同規格的閥孔尺寸，用途廣泛。

2.2 技術參數

氣舉閥工作筒技術參數見表1。

表1 氣舉閥工作筒技術參數

3 氣舉排液工具準備

(1)按照設計參數調試氣舉閥，將調試檢驗合格的氣舉閥安裝在工作筒上；(2)查看偏心工作筒、氣舉閥外觀是否完好，氣舉閥與工作筒連接是否牢固可靠，偏心工作筒兩端絲扣是否完好；(3)所有螺紋連接處應嚴格按有關標準擰緊到位；(4)按有關標準對氣舉閥和偏心工作筒的整體試水壓，穩壓40min，不滲漏；(5)工具是否合格證齊全準確。

4 帶壓作業下入氣舉閥施工步驟

(1)關閉PFF-180/105井口大閘門，移除原井安裝的采氣樹；(2)依次安裝防噴器組、井口穩定器、帶壓作業機、操作籃等帶壓作業設備，并進行設備開關、調試；(3)依照施工設計對BHA內堵塞工具、防噴器組、高壓管匯、各級氣舉閥進行試壓、合格；(4)開工驗收后，打開PFF-180/105井口大閘門，依照施工設計進行帶壓作業下完井管柱作業；(5)帶壓下完井管柱作業至施工設計要求的井深、各級氣舉閥至設計深度，坐油管懸掛器并試提測試合格；(6)關閉PFF-180/105井口大閘門，依次移除防噴器組及帶壓作業機等主體設備，安裝采原井氣樹并試壓合格；(7)關閉PFF-180/105井口大閘門，灌入適量的清水，平衡油、套管壓力，打通油管內通道，放噴排液至油氣混合狀，恢復井口，移交甲方。

5 鋼絲作業更換氣舉閥施工步驟

5.1 投撈前準備

(1)檢查投撈車深度儀、指重表，要求指針靈活，顯示準確；(2)核實完井數據，包括管柱結構、氣舉閥完井深度，油管內徑，井斜等數據；(3)觀察油套壓，若油套壓不相等，對套管進行放空、套管氣注入油管或流程，最終油套壓平衡；(4)安裝防噴器組及相應設備，進行設備調試、試壓合格；(5)用與造斜器相同(φ45mm)或稍大外徑尺寸的通井規通井至末級閥深度以下50m，下放速度不大于90m/min，遇阻時不要刻意向下震擊，防止卡規，在遇阻位置多次通井，直至能順利通過。

5.2 盲閥打撈步驟

(1)地面組裝打撈工具串，待工具串進入放噴器后，投撈車深度儀調零；(2)用鋼絲繩將打撈工具串(繩帽-加重桿-機械振擊器-萬向節-造斜工具-打撈工具)下放到井下管柱需打撈的氣舉閥以下約10～20m；(3)緩慢上提打撈工具串，使造斜工具上的導向塊滑入偏心工作筒導向槽內，觀察指重計，在原懸重的基礎上增加30～100kg；(4)下放打撈工具串，觀察指重計是否落零，可證實造斜是否成功，若不造斜，重復步驟(3)，負荷在上次造斜的懸重基礎上繼續增加20～30kg(但不能超過鋼絲設定的最大負荷)；(5)向下振擊2～3次，使打撈工具卡爪抓住氣舉閥投撈頭；(6)快速向上振擊，氣舉閥投撈頭上φ3mm剪切銷被剪斷，氣舉閥解鎖被拉出，繼續向上振擊，剪斷造斜工具上導向塊的剪切銷，打撈工具串連同氣舉閥即可撈出。

5.3 氣舉閥投放步驟

(1)待盲閥打撈成功后，按照撈出的氣舉閥，安裝對應氣舉閥；(2)用鋼絲繩將打撈工具串(繩帽-加重桿-機械振擊器-萬向節-造斜工具-投放工具-氣舉閥)下放到井下管柱需投放的偏心工作筒以下約10～20m；(3)緩慢上提打撈工具串，使造斜工具上的導向塊滑入偏心工作筒導向槽內，觀察指重計，在原懸重的基礎上增加30～100公斤；(4)下放打撈工具串，觀察指重計是否落零，可證實造斜是否成功，若不造斜，重復步驟(3)，負荷在上次造斜的懸重基礎上繼續增加20～30kg(但不能超過鋼絲設定的最大負荷)；(5)下放投入工具串，氣舉閥進入偏心工作筒閥囊孔孔口，向下振擊10次左右，使氣舉閥進入偏心工作筒閥囊孔內，這時氣舉閥投撈頭上滑環通過了偏心工作筒閥囊孔孔口的鎖肩；(6)向上快速振擊，由于氣舉閥上的滑環在偏心工作筒的鎖肩處鎖住了氣舉閥，投放工具上剪切銷被剪斷，氣舉閥與工具串分離，繼續向上振擊，剪斷造斜工具上的導向塊的剪切銷，提出投入工具串；(7)拆卸防噴器組，安裝采氣樹并試壓合格；(8)采用壓縮機反舉復產。

6 施工風險點分析

6.1 氣舉閥工作筒壓力

氣舉閥工作筒額定承壓不足，井口壓力不降，存在漏失或其他風險。1井間斷生產，關井壓力15MPa；2井持續生產，壓力18MPa，靜液柱壓力約1MPa/100m。1井氣舉閥工作筒下入垂深3502m，2井氣舉閥工作筒下入垂深3146m，氣舉閥工作筒盲板額定壓力35MPa，若井筒內液面較高，井筒在氣舉閥工作筒外部施加的壓力將大于氣舉閥工作筒盲板承受的額定壓力，有可能導致氣舉閥工作筒盲板打開，在帶壓作業施工過程中存在泄漏風險。

6.2 氣舉閥工作筒長度

氣舉閥工作筒長度較長，目前不滿足井口壓力10MPa以上下入條件。氣舉閥工作筒本體總長2.0m，上部2-3/8″EU母扣，下部2-3/8″EU公扣，由于油管公扣加厚部分為8cm，下部油管接箍及加厚部分22cm，則累計長度230cm，以川渝地區常用的美式海德瑞HRS-225k作業機為例，上工作防噴器+三通+下工作防噴器之間距離為134cm，倒換閘板起下管柱的距離小于氣舉閥工作筒長度，需考慮下閘板與環形防噴器進行氣體倒換，環形防噴器工作承壓在10MPa以內，1井間斷生產，關井壓力15MPa；2井持續生產，壓力18MPa壓力高于環形防噴器承壓能力起不到密封效果。

6.3 氣舉閥工作筒最大外徑和套管之間空隙

氣舉閥工作筒最大外徑和套管之間空隙較小、外形不規則，在全角變化率較大位置和井口可能遇阻，也可能造成氣舉閥工作筒異常。(1)5-1/2″套管(外徑139.7mm，壁厚12.34mm)，內徑為115.02mm，氣舉閥工作筒約有1.5m長的本體最大外徑均為103mm，環空空間僅余3.51mm，帶壓作業下入氣舉閥工作筒過程中有可能貼著套管內壁，導致遇阻的風險，會造成氣舉閥工作筒本體工作異常，后期打撈盲板和投放氣舉閥不能正常進行。(2)在井口油管頭處，井筒內徑逐漸由大閘閥的內徑180mm/130mm縮小至生產套管的內徑115.02mm，在內徑變小和臺階等作用下，最大偏心外徑78mm的氣舉閥工作筒大于半徑57.5mm的生產套管。因此，氣舉閥工作筒在通過井口油管頭時，偏心部分貼著套管內壁下行，迫使油管偏離居中位置，存在遇阻的風險。(3)氣舉閥工作筒外徑過大，外形不規則，可能造成油管扣密封失效。

7 效果

2016～2017年，氣舉閥排水采氣共應用18口井，啟動壓力平均降低5.0MPa，恢復生產壓差3.1MPa，日增氣13萬方。xxx氣田共應用7口井，布閥1-2級，多應用于集中增壓氣舉；xxx區塊共應用4口井，布閥2-5級，多應用于氮氣氣舉；xxx區塊應用6口井，多應用于增壓氣舉和井間互聯氣舉。氣舉閥氣舉排水采氣井的整體應用效果見表2。

表2 氣舉閥氣舉排水采氣井的整體應用效果

8 結語

氣舉閥排水工藝在頁巖氣井的應用，提高了頁巖氣井的液體返排率，增加了氣井產量，提高氣井的采收率，延長了氣井的生產時長，氣舉排水采氣工藝技術取得了顯著增產效果，已成為氣田開發中后期穩產的核心工藝。