關于注采一體管柱倒換井口方式的研究

劉巖 姜全 朱成龍 朱健輝 姜鵬程

摘 ?要：傳統倒換注采一體管柱井口需要7個步驟，操作繁瑣，倒換時間長，井控風險大;現場操作工人倒換井口時會使用管鉗咬住抽油桿的方式來縮短操作時間，但屬于違章操作，安全風險高。全新倒換井口裝置的研究可以大大縮短倒換井口時間，并在倒換過程中實現了油管處于可控狀態，降低了井控風險，提高了操作安全系數。

關鍵詞：注采一體管柱;倒井口;井控;違章;

一、注采一體管柱簡介

稠油是指在油層條件下原油粘度大于50mPa.s、相對密度大于0.92的原油，國外稱之為“重油（heavy oil）”。我國稠油瀝青質含量低，膠質含量高，粘度偏高，相對密度較低。根據我國稠油的特征，將稠油分為三類。在稠油分類時，以原油粘度為第一指標，相對密度作為輔助指標。

注采一體管柱技術，便是為稠油蒸汽吞吐井設計的注氣采油專用配套管柱，可實現一次管柱注氣采油循環生產，縮短了施工周期，節約了勞動力，降低了生產成本，提高了油井產量。

1.1工作原理

注汽作業時，柱塞處于碰泵狀態，柱塞上注汽孔同泵筒上的注汽孔對其聯通，從而使泵上下油管聯通，是熱蒸汽通過注汽孔進入泵筒與外工作筒環形空間，井泵下注入地層。

注蒸汽轉抽時，上提柱塞，柱塞將注汽孔密封，抽油泵可正常抽油。

1.2技術特點

1.2.1可實現一次管柱循環注采

密封覆蓋技術，防止注汽過程中柱塞泵筒結垢，保證抽油泵正常工作;保證注采循環進行。

1.2.2防砂卡、減輕磨損

采用長柱塞、短泵筒結構，防止柱塞泵筒砂卡，減輕磨損。

1.2.3無需泄油器可自動泄油

作業時提出抽油桿柱，即可自動泄油。

1.3注采一體管柱與常規管柱對比分析

1.3.1常規管柱的缺點

（1）工序繁多，生產成本高;

（2）光油管生產，井筒熱損失大，電加熱能耗高;

（3）封隔器隔熱效果較差，不利于套管保護，且易造成卡鉆事故。

1.3.2注采一體管柱的特點

（1）氮氣隔熱優于封隔器隔熱;

（2）具有注汽隔熱及采油保溫的雙重作用;

（3）桿式泵與保溫管匹配，實現了注、采不動管柱;

（4）可不動管柱沖砂;

（5）具備防砂功能。

1.3.3注采一體管柱的缺點

（1）注采一體管柱起抽油桿施工時易造成桿脫事故 ;

（2）注采一體管柱適用于稠油區塊，井內抽油桿多為空心桿，井場出現空心桿密封不嚴的情況;

（3）注采一體管柱為懸掛管柱，倒換井口復雜，井控風險高;

二、現狀分析

稠油，顧名思義，是一種比較粘稠的石油，是因為其瀝青質和膠質含量較高而導致粘度高、密度大，國外一般稱之為重油。稠油狀如黑泥，流動性很差，甚至可以用手抓起，用鐵鏟鏟起，因而開采難度極高。

我國的稠油資源十分豐富，占已探明石油儲量的五分之一，遼河油田的稠油儲量占全油田石油儲量的三分之一。遼河油田于1981年引進了部分國外熱采技術，開始了單井蒸汽吞吐采油工藝技術的試驗：用專用的高溫高壓蒸汽發生器向深部油層注入150以上大氣壓，攝氏350度的高溫高壓蒸汽，降低稠油的粘度，使之容易流動，以便開采。但是，在1600米井上進行蒸汽吞吐熱采，國外尚無先例。

從1981年以來，先在高升油田1600米深井里開展試驗，收到較好的效果，緊接著又開辟了幾個新的試驗區，工藝水平不斷提高，蒸汽吞吐增產效果明顯。蒸汽吞吐前投產48口井，日產油147噸，平均單井日產3噸。蒸汽吞吐后，日產797噸，平均單井日產16.6噸，極大提升了工作效率。遼河油田的科技人員在攻關中，注意把引進技術同我國的實際情況相結合，在有關科研單位和大專院校的協作和配合下，不少單項課題都有所創新，很快使稠油進入工業性開發。

遼河油田的超稠油，密度大、黏度大、膠質瀝青質含量高，臨界流動溫度高達80攝氏度，以其開采難度大著稱于世. 特種油開發公司作為遼河超稠油開發的主要陣地重任在肩，如今特油區塊多數采用的是注采一體管柱結構，減小了修井作業的工作量。然而，在轉注井的施工中倒井口時存在倒井口的方式耗費時間長，井控風險高，安全系數低等缺陷。

2.1傳統倒換井口流程

1、提桿柱至連桿位置;

2、下入桿短接;

3、在桿短接外部套上帶絲扣頭的管短接，裝卡瓦;

4、拆卸采油樹螺栓，上提，座管吊卡;

5、拆卸井變，上提，座桿吊卡;

6、卸掉桿短接;

7、上提，吊下采油樹，起泵。

2.2違章倒換井口流程

1、提桿柱至連桿位置;

2、用管鉗抱死連桿，套入帶絲扣頭的管短接，裝卡瓦;

3、拆卸采油樹螺栓，上提，座管吊卡;

4、拆卸井變，上提，在采油樹下方的連桿上用管鉗抱死;

5、下放采油樹至上方桿吊卡脫離管短接，摘掉桿吊卡;

6、上提，吊下采油樹，起泵。

三、全新倒換井口裝置介紹

3.1裝置結構

本裝置由提升部件、洗井部件、套銑部件三部分組成。

3.2工作原理

3.2.1提升部件

提升部件包括改進提升短接一根、絲扣頭1個、空心桿短接1根，改進提升短接上部為2寸半平式母扣，內部焊接空心桿母扣用于與井口空心桿公扣連接，也可根據井內抽油桿類型安裝合適變扣，空心桿短接長度大于井口高度+懸掛變扣高度即可。操作步驟：1、提桿柱至連桿位置;2、安裝倒換井口裝置;3、拆卸采油樹螺栓，上提，座管吊卡;4、拆卸井變，上提，座桿吊卡;5、卸扣，上提，吊下采油樹，起泵。

3.2.2洗井部件

洗井部件為公活接頭1個，當活塞斷脫在油管內時，由于油管內部被石油填滿，此時起管柱易造成環境污染。安裝倒換井口裝置，將公活接頭安裝在提升短接上部，連接泵車管線即可進行替油操作。

3.2.3套銑部件

套銑部件為油管短接1根（與防噴器閘板匹配），與井內管柱匹配變扣1套。油管短接+變扣長度需短于抽油桿短接。注采一體管柱由于桿式泵的活塞外徑大于井口內徑，所以需要在提出活塞前進行倒換井口操作，當井口倒下后，此時井口處于無控狀態。將倒換井口裝置的絲扣頭卸下換上油管短接，里面連接空心桿短接，套銑時發生井噴，將裝置的空心桿短接連接井口抽油桿上，上提撤掉桿吊卡，下放裝置將管短接與井口管柱相連，上提裝置，撤掉管吊卡，下放至油管短接處，坐上管吊卡，關閉防噴器。

3.2.4全新倒換井口流程

1、提桿柱至連桿位置;

2、安裝倒換井口裝置;

3、拆卸采油樹螺栓，上提，座管吊卡;

4、拆卸井變，上提，座桿吊卡;

5、卸扣，上提，吊下采油樹，起泵。

四、創新項目應用情況

全新倒換井控裝置操作簡便、出現井控風險時，搶裝速度快;全新倒換井控裝置的使用縮減了倒換井口流程，減少了倒換井口時間，降低了工人的勞動強度，降低了井控風險，提高了工作效率，是一種適合現場、方便、實用、安全可靠的新型裝備。

五、技術指標及經濟效益

全新倒換井控裝置的設計可以完全取締現有的倒換井口裝置，不僅節約了勞動力，也大大的降低了員工操作風險及井控風險。總之，無論是勞動力上還是經濟效益上都具有很高的前景。

結束語

創新點：井控安全、縮短施工時間、節約勞動力，操作安全;井控工作室石油勘探開發企業安全工作的重中之重。井控安全意識的培養在井控工作中十分重要。所有從事油氣生產工作的人必須具備井控安全意識。本裝置解決了傳統倒換井口中出現的各種問題尤其是井控安全問題，是一種適合現場、方便、實用、安全可靠的施工裝置。