小修作業頂驅技術的探究與實踐
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摘 要：小修作業在油田中占據重要位置，在生產實踐過程中，小修作業經常面臨一些技術難題，比如：化學堵水、壓裂等措施后沖砂無進尺，受井深、井斜影響螺桿鉆壓裂砂、鉆灰進尺慢，導致了小修作業成本增加和交井成功率降低。本文從頂驅工藝設備的結構原理、優化改造、操作要領及現場應用，探究小修作業過程中頂驅技術的推廣應用，拓寬小修作業施工范圍，提高小修施工水平和降本增效能力。
關鍵詞：修井作業；小修；壓裂；頂驅技術；鉆磨施工
目前，遼河油田進入開發中后期，油水井數量多、投產時間長，油氣水井“病、老、壞”現象嚴重，對小修作業的需求與日俱增。但是，部分小修工作量中會遇到深井鉆灰、鉆沖壓裂砂、套銑橋塞等施工，常規小修作業已經無法滿足施工需求。
1 問題分析
由于井深地層溫度高，地質結構復雜等原因往往會出現擠注灰的灰面高、化學堵水后產生膠結物、壓裂后壓裂砂膠結嚴重等后果，在傳統方式上是使用螺桿鉆及配套工具解決這些難題。但在實際施工過程中，我們發現螺桿鉆存在以下問題：①螺桿鉆不能保持恒定功率，鉆體易堵塞、鉆壓難以掌控，易發生上部管柱反轉，使水龍帶纏繞于管柱上，不但影響作業效率，還給施工增加許多安全隱患；②螺桿鉆的使用受井深及井內溫度的限制。井深超過3000m、井溫超過120℃。螺桿鉆即失去效力；③螺桿鉆受井眼大小限制，小井眼常規螺桿鉆下不去，小直徑螺桿鉆扭矩過小，強度低，轉子容易脫落，容易發生井下事故，給修井作業帶來困難。
2 措施研究
針對以上問題，開展了修井旋轉作業設備的攻關立項。通過借鑒鉆井頂驅結構和國外修井頂驅的應用情況，確定了液壓傳動無級變速的頂驅工藝設備方案。經過作業現場反復試驗、持續改進，研制出適合小修作業的頂驅設備和配套工具，實現了小修無鉆臺旋轉作業，解決了小修復雜施工難題，并消除了鉆磨作業的安全隱患。
2.1 修井頂驅設備的研制
修井頂驅設備包括傳動系統和液控系統。傳動系統由提升短接、鵝頸管、殼體、中心軸、下接頭、扭矩控制繃繩等組成，動力系統由液壓泵組、高壓軟管、控制臺、電機等組成。工作時，由動力系統帶動傳動系統，驅動油管旋轉，扭矩大小及轉速由液控臺調節，實現小修鉆磨、套銑等旋轉作業。
2.2 頂驅配套工具的研制
頂驅施工過程中根據工序的不同，需要配備相應的井下工具。針對化學堵水及壓裂后沉沙、雜質等致密膠結，研制六棱磨鞋、大水眼刮刀，配合反循環連續沖砂技術，使得化堵、壓裂后沖砂高效安全施工。
2.3 頂驅操作技術要求
①探遇阻最后一根油管（或鉆桿）做好記號，量出方余，起出末根安裝好自封；②連接好液壓管線，吊裝頂驅，現場調試正反轉，要求正反轉和控制手柄一致，連接好反扭矩力臂，符合安全要求；③使用小鉤配合，將固定反扭矩力臂的鋼絲繩穿過力臂孔，拉緊固定反扭矩力臂的鋼絲繩，控制上扣速度，防止反扭矩力臂擺動傷人。上提管柱過程中，專人檢查和送放液壓管線，防止管線等刮碰；④上提管柱并記錄負荷，開泵循環，出口返液正常后下放管柱，加壓為10-30kN，如反扭矩力過大，適當減小鉆壓，操作人員適當調整油門，保證轉速在60-70r/min；⑤鉆完一根后，循環徹底，方可更換單根；⑥鉆銑施工結束后，循環徹底后停泵、泄壓，卸下水龍頭，專人配合將液壓管線盤放整齊，卸掉反扭矩力臂及鋼絲繩，將水龍頭放置到撬上。熄火停止作業。
3 現場實施效果
3.1 鉆壓裂砂
紅34井進行壓裂改造，該井人工井底4813m，套管規范為Ф177.8mm+Ф127mm，壓裂井段為4688-4741.9m，48.2m/5層。由于該井較深，井溫過高，壓裂后產生壓裂砂膠結體，硬度大，采用沖砂措施無效。井深超過3000m后，螺桿鉆則無法發揮作用，故該井選用頂驅設備+Ф90mm刮刀鉆頭進行鉆砂作業，順利地從4651m鉆磨至4810m。
3.2 鉆灰塞
牛100井進行鉆灰塞合采施工，人工井底2913.7m，套管規范為Ф139.7mm，需要鉆開2794.2m處灰塞。初期使用100型的螺桿鉆磨鞋進行鉆灰6h，進尺1.4m，進尺緩慢。后期改用頂驅設備進行鉆灰，鉆壓控制在5～15kN，轉速65轉/分鐘，由2795.6鉆灰至2806m，進尺10.4m，鉆灰僅用5h，比使用螺桿鉆提前15h完成該項工序。通過對比可以明顯發現，頂驅在鉆灰塞施工上比螺桿鈷效率高出3倍多。
4 結論及認識
①使用頂驅鉆磨過程中存在反扭矩，若反扭矩過大，反扭矩繩未繃緊，會發生反扭矩繩纏繞在油管上，同時帶動液壓管線共同纏繞。產生的危害：一是能夠扭斷液壓管線，損壞設備。二是對井口人員造成傷害。針對存在的危害進行分析，采用以下措施可有效控制：一是在鉆銑施工前設定扭矩，保證扭矩可控。二是反扭矩繩采用Ф19mm鋼絲繩，并通過液壓小絞車繃緊。三是司鉆（操作手）在鉆銑過程中嚴格控制鉆壓和轉速，平穩鉆進。四是在頂驅正常工作過程中，人員遠離井口；②鉆銑施工過程中水龍帶墜落傷人。要求水龍帶與與頂驅之間用安全鏈固定，防止水龍帶墜落。
參考文獻：
[1]吳奇.井下作業工程師手冊[M].北京：石油工業出版社，2002.
[2]刁望慶，楊興隆，宋春霞.談井下作業施工質量監督[J].石油工業技術監督，2007（01）.
作者簡介：
閆建文（1984- ），男，本科，研究方向為井下作業技術。
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