不压井更换管挂技术在储气库气井维护中的应用

地下储气（油）库工程技术国际研讨会-北京2008210不压井更换管挂技术在储气库气井维护中的应用阳小平王凤田陈俊（北京华油天然气有限责任公司储气库处）摘要：随着储气库气井运行年限的增加，部分采气井口油管挂密封失效，导致井下安全阀无法正常开启，给气井的安全生产带来了严重危害。2007年提出了不压井更换油管挂的构想，经过专家讨论，最终在大张坨储气库库10井油管挂的作业过程中应用，取得了十分理想的效果。这为今后类似作业以及长期困扰储气库管理人员的采气树1#主阀内漏问题提供了解决途径。主题词：储气库；气井；井口装置；油管挂；更换1.引言大张坨储气库于2000年12月正式投入运行，库10井安装哈里伯顿公司生产WELLSTAR井下安全阀，下入深度99.84m，经过测试，能关闭严实，2006年生产发现库10井油管挂失效需要更换。按常规方法是将井压住后更换，一方面会污染产层，降低气井的产能，另一方面，作业周期较长、费用较高。为了避免压井更换油管挂作业，笔者结合库10井的实际情况，提出了关闭井下安全阀以及下入X型堵塞器堵住油管通道、实施不压井更换油管挂的构想。经过专家讨论，最终在大张坨储气库库10井油管挂的作业过程中应用，取得了十分理想的效果。2.技术思路及堵塞器结构（1）技术思路作业前，首先连接井口防喷管。将油套环空中天然气放空，并补充环空保护液，实现油套环空中的“零”天然气；利用井下安全阀的X型座落剖面，钢丝作业将2.813X型堵塞器下入井内并座入安全阀上部的X座落接头，同时关闭安全阀，实现关闭油管内通道的双保险，封堵住生产气层，达到气井更换油管挂作业不压井、不放喷的目的。作业后，实现上、下压力平衡，用打捞器将堵塞器安全捞出，恢复气井生产。（2）堵塞器结构及原理堵塞器由丢手头、卡瓦系统、密封系统、自封启动机构4部分组成。①丢手头：连接X－line下入工具及钢丝，实现送堵塞器至井下安全阀处X型座落接头，送入后脱开堵塞器；②卡瓦系统：卡瓦牙卡入座落接头处键槽，克服工具堵塞后上下压差所产生的上顶力。地下储气（油）库工程技术国际研讨会-北京2008211③密封系统：封闭堵塞器与油管之间的间隙。④自封启动机构：当堵塞器下至预定位置后，产生机械力使密封系统达到预紧力。配套工具包括以下部分：钢丝绞车（带指重计）、钢丝绳帽、加重杆、机械震击器、打捞工具、通井规等专用工具。3.作业过程（1）安装防喷管，试压5000PSI，并检查、保养相关钢丝作业工具。下入2.6″通井规通井至安全阀位置，通井期间下入速度要缓慢，通到目的深度确认畅通无阻后，回收工具到地面。（2）将油管堵塞器自封启动机构调整到合适位置，将丢手头与堵塞工具用特殊销钉连接，钢丝作业，用X－line下入工具将堵塞工具下入至安全阀上座落接头后，通过向下震击使堵塞器锁心锁定，井下堵塞工具在自封启动机构的作用下预封〔图1）。（3）然后向上震击脱手，提出钢丝工具串；（4）用2″SB或JDC投捞工具将堵塞器平衡杆下入井内，并座入堵塞器本体内。在到位前10-20米，做上提、停止操作，并记录上提、停止的拉力值。堵塞器平衡杆到位后进行向下震击脱手，提出钢丝工具串；（5）拆防喷管及钢丝工具串。井口卸放油压和套压，从油套环空补充环空保护液，确认井口压力放空后，进行拆采气树更换油管挂作业；当井口泄压后堵塞器上下压差所产生推力，使第二级高强度密封胶筒工作，达到堵塞油管目的。堵塞器上下压差所产生推力作用在卡瓦系统上，推力越大卡得越紧。（6）安装防喷管及组装钢丝工具串。下入加重杆＋震击器＋2″SB或JDC投捞工具，抓住平衡杆的打捞头（卡瓦牙的顶部），将堵塞器平衡杆捞出；（7）下入加重杆＋震击器＋2.813″GS投捞工具，靠其自重抓住堵塞器的打捞头（卡瓦牙的顶部），向下震击，使打捞工具的心轴向堵塞工具的心轴产生向下作用力，使堵塞器解卡。将堵塞器本体捞出；（8）拆防喷管及钢丝工具串，结束作业。4.关键控制点地下储气（油）库工程技术国际研讨会-北京2008212（1）井下堵塞工具要求用优质合金钢。密封件应使用耐油、高强度，张力较强、耐磨、温度范围适应比较宽的特殊合成橡胶。（2）堵塞工具不能在多井中连续使用，若使用，必须对密封件进行更换，确保密封件合格后方可下井使用，防止作业过程中气体渗漏。（3）在投堵塞器前，要确认安全阀已经完全关闭；（4）在堵塞器下井前要将锁心拉开，使其处于非选择状态，到位后直接坐入安全阀的座落接头内，以防下过头损伤安全阀闸板；（5）由于安全阀位置深度浅，钢丝弹性小，在向上震击时注意控制好震击力，以防将钢丝震断；在投捞堵塞器和平衡杆过程中注意记录上提、下放和震击时的拉力，防止力量过大，将钢丝拉断落井。5.现场应用及经济效益2007年6月，大张坨储气库首次采用不压井技术对库10井的油管挂进行了更换。堵塞器座封均一次成功，目前井口性能良好，井下安全阀能实现正常的开启，保障了库10井乃至整个大张坨储气库的安全生产。与常规压井更换油管挂相比，不压井作业不仅避免了压井液对储层造成污染和伤害，且施工周期短，施工费用低。库10井采用不压井更换油管挂作业，仅用8个小时即完成了工作（储气库压井作业至少需要3天）。不压井作业成本费用低，单口井费用只有常规压井施工作业的28％左右，采用新技术，单井共节约施工费和材料费45万元左右（根据廊坊造价中心测算的价格计算）。6.结论（1）通过库10井现场应用结果表明，不压井更换油管挂的施工技术安全、可靠，有很大的推广价值。（2）与常规的压井施工作业技术相比较，不压井更换油管挂技术不会污染气井的储层，且施工周期短，费用低，可有效节约生产成本。（3）目前地下储气库生产时间增长大多已运行5-7年，井口采气树及其阀门的工作环境恶化，气体的冲蚀、腐蚀，频繁开关加之日洒雨淋，致使部分1#主阀门损坏或内漏，因而需要频繁更换阀门。而不压井更换油管挂的技术可直接用于更换1#主阀。