不压井作业技术简介1

1、不 压 井 作 业技 术 简 介北京托普威尔石油技术服务有限公司TOP WELL SERVICES INC.目 录一、前言（2）二、不压井技术简介（3）1、概念和意义 （3）2、国外现状 （4）3、国内现状 （6）4、国内市场需求 （6）5、公司简介 （8）三、应用实例 （11）1、大港油田 （11）2、长庆油田 （12）四、结束语（15）一、前言在油田生产过程中，几乎所有的油层在从勘探到开发及后期的维护过程中都会受到不同程度的损害。在中国现有的油气层保护技术中，大都从优化压井液或井筒液方面来尽量减少对油气层的损害，还没有一种技术完全实现真正意义上的油气层保护。但不压井作业技术的引进，为实现真

2、正意义上的油气层保护提供了可能。不压井作业技术是带压条件下进行作业的一种方法，目前这项技术在国外已经得到了广泛应用，且利用率达到了90以上，特别是北美和中东重大油气产区, 为油公司带来了巨大的经济和社会效益。我国在六十年代也开始了不压井作业技术的研究，并获得了一定的研发经验和作业效果，但是，由于当时对不压井作业的认识不足，以及液压元器件制造水平较低等原因，始终没能得以推广。应用不压井作业技术有许多优点，对水井作业前它不需要停注放压，免去常规作业所需压井液及其地面设备的投入，省去了排压井液的费用，无污染保护了环境。它的最大优点还在于它可以保护和维持地层的原始产能，减少酸化，压裂等增产措施的次数，

3、为油气田的长期开发和稳定生产提供良好的基础。这样一方面可为油公司节约大量的用于压井的成本，另一方面，由于原始地层得到了很好的保护，油气层的产能会得到相应的提高，从而可以最大限度的利用我们地下的油气资源。二、不压井技术简介1、概念和意义概念不压井作业是在带压环境中由专业技术人员操作特殊设备起下管柱的一种作业方法。目前国外已经广泛应用于欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、测试、酸化、压裂和修井作业中。意义采用不压井作业技术的意义在于：A. 该技术的使用为油气田勘探开发提供了一种新思路：使用传统压井方式，是为了平衡地层压力，防止井喷现象的发生。不压井无法作业，从而难以实现许多地质要求，影

4、响地质分析。不压井技术的应用，可以在带压情况下进行管柱起下，完成各种评价测试和改变工作制度等的作业工序。B. 最大限度保持油气层原始地层状态，正确评价油气藏。压井液进入地层，造成了地层的污染，为后续资料录取、完井作业、试油等环节带来了负面的影响，从而影响到油藏描述的结果，直至影响到采收率。采用不压井作业使产层的物性得以最大的保护，避免了常规开采过程中对新开采的产层造成的破坏，如新开油气孔道的堵塞、泥饼现象造成地层解释错误、水敏性矿物膨胀造成产层物性的下降，从而在进行油层评价时取得准确的数据。C. 最大限度的降低作业风险。压井液在作业过程中受气侵或油侵，降低密度，一方面发生井喷的危险性大，另一方

5、面需要重复压井，工序复杂，费用昂贵。D. 解决了常规压井作业的一些疑难问题。如气井作业中，用压井液压井，一压就漏，不压就喷；低渗气井则很容易压死。还有由于应用不压井作业技术，避免了高压油井中压井泥浆的频繁更换、循环和配套设施的使用，避免了对地面环境的污染，以及可以解决注水井长时间放溢流的难题。E. 避免压井液的使用，防止产层受到污染，从而提高了产能和采收率，从而使产层的开采产量和潜能得以最大的保护。F. 降低勘探开发成本，提高了油气田的生产效率和经济效益：由于作业时不需要进行压井，一是节约了成本费用，二是缩短了作业周期。压井对地层的危害不言而喻，压井液费用亦十分可观，并且作业后还需抽排压井液。

6、而水井作业时，水井停注放压时间长，有时甚至放两三个月或半年，为了保持地层压力场平衡，周边水井也需停注，造成油井减产或停产，对生产影响较大，经济效益低下。G. 保护环境，避免了压井液对地面的污染，符合HSE的要求，具有巨大的社会效益。2、国外现状1929年Herbert C. Otis提出了不压井作业这一思想，并利用一静一动双反向卡瓦组支撑油管，通过钢丝绳和绞车控制油管升降实现。1960 年Cicero C. Brown 发明了液压不压井作业设备用于油管升降，由此，不压井作业机可以成为独立于钻机或修井机的一套完整系统。1981年VC Controlled Pressure Services LT

7、D. 设计出车载液压不压井作业机，此项创新使不压井作业机具有高机动性。四十年来，液压不压井作业机有了很大的改进和发展，应用范围不断扩展。目前，液压不压井作业机的速度、效率、适应性和作业能力及其在油田的应用证实，液压不压井作业机已不再仅仅是用于“灾害服务”而逐渐成为重要的生产工具，并可有效地用于沙漠、丛林和大型修井机难以行驶的拥挤城市。目前不压井设备在国外发展已比较成熟，全液压不压井作业机占主导地位。据统计，制造不压井作业机、提供不压井技术服务或既制造又提供作业服务的公司超过10家。不压井设备应用于陆地和海洋，设备实现了全液压举升，卡瓦和防喷执行机构实现液控远程控制；最高提升力可达2669KN，

8、最大下推力达1157KN；行程多以3m左右为主，最高作业井压可达140Mpa。经过四十多年的发展，目前国外不压井作业范围已经涉及：欠平衡钻井；小井眼钻井、侧钻；带压起下油管、套管或衬管；带压钻水泥塞、桥塞或砂堵；酸化、压裂、打捞和磨铣；挤水泥、打桥塞和报废井作业；带压情况下，故障井口和闸门的更换3、国内现状我国六十年代曾研制过钢丝绳式不压井装置，它利用常规通井机绞车起下管柱，靠自封封井器密封油套环空。这种装置结构简单、便于制造、易于掌握，但有操作程序复杂、劳动强度大、安全性能差等缺点。七十年代末开发出橇装式液压不压井作业装置，可用于井口压力4Mpa的修井作业。尽管获得了较好的研发经验和作业效果

9、，由于当时对不压井作业的认识不足，以及液压元器件制造水平较低等原因，始终没有得以推广。八十年代我国研制出了车载式液压不压井修井机，可用于井口压力不高于6Mpa的不压井修井作业，现已作业60余井次，但由于密封方面的缺陷未能大范围推广应用。2002年我公司自国外引进了国内第一台工作压力在35Mpa的液压式不压井作业机，填补了国内该行业该作业压力的空白。到目前为止，我公司已经在大港油田和长庆油田成功地施工了7口井口压力在1035Mpa的油气水井，取得了用户的高度评价。4、国内市场需求现我国大部分油气田已进入中后期开采阶段，油气井压力逐年降低，而高压井和较高压油气井数的比例不大，现无论是低压井在常规压

10、井作业中防止出现地面环境污染问题，还是中高压井中采用常规压井作业防止压井液污染地层、保持地层压力场、提高生产效益等方面均迫切需要采用不压井作业工艺。总的来讲：1、 古潜山构造的井，宜应用不压井作业技术。由于古潜山的地质构造较为复杂，且在初期的勘探评价阶段对地层的认识程度又相当有限，进行常规勘探时，由于使用了密度较高的压井液，后期进行测井时，由于不是在原始地层状态下进行的，很可能会出现解释错误，甚至错过了油气层，若利用不压井技术进行全过程欠平衡钻井，则会最大限度地保持地层的原始状况，从而大大降低测井解释的失误率，在后续的完井和试油过程中继续使用不压井技术，则可有效的保护油气层。2、 一些低渗透油

11、田适合于采用不压井作业。对于低渗透油田，目前国外的许多油公司都是从揭开产层开始就实行全过程的欠平衡钻井、对后期的完井和修井全过程进行不压井作业，这样就最大限度地保护油层、提高了采收率、减少了对油层进行酸化压裂的施工次数。3、 孔隙裂缝型或显裂缝型储层适合于采用不压井作业。这类储层，钻井、完井或修井液漏失严重、污染地层。且在钻井、完井或修井作业过程中易发生大漏和大喷现象，易发生安全事故、造成破坏地层和环境污染。所以这类油气井更需采用该技术来避免此类问题的发生。4、 注水井的作业施工上，不压井作业有着特殊的优势。采用不压井作业方式与常规作业方式对比：一是大大缩短了修井作业的时间；二是避免污染井场周

12、围的环境，符合HSE要求；三是避免影响注水井周围受益油井的正常生产。所以如果大范围采用不压井作业技术，将会大幅提高注水区块的采收率，为“注水工程”的顺利实施提供了有力的技术保证。5、 气井应尽可能采用不压井作业。因为气井压井作业造成严重的地层污染，从而使气井产能损失20以上，有的气井可能因压井而无法复产。但是不压井作业可以避免任何压井液进入地层，从而真正解决气层保护问题、最大限度地保护产层、延长采收期。综上所述，由于不压井作业技术有其独特的优势，而且在国外是作为一项相当成熟的技术在广泛应用，所以根据目前国内油气田状况，该技术作为一项保护油气层和环保的新技术、新工艺有其广阔的应用空间。5、公司简

13、介我公司是一家中美合资公司，在北京经济技术开发区注册成立。公司致力于石油开采技术的开发、服务、转让、咨询和培训。主营业务为不压井作业的方案设计、现场服务、技术咨询等。公司拥有多年从事油田作业的技术队伍，可向陆上及海上提供作业服务。公司在2002年6月份取得高新技术企业批准证书，在北京经济技术开发区享有优惠政策和优惠的税收政策。我公司自成立之初就为了适应我国油气田当前发展的需要，一直致力于不压井作业技术的推广、应用，并于2002年11月进口了国内第一台车载液压式不压井作业机。近期将与美国最大的不压井技术服务公司CUDD公司合作，共同推动中国不压井事业的发展。CUDD公司拥有成熟的不压井作业技术，

14、处理过各类油气井，并有过作业压力100Mpa以上的工作经历。目前我公司正准备引进CUDD公司先进的不压井作业技术和井控设备，通过合资，利用其经验和技术，来弥补和发展我国不压井作业技术。我公司引进了第一台不压井作业设备后，随着配套技术和设施的不断完善，可对各类探井、气井、油井和注水井进行作业。公司业务简介我公司目前的作业范围（井口关井压力低于35Mpa）可包括：n 带压起下油管；n 新井完井射孔、老井补孔（电缆或油管传输射孔）；n 酸化、压裂；n 带压钻塞、冲砂；n 水井解堵工艺措施；随着我们设施的配套完善和CUDD公司合作的深入，我们的作业范围可以扩展到：n 欠平衡钻井；n 小井眼钻井、侧钻；

15、n 带压情况下，故障井口和闸门的维修更换；n 各种井下落物的处理。公司设备简介我公司购买的不压井作业设备是一种实用的、具有液压举升力和下推力的钻机辅助设备。整个设备制成具备举升和运输能力的撬装，以便于设备的安装和运输。该设备整体组成分为四部分：工作台、举升系统、卡瓦组、防喷器组。该设备有两个液缸，能提供145，000lbskN）的举升力，具有95，000lbskN）的下推力。液缸一次满行程是142()。共有四套卡瓦：两个下推管柱、防止管柱喷出的防顶加压卡瓦，两个进行举升的重力卡瓦。所有卡瓦的通径是7.062（179.38mm. 防喷器组构成为：一个通径7.062（）、工作压力5000psi（3

16、5Mpa）的环形防喷器；两个通径7.062（）、工作压力5000psi（35Mpa）的单闸板防喷器；一个通径7.062（）的放压/平衡四通，该四通两侧各带一个通径1（）的液动旋塞阀，旋塞阀外面有两个手动节流阀。该设备的工作原理是靠修井机、不压井作业辅助机和桥塞或堵塞器的相互配合来实现带压环境下起下管柱作业。管柱内的压力靠桥塞或堵塞器来控制；不压井作业辅助机的防喷器组控制油套环形空间的压力。起下管柱作业过程中，在管柱的自重低于井内压力的上顶力时，用移动防顶加压卡瓦和固定防顶卡瓦控制管柱的起下；起管柱时，通过液压缸、移动防顶加压卡瓦及固定防顶卡瓦三者的配合，给管柱施加一定的控制力，靠液压缸的举升力

17、将井内管柱起出；下管柱时，通过液压缸、移动防顶加压卡瓦及固定防顶卡瓦三者的的配合，并给管柱施加一定的下推力，将管柱下入井内至管柱的自重大于井内压力为止。在管柱的自重高于井内压力的上顶力时，用修井机的提升系统、移动重力卡瓦和固定重力卡瓦进行起下作业。三、应用实例1、大港油田2003年上半年在大港油田成功实施了不压井作业，解决了常规压井作业无法解决的问题，得到了用户的广泛认可，其中：房28-36：注水井，计划补孔合注，放压53天油压从33.8MPa仅放至12Mpa。为避免放压时间过长，以保持地层压力，同时也为了避免或减少周围受益油井损失，决定采用不压井技术作业。在11.5Mpa的带压条件下，应用不

18、压井作业设备，完成了该井的硬探砂面、起油管、下电缆枪补孔、下完井管柱的施工，达到了施工目的；解决了水井因长期放压而无法作业的问题；减少了作业过程中的油层污染；2月1日开井，正注，油压21.5Mpa，套压21Mpa，配注100 m3/d，实注95 m3/d。2、长庆油田2003年下半年在长庆苏里格气田成功地实施了桃5、苏3515、苏3618和苏3318四口气井的不压井更换管柱的作业施工。具体情况如下：施工目的：为了提高气井携液能力，在苏里格气田进行更换油管施工作业，开展（23/8）小油管生产试验。存在问题是井口为上悬挂式，无法在油管内实现封堵后拆卸井口，来安装不压井作业设备。所以经过同油公司技术

19、交流协商，最终决定采用胶塞暂堵法解决这个问题。井况：气井，不含硫，井深3290m3360m，关井压力9Mpa13.5Mpa，原井管柱结构为2 7/8”EUE 和 FOX 油管水力锚Y344-148封隔器2 7/8”EUE 油管节流嘴喇叭口；完井管柱结构为：2 3/8”平式或外加厚油管喇叭口。施工方案：从井口油套分别向井内注入胶液，待液体胶塞封堵气层后（设计胶塞有效期限5小时，胶塞位于气井中上部），地面将原上悬挂式采气井口更换为下悬挂式井口，安装不压井作业设备，采用氮气替液，替出井内液体胶塞，通过井口投放油管桥塞封堵油管及不压井作业机防喷器组控制油套环形空间的压力，在带压环境下起下管柱，完成更换采气管柱的施工作业。施工效果：1、 胶塞封堵法成功地解决了利用不压井作业方式更换上悬挂井口到下悬挂井口的难题，避免了使用常规压井液更换井口对地层的伤害，为油气田增产上产提供了强有力的保证。2、 胶液封堵更换井口法历时时间短，有效地保护了产层。从泵入胶液到更换完井口仅1.5个小时，而胶塞破胶的时间设定在5小时，在胶塞还没有完全破胶时，已经将井口更换完，并采用氮气举升的方式将井内胶液完全举出地面，减少了胶液在井内停留的时间（胶液在井内停留的时间在5小时之内）；另外胶