胡旭光, 董守涛, 王江南

(1中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 2国家能源高含硫气藏开采研发中心 3中国石化集团胜利石油工程有限公司井下作业分公司 4四川蜀渝石油建筑安装工程有限公司)

二十世纪六十年代我国开始带压作业技术研究，进入二十一世纪带压作业需求日益旺盛，装备与技术快速发展，在西南油气田、长庆油田、中石化涪陵页岩气等油气田广泛应用[1-7]。近年来，带压作业主要集中在带压下结构简单的管柱，如在中国石油长宁-威远页岩气区块带压完井中，入井管柱结构为：引鞋+筛管+油管1根+油管内密封工具+设计深度的油管+油管悬挂器；在中石化重庆涪陵页岩气区块带压完井中，入井管柱结构为：喇叭口+筛管+油管内密封工具+XN型工作筒+设计深度的油管+X型工作筒+设计深度的油管+油管悬挂器。其中引鞋(或喇叭口)+筛管长度约为3.1 m，油管内密封工具约为0.28 m，XN型工作筒及X型工作筒长度约为0.3 m，管柱结构简单，下入难度小。喇叭口+筛管+油管内密封工具虽然长度在3.38 m左右，但由于是首先入井的管柱，可关闭井控全封闸板后连接一根油管，直接用绞车下放至井控全封闸板以上，再关闭对应的环空密封装置，即可将此段管柱下入井内。而对于复杂管柱，带压作业施工难度大，目前暂无国内文献提及相关解决方法。以长庆油田X井带压作业为例，分析了带压下复杂管柱中存在的技术难点，提出了对应的解决措施，成功带压下入带有循环滑套、扶正器、封隔器及转换短节的复杂管柱。

一、X井基本情况

X井是长庆油田CO2驱先导试验区的一口重点注气井，前期已累计注入1 200 t CO2，为避免放空造成空气污染以及人员冻伤、窒息等风险，后期注水将CO2气体驱替至地层。注水完成后利用常规修井机解封封隔器，突然出现油套带压的情况，油压为15 MPa，套压为7 MPa，由于井口带压，无法继续进行常规修井作业。为保护储层，避免压井带来的储层伤害、产量下降，拟通过带压作业技术下入完井管柱。需带压下入的完井管柱结构自下而上为：筛管+定压接头+球座+Ø73.02 mm油管×5根+变扣短节+弹性扶正器+封隔器+弹性扶正器+循环滑套+变扣短节+Ø73.02 mm油管若干(根据最终完井深度确定)+变扣短节+双公短节+油管挂。参数见表1,管柱结构见图1。

表1 X井完井管柱参数

图1 完井管柱结构

二、施工难点

1.复杂管柱过长游动卡瓦与固定卡瓦无法倒换

带压下管柱时，通过游动卡瓦与固定卡瓦之间的相互倒换保持管柱时刻处于卡紧状态，防止管柱飞出或“落井”[8-10]。其中游动卡瓦通过带压作业机液缸控制，液缸的最大行程是带压作业机的重要参数，该井使用的气井带压作业机最大液缸行程为3.5 m，为目前国内带压作业机最大液缸行程。

X井复杂管柱结构为：循环滑套+弹性扶正器+封隔器+弹性扶正器+变扣短节+油管外加厚母扣，油管外加厚母扣长度为0.13 m，则复杂管柱总长度为3.95 m，大于带压作业机液缸最大行程。

(1)若采用一把下入的方式，液缸行程不够导致游动卡瓦只能夹在复杂管柱上，而复杂管柱外径均与油管外径不同，卡瓦不能夹持，无法下入复杂管柱。

(2)若采用分段下入的方式，例如将扶正器+封隔器+扶正器+变扣短节+油管外加厚母扣连成一体先行下入，此段管柱总长度为2.8 m，小于液缸行程，采用游动卡瓦可以一把下至环形防喷器上部，但此时此段管柱正好位于固定卡瓦位置，由于固定卡瓦无法夹持非油管外径管柱，在固定卡瓦无法夹持的情况下不能打开游动卡瓦，游动卡瓦与固定卡瓦不能相互倒换，无法下入复杂管柱。

2.复杂管柱过长导致环空压力无法密封

带压作业机通过工作防喷器组实现带压下管柱期间环空压力密封，工作防喷器组从上至下包括环形环空动密封装置、上闸板式环空动密封装置、平衡泄压四通、下闸板式环空动密封装置[11-12]。对于复杂管柱，根据管柱长度不同可采用环形环空动密封装置+下闸板式环空动密封装置开闭倒换下入管柱或上、下闸板式环空动密封装置开闭倒换下入管柱，但实现以上倒换的前提条件是复杂管柱长度小于倒换的腔室高度。以环形环空动密封装置+下闸板式环空动密封装置为例，此高度为环空动密封装置实现动密封的最大高度，考虑各动密封装置法兰高度后最大高度为2.8 m。而复杂管柱长度为3.95 m，将复杂管柱下至下闸板式环空动密封装置以上时，无法关闭环形环空动密封装置，在不关闭环形环空动密封装置的情况下不能打开下闸板式环空动密封装置，进而无法带压下入复杂管柱。

三、解决措施

1.井口组合中配备悬挂法兰

考虑到复杂管柱长度大于液缸最大行程，因此采用分段下入的方式，第一段为：扶正器+封隔器+扶正器+变扣短节+油管外加厚母扣，上紧丝扣后通过送入单根先行下入，此段管柱总长度为2.8 m，小于液缸行程，采用游动卡瓦可以一把下至环形环空动密封装置以上，此时此段管柱正好位于固定卡瓦位置，固定卡瓦不能夹持。采用对角顺序依次顶紧悬挂法兰顶丝，测量顶丝杆外露长度，确保顶丝顶紧后松开游动卡瓦，将游动卡瓦上行至最高位置。悬挂法兰压力等级70MPa，最大悬挂Ø73.02 mm油管重量为54 t。

倒出送入单根后，地面连接第二段：循环滑套+变扣短节+油管，利用绞车吊起第二段与刚入井的第一段对扣，上紧丝扣，此时游动卡瓦可以全部夹持在油管上，关闭游动卡瓦后即可松开悬挂法兰顶丝，继续下管柱作业。

2.调整井控防喷器组合形式

考虑到复杂管柱长度大于工作防喷器组最大高度，在关闭下闸板式环空动密封装置的情况下无法关闭环形环空动密封装置。此时考虑调整井控单闸板防喷器位置，使环形环空动密封装置至上部井控半封防喷器之间的高度大于复杂管柱的长度。调整前井控防喷器组组合从上至下依次为：半封防喷器+半封防喷器+全封防喷器+剪切防喷器，调整后的组合从上至下依次为：剪切防喷器+半封防喷器+全封防喷器+半封防喷器，见图2。

图2 调整前与调整后的防喷器组合形式

采用调整后的防喷器组合形式后，可先关闭工作闸板防喷器组中的下闸板式环空动密封装置，将复杂管柱下至下闸板式环空动密封装置以上，低压关闭环形环空动密封装置，此时环形环空动密封装置关闭在壁厚均匀光滑的循环滑套上，关闭上部井控半封防喷器，打开平衡泄压四通，打开下闸板式环空动密封装置，上部井控半封防喷器与下闸板式环空动密封装置之间的压力通过平衡泄压四通泄掉，打开环形环空动密封装置。此时，游动卡瓦处于关闭状态，液缸下行，将复杂管柱下至环形环空动密封装置以下，关闭环形环空动密封装置，在环形环空动密封装置与上部井控半封防喷器之间打平衡压，打开上部井控半封防喷器，下入复杂管柱并更换上部井控半封防喷器密封件。

四、结论与建议

(1)井口组合配备悬挂法兰后，可通过悬挂法兰与带压作业卡瓦系统的相互倒换，实现管柱重量的转移，从而可以选择性释放卡瓦系统，在井内有管柱的情况下保持卡瓦系统全开，调整液缸位置，变相增加了液缸最大行程，为带压下复杂长管柱必备装置，同样适用于带压起复杂管柱。

(2)在复杂管柱长度大于工作防喷器组腔室高度的情况下，通过调整井控防喷器组合形式，增加防喷器腔室密封高度，依靠井控半封防喷器实现管柱的短暂动密封，解决了复杂管柱过长导致无法实现环空压力密封的难题。

(3)为更好地解决带压下复杂长管柱中动密封腔室高度不足的难题，可根据复杂管柱长度在工作防喷器组之间加入不同高度的升高短节，以满足带压作业中下不同长度复杂管柱的需要。