[00148858]高产高压气井采气树更换技术及应用

1、课题来源与背景 塔里木盆地作为“西气东输”的主力气源地,十多年来围绕以克拉2、迪那2、牙哈为代表的国内高压气田高效开发,地层压力高达74-106MPa,产量高达50-450万方/天。 2006年,“西气东输”主力气田的克拉2气田共有采气单井19口,日产气量高达3479万方,凝析油18t,作为日产150万方/天的KL205井采气树出现法兰腐蚀渗漏情况,单井井口隐患严重影响到气田冬季保供生产任务,如何做好采气树安全更换,保护地层,保障气田安全平稳生产是我们急需解决的问题,也是高产高压气井更换采气树技术的由来。 国内技术状况：目前一般都是采用压井的办法更换,但传统压井更换采气树技术存在下列问题,挤压井不能有效保证将井筒气体完全挤入地层,施工作业存在时间长、风险高、耗资大等问题,并且容易引起地层污染,产能降低。显然,传统压井更换采气树技术不能有效地规避风险,不能防止压井液对储层的损害,不能避免复产时污染环境的排放,不能提高换采气树作业效率,经济效益差。 国外技术状况：我们咨询了美国CAMERON公司,该公司提供的设备仅为一套井口背压阀,但是必须在压井的条件下进行施工。 2、技术原理及性能指标 2.1 带压作业更换采气树技术研究 在井深70.99m处设有井下安全阀,它是在井口出现重大故障时自动关井的装置,以防止井喷。但是,它不是截断阀,在关闭状态下允许有一定量的油气泄漏,它只能作为油气井在井口失去控制时的最后一道安全屏障,所以不能仅仅在关闭井下安全阀的状态下换装采气树,而是要在关闭井下安全阀的基础上,将其作为第一道安全屏障,再增加相应的屏障,以确保换装过程的绝对安全。 现有高压气井井口油管挂的通径为φ62-88.9mm,在油管挂处下堵塞器能够顺利下进与取出,换装过程可靠;油管挂本体壁厚,强度大;油管挂内部有BPV扣及密封面,可以采用堵塞器,来阻断井底气流,形成第二道安全屏障。 通过在油管内下入油管堵塞工具是一种用于阻断井内流体压力,使井口压力降为零,保证安全换装井口的井下工具,采用液压座封座卡,机械解封和解卡。工具送达预定位置后,在地面液压系统施加的液压力作用下,卡瓦径向膨胀卡住油管内壁实现锚定,密封胶筒轴径向压缩膨胀实现密封。需要取出工具时,采用机械解封工具实施解除锚定和解封,形成第三道安全屏障。 2.2 更换采气树施工工艺研究; 编写更换采气树施工方案是顺利更换采气树的关键环节,结合单井现状,依据SY/T 5127-2002 井口装置及采油树技术规范、API Spec 6A 井口装置和采油树设备规范、塔里木油田2007年井控实施细则编制详细的施工方案,并在试验场地进行操作模拟演练,确保施工工艺确实可靠。 2.3 油管挂背压阀及送入取出工具研究; 通过背压阀外螺纹与油管挂内的H型BPV螺纹相互啮合,实现背压阀的锚定,再利用背压阀自身内、外密封机构来阻断井下气流。在采气树安装完毕后,通过井口对背压阀上部打压,让背压阀的双向密封阀芯向下移动实现密封,可以对安装部分试压。解封时,以旋合螺纹的方式让取送工具和背压阀连接,在旋合过程顶开背压阀的阀芯,使背压阀上下压力平衡。在取送工具抓牢背压阀后再以机械旋转方式使背压阀外部反旋螺纹退扣,解除背压阀的锚定。 2.4 卡瓦油管堵塞器及送入取出工具研究; 卡瓦采用特殊材料制造和特殊工艺处理,卡瓦牙数、牙距、宽度都通过设计计算和有限元分析,而且在制造完成后需进行模拟试验,试验完成后经过探伤检测才能用于现场施工。设计油管堵塞工具送入和取出装置为液压缸送进方式,油管堵塞工具和液缸在送入和取出时采用机械方式连接为整体,送入和取出安全高效。取送装置设计有压力平衡机构,可以有控制地调节压差,保证工具的送入和取出安全。 3、技术的创造性与先进性 3.1 研制了适用于高产高压气井13Cr油管的堵塞阀和油管挂背压阀及其配套传送工具,有效地隔绝了井内流体,保障了更换采气技术的顺利实施。 本成果主要研制了适应于13Cr油管座封材质的卡瓦堵塞阀和背压阀,承受压差达到70MPa,有效地隔绝了单井井内流体,同时针对抗腐蚀的13Cr材质油管,优化卡瓦材质,在确保座封可靠的同时将油管的伤害降到最低。形成实用新型专利三项。 3.2 形成了高产高压气井更换采气树技术及方案 通过利用研制的堵塞阀、油管挂背压阀,配合井下安全阀形成的三道安全屏障,有效地保障了高产高压气井的顺利实施,形成了一套完整的高产高压气井更换采气树方案和技术。形成发明专利一项,论著1部。 4、应用情况及应用前景预测 研发后成功实施KL205井、KL2-14等多口高产高压气井的采气树,已经形成了一套成熟的高产高压气井采气树更换工艺技术和产品,相比于传统的压井作业更换,累计创造经济效益达到1992.91万元,填补了行业内高产高压气井更换采气树技术的空白,为塔里木油田“西气东输”平稳保供工作提供了保障,对解决国内类似更换采气树技术具有极强的参考和借鉴意义。