海上油田生产井滑套开关技术分析及安全控制方法

许明亮 李沛亮 姜晓君 杨万涛 陈文恩

摘要：渤海油田生产井的滑套开关任务多由钢丝作业完成，针对其施工复杂且风险大等特点，分析了渤海油田分采井滑套开关技术，介绍了几种安全控制方法，通过现场实际应用，减少了钢丝断裂等井下事故的发生，对于海上油田QHSE管理具有指导意义。

关键词：渤海油田;钢丝作业;开关层;生产滑套;井下事故

0    引言

目前渤海油田总井数3 359口，采油井2 344口，气井32口，注水井881口，水源井63口，回注井39口。对于采油井，分为合采和分采两种，而对于分采井则以电泵侧挂，同时留有测试及作业通道的Y型管柱[1]为主，通过对应开采层位滑套的开关实现井筒与地层通道的建立。针对产液剖面测试结果，在不进行储层改造的前提下，滑套的开关暂时是实现稳油控水的最直接手段。近年来，智能测调管柱发展迅速，但短期内各油田生产井仍以机械滑套为主，通过入井钢丝携带滑套移位工具来实现井下换层。井下状况不确定因素较多，钢丝作业开层后突然涌出的地层压力对钢丝及其工具串势必造成一定的冲顶，因此钢丝打结断裂、工具落井等事故时有发生，给油田生产带来了一定的影响。

1    渤海油田分采管柱結构及滑套种类

1.1    渤海油田分采管柱结构

完井过程中下入的隔离封隔器将地层划分为若干防砂段，产出液由地层经生产滑套进入油管，并由循环滑套进入电泵所在的油套环空，生产堵塞器设置在工作筒内，通过潜油电泵的抽吸实现人工举升。此种具有Y接头的管柱结构（图1），实现了钢丝作业对生产滑套的开关换层，满足了生产测井、增产措施及精细化开采要求。

1.2    渤海油田常用滑套的种类

此类机械滑套（表1）均为窗式开关结构，由带流通孔的滑套内衬套与对应开孔滑套本体的相对移动位置关系，实现其与外界的连通与关闭[2]，此井下开关过程由钢丝作业实现。

2    滑套开关技术分析

2.1    滑套移位工具的种类

滑套移位工具分为非选择型（图2）和可选择型（图3）两种，核心结构在于开关弹性爪，具有与滑套内衬套配合的推动台阶，其内部有膨胀式弹簧。非选择型移位工具根据井下滑套的型号，可双向接于钢丝工具串之下，弹性爪处于张开状态入井，可将井内滑套依次顺序打开，一旦滑套内衬套无法移动，则通过钢丝作业的震击动作切断上保持套内的安全销，弹性爪闭合，达到与滑套内衬套分离的效果。可选择型移位工具区别在于其锁定机构可以将弹性爪在下井前关闭，使整体结构外径变小，可选择性地通过井下滑套;到达目标滑套以下位置上提，锁键在对应滑套底部缩颈位置遇阻，锁键缩回，弹性爪张开，通过向下震击可将滑套内衬套向下推动。

2.2    钢丝作业开关滑套工具串的连接

钢丝开关滑套常用工具串由绳帽、加重杆、链式震击器、滑套移位工具组成，作业前需通井及时判断井况，以便对工具串的材质、重量、配接长度等及时进行调整，必要时可考虑清洁井筒[3]。同时对下井工具悬重的阶段性测试，可第一时间识别入井钢丝工具串的完整性。

3    安全控制方法

（1）打平衡压法：开滑套前向井内正挤水打背压，正挤压力高于井口压力2～5 MPa，可根据现场实际情况调整挤注压力范围，一旦滑套突然被钢丝作业打开，地层压力可被井筒压力平衡;

（2）防上顶工具安装法：在钢丝工具串顶部安装防上顶工具，其受加重杆自重而使支撑臂处于收缩状态，当地层压力冲顶造成工具串失重时，防上顶工具支撑臂张开而使其固定在油管内壁上，达到工具串无法继续上移的效果，避免了冲顶;

（3）底部配重法：在滑套移位工具底部接配重杆，增加工具串总成的浮重力，降低工具串上顶缠绕钢丝导致断裂的风险;

（4）井口压力观察法：通过控制钢丝作业震击滑套内衬套的力度及频率，密切观察井口压力的变化情况，分阶段将滑套打开，当井口压力出现变化时暂停震击，待井口压力稳定且平衡井筒后，再将滑套完全打开;

（5）上接震击器辅助法：在防上顶工具上面接液压震击器，或在原防上顶工具顶部改造安装一杆式震击器（震击杆），一旦防上顶工具支撑臂卡在油管内壁无法闭合，即可通过向上的微震击实现解卡。

4    结论

（1）施工前及时识别管柱结构，针对井下滑套的状态、型号、尺寸及开关方向，合理选择移位工具，可以有效减少作业趟次，提高作业时效，降低作业成本及施工风险。

（2）应提前了解目标井井史及对应开关层位的生产动用情况，识别层内能量储集状态。若对地层压力认识不明，可通过打平衡压、配重、接防上顶工具等安全防控措施的综合应用，提升钢丝开关滑套作业的施工质量和安全性。

[参考文献]

[1] 邢四骏，闫化云，张颖，等.渤海某油田“Y”形生产管柱堵塞器腐蚀原因分析[J].全面腐蚀控制，2014（3）：79-83.

[2] 张世甫.滑套使用中若干问题的分析探讨[J].钻采工艺，2002，25（1）：77-79.

[3] 高铁庆.钢丝作业技术在不同井况的应用分析[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（23）：147-148.

收稿日期：2020-05-11

作者简介：许明亮（1984—），男，天津人，工程师，研究方向：海洋石油井下生产测试及增产增注措施。