小修作业顶驱技术的探究与实践
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摘 要：小修作业在油田中占据重要位置，在生产实践过程中，小修作业经常面临一些技术难题，比如：化学堵水、压裂等措施后冲砂无进尺，受井深、井斜影响螺杆钻压裂砂、钻灰进尺慢，导致了小修作业成本增加和交井成功率降低。本文从顶驱工艺设备的结构原理、优化改造、操作要领及现场应用，探究小修作业过程中顶驱技术的推广应用，拓宽小修作业施工范围，提高小修施工水平和降本增效能力。
关键词：修井作业；小修；压裂；顶驱技术；钻磨施工
目前，辽河油田进入开发中后期，油水井数量多、投产时间长，油气水井“病、老、坏”现象严重，对小修作业的需求与日俱增。但是，部分小修工作量中会遇到深井钻灰、钻冲压裂砂、套铣桥塞等施工，常规小修作业已经无法满足施工需求。
1 问题分析
由于井深地层温度高，地质结构复杂等原因往往会出现挤注灰的灰面高、化学堵水后产生胶结物、压裂后压裂砂胶结严重等后果，在传统方式上是使用螺杆钻及配套工具解决这些难题。但在实际施工过程中，我们发现螺杆钻存在以下问题：①螺杆钻不能保持恒定功率，钻体易堵塞、钻压难以掌控，易发生上部管柱反转，使水龙带缠绕于管柱上，不但影响作业效率，还给施工增加许多安全隐患；②螺杆钻的使用受井深及井内温度的限制。井深超过3000m、井温超过120℃。螺杆钻即失去效力；③螺杆钻受井眼大小限制，小井眼常规螺杆钻下不去，小直径螺杆钻扭矩过小，强度低，转子容易脱落，容易发生井下事故，给修井作业带来困难。
2 措施研究
针对以上问题，开展了修井旋转作业設备的攻关立项。通过借鉴钻井顶驱结构和国外修井顶驱的应用情况，确定了液压传动无级变速的顶驱工艺设备方案。经过作业现场反复试验、持续改进，研制出适合小修作业的顶驱设备和配套工具，实现了小修无钻台旋转作业，解决了小修复杂施工难题，并消除了钻磨作业的安全隐患。
2.1 修井顶驱设备的研制
修井顶驱设备包括传动系统和液控系统。传动系统由提升短接、鹅颈管、壳体、中心轴、下接头、扭矩控制绷绳等组成，动力系统由液压泵组、高压软管、控制台、电机等组成。工作时，由动力系统带动传动系统，驱动油管旋转，扭矩大小及转速由液控台调节，实现小修钻磨、套铣等旋转作业。
2.2 顶驱配套工具的研制
顶驱施工过程中根据工序的不同，需要配备相应的井下工具。针对化学堵水及压裂后沉沙、杂质等致密胶结，研制六棱磨鞋、大水眼刮刀，配合反循环连续冲砂技术，使得化堵、压裂后冲砂高效安全施工。
2.3 顶驱操作技术要求
①探遇阻最后一根油管（或钻杆）做好记号，量出方余，起出末根安装好自封；②连接好液压管线，吊装顶驱，现场调试正反转，要求正反转和控制手柄一致，连接好反扭矩力臂，符合安全要求；③使用小钩配合，将固定反扭矩力臂的钢丝绳穿过力臂孔，拉紧固定反扭矩力臂的钢丝绳，控制上扣速度，防止反扭矩力臂摆动伤人。上提管柱过程中，专人检查和送放液压管线，防止管线等刮碰；④上提管柱并记录负荷，开泵循环，出口返液正常后下放管柱，加压为10-30kN，如反扭矩力过大，适当减小钻压，操作人员适当调整油门，保证转速在60-70r/min；⑤钻完一根后，循环彻底，方可更换单根；⑥钻铣施工结束后，循环彻底后停泵、泄压，卸下水龙头，专人配合将液压管线盘放整齐，卸掉反扭矩力臂及钢丝绳，将水龙头放置到撬上。熄火停止作业。
3 现场实施效果
3.1 钻压裂砂
红34井进行压裂改造，该井人工井底4813m，套管规范为Ф177.8mm+Ф127mm，压裂井段为4688-4741.9m，48.2m/5层。由于该井较深，井温过高，压裂后产生压裂砂胶结体，硬度大，采用冲砂措施无效。井深超过3000m后，螺杆钻则无法发挥作用，故该井选用顶驱设备+Ф90mm刮刀钻头进行钻砂作业，顺利地从4651m钻磨至4810m。
3.2 钻灰塞
牛100井进行钻灰塞合采施工，人工井底2913.7m，套管规范为Ф139.7mm，需要钻开2794.2m处灰塞。初期使用100型的螺杆钻磨鞋进行钻灰6h，进尺1.4m，进尺缓慢。后期改用顶驱设备进行钻灰，钻压控制在5～15kN，转速65转/分钟，由2795.6钻灰至2806m，进尺10.4m，钻灰仅用5h，比使用螺杆钻提前15h完成该项工序。通过对比可以明显发现，顶驱在钻灰塞施工上比螺杆钴效率高出3倍多。
4 结论及认识
①使用顶驱钻磨过程中存在反扭矩，若反扭矩过大，反扭矩绳未绷紧，会发生反扭矩绳缠绕在油管上，同时带动液压管线共同缠绕。产生的危害：一是能够扭断液压管线，损坏设备。二是对井口人员造成伤害。针对存在的危害进行分析，采用以下措施可有效控制：一是在钻铣施工前设定扭矩，保证扭矩可控。二是反扭矩绳采用Ф19mm钢丝绳，并通过液压小绞车绷紧。三是司钻（操作手）在钻铣过程中严格控制钻压和转速，平稳钻进。四是在顶驱正常工作过程中，人员远离井口；②钻铣施工过程中水龙带坠落伤人。要求水龙带与与顶驱之间用安全链固定，防止水龙带坠落。
参考文献：
[1]吴奇.井下作业工程师手册[M].北京：石油工业出版社，2002.
[2]刁望庆，杨兴隆，宋春霞.谈井下作业施工质量监督[J].石油工业技术监督，2007（01）.
作者简介：
闫建文（1984- ），男，本科，研究方向为井下作业技术。
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