江苏油田分公司概预算中心 江苏扬州 225009
摘要：随着油田开发的深入，注采工艺技术推陈出新，油田井控风险在生产中日益突出。抽汲作业是试油和措施作业的常规作业工序，抽汲作业时突发的井控风险是长期困扰着井下作业的难题。经过不断探索，成功自主研制出抽汲井口剪切防喷装置，安装在抽汲井口，用于抽汲作业时发生井喷等风险时，及时剪断抽汲钢丝绳并临时关井，防止井喷失控酿成事故。简化抽汲作业井口装置，达成井控安全，减少安全环保生产隐患。迄今投入生产近20个月，确保抽汲作业井控安全，取得较好的安全环保效益。
关键词：抽汲 剪切 钢丝绳 防喷 井控安全
1前言
随着油田开发的深入，探井地层状态变化未知及各区块注水井网的不断完善，地层压力系统变化大，存在局部高压现象。抽汲作业是探勘开发和措施井作业中重要常规作业工序之一，用于排液、诱喷和求产等。目前的抽汲作业井口防喷装置一直不完善，存在较大的井控风险和安全环保隐患，因此抽汲作业井口井控配套设施亟需配置完善。
针对现有抽汲作业井口井控配套存在问题进行研究，研制了抽汲井口剪切防喷装置，既可以在紧急形势下剪切正在抽汲作业的钢丝绳还能带压临时封井，有效确保抽汲作业的井控安全。
2常规抽汲作业井口装置现状分析
2.1常规抽汲作业井口防喷装置现状
抽汲是用通井机作为动力设备，用钢丝绳连接抽汲抽子和加重杆作为抽汲工具，将井筒内液体排出地面的方法。
目前常规抽汲作业井口井控装置主要以闸门、防喷管和抽汲防喷盒形成防喷组合装置，井口安装顺序自下而上依次是采油树上法兰、手动平板闸门、三通、防喷管和抽汲防喷盒。
2.2常规抽汲作业井口防喷工艺存在的问题分析
抽汲井口井控措施是在井口三通上部接一根4米至4.5米长的油管短节当防喷管。装置主要以手动闸门、防喷管和抽汲防喷盒形成防喷组合装置，配置简陋，井控防护能力薄弱。发生井喷等井控风险时将抽汲抽子提出井筒进入防喷管，然后关闭手动闸门关井。
这种配置存在以下几方面的不足：
一是井控防护能力弱。应对突发异常情况的能力严重不足，抽汲作业中途诱发井喷时，由于井内有抽汲钢丝绳及抽汲工具，手动闸门无法完成关井，易发生井喷失控事故；
二是更换抽汲胶皮困难，工作量大。如果从防喷盒出卸开提出抽子更换，需要爬高3m以上，攀爬湿滑的井口安全隐患较高，若卸开防喷管更换抽汲胶皮，需要将防喷管、防喷盒整体拉到地面进行更换，这样操作造成劳动强度大、时间长，操作人员少无法完成，特别在冬天低温油稠等状况下抽子常常被稠油粘在防喷管内无法下放，造成更换抽汲胶皮困难，影响生产时效。
三是井喷失控等状况下，油管内的抽汲工具及钢丝绳不能及时从油管内提出，使事故复杂化，加大后续处理难度。
3抽汲井口剪切防喷系统的研制
3.1研制目的与思路
为了解决抽汲井口防喷问题，简化抽汲防喷配套装置，达到井控安全要求，实现安全、环保、高效抽汲作业目的。经过不断地实践和修正，以剪切闸板防喷器原理为参考，研制一套新型、简便，且具有良好井控防护能力的抽汲井口防护系统。形成剪切与封井为一体的一体化防喷技术。大幅降提高井控防护能力，降低现场操作难度和高度，减轻劳动强度，保障生产安全、环保。
.png)
图1 剪切防喷装置设计图
.png)
图2 剪切防喷装置的设想
3.2抽汲井口剪切防喷系统结构
3.2.1结构组成
按照设计构想，经过多轮次的不断完善和修正，完成了抽汲井口剪切防喷系统研究，主要由井口剪切防喷部分和远程控制部分组成。
井口剪切防喷结构仿照液压剪切闸板防喷器配置，由液压快速接头、油缸、活塞连杆、活塞总成、剪切主板、剪切座、上下接头及本体外壳等组成。
远程控制部分由手动泵提供动力，主要由液压油箱、手动调压手柄、换向阀、液压管线接头和压力表等组成，与防喷盒手动泵类似。
远程动力装置和剪切防喷装置两部分通过两根液压管线连接。
3.2.2 设计参数与特点
主要参数：
剪切防喷额定密封压力：21MPa
手动泵额定工作压力：15MPa
外形尺寸：600×230×155mm
净重：85Kg
接头规范：下接头卡箍连接，上接头为2 7/8TBG母扣
内通径：62mm
远程控制距离：10-15米。
性能特点：
运移安装方便，成本低，操作人员操作手动泵至少距离井口10米以上，使用较安全。
3.3工作原理
手动泵作为动力源，本体是扁平式液压油箱，利用调压操作手柄打压实现动力输出。通过三位一体换向阀调整液压传导方向，阀体配备三个液压接头，分别连接压力表和通过液压管线连接井口剪切防喷装置的剪切关井油缸和开井油缸。
三位一体换向阀分为上位、中位和下位等三个档位。上位为剪切阀开启档，此时右液压油缸处于泄压状态，利用调压手柄给左液压油缸增压，液压推动活塞和剪切主板向剪切闸板座移动，先与下剪切闸板座实现抽汲钢丝绳剪切，继续打压至剪切主板与上、下剪切座重合实现密封，保持档位不变可用于临时封井。换向阀调整至中位，油缸泄压，油缸和液压管路压力归零。调整换向阀至下位，左液压油缸处于泄压状态，右液压油缸开启增压推动活塞带动剪切主板与上下剪切座分离，实现开井。常规开启和关闭闸板的压力仅需1MPa，单人即可轻松操作调压手柄。
4应用情况
该系统装置研制成功后，首先在井控车间进行了试验，采用￠16mm钢丝绳做剪切试验，在两次剪切实验中，平均用时22秒钟完成一次剪切，28秒实现封井，压力分别用4.3MPa和4.1MPa，操作距离12m。
剪切的钢丝绳断头形状规整，无散乱变形，利于实施后续处理方案，避免事故复杂化；密封装置在井控车间试验25MPa稳压合格；符合生产需要。
试验成功后，该装置于2019年4月开始正式投入生产应用，成为抽汲作业井口标准配置。截止到2020年11月，该装置在江苏油田共使用43井次。
5结论
通过研究和持续改进，取得了较好研究成果，解决了长期困扰抽汲作业井控风险难题，降低了环保压力，确保人员施工安全，提升了绿色修井工作的保障，为油田开发提供了又一有力的技术支持。
通过研究和总结，得出以下结论和建议：
（1）抽汲井口剪切防喷系统成功研制与应用，在加强井控防护能力、提升安全环保保障能力、防止杂物落井、提高生产时效、降低劳动强度等方面均取得良好的效果。
（2）填补了江苏油田无可靠抽汲防喷工具的空白。
（3）为扩大该系统装置的应用范围，将继续研究配套用于φ89mm油管以及套管内抽汲的剪切防喷装置。
参考文献
[1]《井下作业技术数据手册》编写组.《井下作业技术数据手册》.北京：石油工业出版社，2000.98～129.
[2]刘秀平.修井作业配套井控装置的研制与应用.石油机械.2005.33（10）：22～23.
[3]《集团公司井控培训教材编写组》.《井下作业井控技术》.石油工业出版社，2008.142～144.
[4]绿色修井技术的研究与应用.油气田环境保护.2003.13.4（15）：16～17.
[5]聂海光,王新河.油气田井下作业修井工程.北京:石油工业出版社,2002.