张瑞
中国石油天然气股份有限公司冀东油田井下作业公司 063200
摘要：随着油田开发的不断深入，井下技术状况日益复杂，大修工作量逐年增加，其中位于生活区、敏感区域的待大修井越来越多，因井场狭小受设备条件所限，导致这部分井无法及时处理，长期积压待大修。这些井不能及时处理，严重影响注采平衡，部分井区套损加剧，易形成区域套损，影响油田采收率和开发效果。使用顶驱修井技术开展受限井大修施工，可避免拆迁建筑物、改签高压线、维修道路和改造井场。
关键词： 顶驱修井技术；受限井；磨套铣；大修井施工。
1、课题研究背景及意义
随着油田开发的不断深入，井下技术状况日益复杂，配备钻台的常规修井机在修井作业时存在很多问题，大修工作量逐年增加。在修井作业中，低洼井要垫大量土方；对于处于道路、厂房、高压线等敏感区域附近的井，需要封路、拆厂房和高压线等；而压裂作业需转大修的故障井则大幅度增加施工成本。并且，部分井位于生活区、敏感区域，因井场狭小受设备条件所限，导致这部分井无法及时处理，长期积压待大修。这些井不能及时处理，会严重影响单井产能并导致区块注采平衡失衡，影响区块开发方案实施，部分井区套损加剧，易形成区域套损，影响油田采收率和开发效果，对于处于繁华地带的部分井，还存在安全环保风险。
2、修井顶驱的工作原理及结构
顶大修施工主要设备为80T修井机，用小修修井机配套旋转设备开展井场受限井大修施工，则可避免拆迁建筑物、改迁高压线、维修道路和改造井场。目前与小修修井机匹配具备顶部旋转功能设备有钻井顶驱、动力水龙头、修井顶驱。
2.1修井顶驱结构
液压泵站和顶驱两部分构成。液压泵站：提供顶驱运行动力。由电源控制系统、电机、液压泵组、操作控制系统组成。顶驱：具有旋转功能，驱动钻具串旋转。主要由提升短节、壳体、输入系统、平衡扭矩系统、变速装置、输出系统、水龙头鹅颈管及密封装置组成。
2.2修井顶驱工作原理
用电机带动液压油泵，利用液压传动原理，驱动液压马达，带动顶驱内部齿轮系统旋转，采用齿轮啮合传动技术，按负载扭矩的变化自动改变转速，驱动油管或钻杆在井下进行旋转作业，代替水龙头、方钻杆、转盘的作用。并具有软启动、零输出、抗反扭矩、独立循环功能。软启动即通过恒定的调整机构在额定功率范围内，根据负载大小自动调整转速，避免扭矩过大时造成设备损坏。零输出即通过过载保护机构，当顶驱内部超过额定扭矩上限时，顶驱有输入，主轴无输出，防止卡钻带来安全隐患。抗反扭矩即通过内部平衡扭矩齿轮组和外部平衡装置，实现100%消除反转扭矩。独立循环即循环系统与冷却系统各自独立，互补影响，不受循环介质限制，延长使用寿命，方便维修。
3、顶驱修井工艺技术研究
3.1 顶驱修井井控配套技术研究
修井顶驱是一种顶部驱动装置，有液压动力站提供动力，顶驱带动钻具串实现旋转磨铣的功能。顶驱旋转过程中的井控方法与传统管柱起下井控方法不匹配，管柱旋转无法实现油套环型空间动态密封，导致安全环保有极大的隐患。
起下作业时使用SFZ18-14单闸板防喷控制器和自封芯实现油套环形空间密封，而磨铣过程中钻具串旋转，自封芯无法实现油套环形空间动态密封，所以配套引进旋转防喷器。根据套管压力来调整旋转防喷器胶芯的压力，使旋转防喷器密封压力略大于套管压力，达到密封的作用，钻具磨铣过程中旋转，旋转防喷器密封装置跟着钻具一起旋转。
因此本文提供了一套成型的修井顶驱配套的井控方法，有效解决了顶驱磨铣过程中的井控问题，有效控制油套环形空间的溢流和实现了配套的循环介质循环磨铣。
3.2 顶驱修井倒扣切割工艺技术研究
局限于小修修井机提升载荷能力低，采用倒扣切割的方式实现低扭矩低负荷的解卡方式。修井顶驱具有扭矩小、重量轻、转运方便等特点，适用于匹配小修修井机开展大修施工。由于小修修井机提升载荷范围小，遇卡时无法大力拔负解卡，因此本文提供了一种修井顶驱配套倒扣切割方法，有效解决了现有技术中小修修井机管柱遇卡时解卡问题，填补顶驱修井解卡技术的空缺。
3.3顶驱修井磨铣工艺技术研究
使用修井顶驱配套无绷绳修井机开展大修施工可有效解决前期准备费用高、施工费用高、占地面积达导致受限井躺井无法施工的问题。顶驱与常规大修转盘磨铣技术有很大的差异，因此本文提供了一种修井顶驱套铣磨铣工艺技术，用来解决现有技术的空缺。
修井顶驱配套套铣磨铣方法，填补了修井顶驱套铣磨铣的空板，有效利用顶驱的扭矩小、转速高的特点，提高磨铣效率、降低了磨铣造成的次生伤害。在顶驱的现场操作中，根据修井顶驱扭矩小、转速低的特点，本文总结出了不同井况下顶驱的操作经验，实现准确、高效的顶驱修井。
3.5 顶驱修井解卡打捞工艺技术研究
使用修井顶驱配套小修修井机开展井场受限大修井施工，可避免拆迁建筑物、改迁高压线、维修道路和改造井场，有效的节省成本。受限于小修修井机的提升载荷能力，管柱遇卡的解卡方法需要随之改变。为解决这一问题，本文提供了一种修井顶驱解卡打捞工艺技术，实现低扭、低负荷、低风险管柱，此方法对套管次生伤害小，安全有效，填补现有修井顶驱解卡打捞技术空缺，改变传统大修单一的上提拔负荷的解卡方法。
5、结论
顶驱修井技术成功解决了井场受限、环境敏感区的油水井施工难题，是修井技术的突破，有效缓解油田生产中大修井长期积压和大修队伍短缺的矛盾，提高油田开发效果，获得较好的经济效益。2016年6月份集团公司组织专业管理人员在冀东油田参观时，对修井顶驱施工现场井下作业技术及管理模式进行观摩，并以简报的形式向全国各油田进行推广。截止目前已接受新疆油田、华北油田等相关人员的现场调研。应用修井顶驱开展大修工艺技术研究填补了我国顶驱施工的空白，对在石油系统推广顶驱修井具有很好的借鉴及指导意义。
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