井下作業技術現狀分析及工藝優化措施

王鵬(中國石油冀東油田分公司井下作業公司生產準備綜合隊，河北 唐山 063200)

0 引言

井下作業技術在油田勘探開發環節得到了普及應用，隨著實用需求變化井下作業技術也不斷優化。近年來，我國井下作業技術水平大幅提升，為提高油田開采質效奠定了堅實基礎；在這一過程中，我國不僅引入國外成熟技術，還不斷加大自主研發力度，雙管齊下推動井下作業技術體系轉型升級。深入分析井下作業技術現狀，有助于明確技術漏洞、缺陷，切實提升工藝優化的可靠性。

1 井下作業技術發展現狀分析

井下作業技術是一種野外生產技術，主要應用于油田勘探開發環節，技術應用以保證油水井正常生產為目標。在實踐中，一線生產單位需要利用井下作業技術，讓油水井恢復正常生產。因此，井下作業內容主要分為以下幾種類型：(1)油水井維修技術；(2)油水井大修技術；(3)油層改造技術；(4)試油技術。從當前情況來看，井下作業技術研發和應用都受到石油企業的高度重視，技術應用環節極為重視規范性和安全性管理；技術發展也隨著油水井開發需求而不斷豐富[1]。為明確井下作業技術的實際發展情況，筆者對井下作業技術類型進行了簡要分析。

1.1 地下修井技術

井下作業技術中，地下修井技術是最為基礎也是最為重要的技術類型，該技術工藝類型眾多，可以為油井順利開采提供根本保障。結合實踐不難發現，修井技術主要被應用在油水井的試注、堵水、油井檢泵、卡鉆事故處理、井下落物打撈、套管損壞修理等多個方面，基于該技術可以較為全面地解決油井的井下維修需求，進而使油井恢復正常生產狀態。在井下作業中，最為常用的修井工藝如下所述。

1.1.1 井下打撈工藝

井下作業環節，常常出現井下落物，會對生產安全造成嚴重威脅。所以，在這一施工過程中，做好落物打撈十分必要，而隨著實踐經驗積累和技術融合，適用于石油井下作業的井下打撈工藝逐步成型。當前，井下打撈工藝主要用于打撈不同類型的落物，管類、桿類、繩類和小件落物都是常見的打撈對象。在實際運用環節，該工藝并未形成特定工作模式，面對不同的打撈需求可采用差異化打撈工具以及打撈技術。實踐中，油井大修施工中最為常用的打撈工具有兩種：(1)錐類，主要分為公錐和母錐；(2)矛類，以滑塊撈矛、接箍撈矛、可退式撈矛為主；此外還可使用后筒類、鉤類、籃類打撈工具作業[2]。應用打撈工藝時，不僅需要明確落物原因和落物影響，還需要考慮打撈工具選用的科學性以及打撈安全性，避免施工井下遇險。

1.1.2 連續油管作業工藝

與常規的油管作業工藝相比，連續油管作業工藝展現出更強的實用性，由低碳合金鋼制作的撓性油管可以纏繞在大直徑卷筒上，具有高強度、高韌性、機動性好、自動性高的特點，可以進一步提升修井質效。在實踐工作，連續油管技術還具有保護油氣儲層、事故率低、方便快捷、作業周期短和經濟性強的優勢。

1.1.3 堵水工藝

井下作業環節，一旦發生油層出水就會讓油田開發質量和安全性下降，因此對于施工人員來說保證堵水質量至關重要。在采用堵水工藝時，一線生產人員必須確定出水層位和出水量，然后基于實際情況選用適宜的堵水方法進行封堵。從現實角度來看，堵水工藝的應用價值在于提高水驅油效率和油田最終采收率，應用中需要實現水的流向和流量控制。在實際作業環節，最為常見的地下修井堵水工藝有兩種：第一種是機械堵水，是一種可基于“封隔器+井下配套工具”實現出水層位卡封的堵水方式。若采用該工藝，則需強調封堵和采油的層位差異，通常是封上采下或封下采上。第二種是化學堵水，與機械堵水相比它的靈活性更強，有選擇性、非選擇性之分。前者是通過向地層擠入無機物(遇水生成沉淀)或高分子聚合物，基于物質的沉淀、膨脹反應實現堵水；而后者則是通過堵塞地層孔道實現堵水，但在堵水過程中沉淀顆粒(堵塞物質)會同時堵住出水孔道和出油孔道。

1.2 油層改造技術

1.2.1 酸化處理

對油層進行酸化處理，可切實達到增產目的，這一油層改造技術的最適宜應用場景為碳酸鹽油層改造。酸化處理工藝的主要原理是通過向油層注入特配酸液恢復底層的滲透率，在注入過程中酸液將會腐蝕井底地層的堵塞物質，當物質溶解以后不僅會使滲透率恢復更能進一步增加地層空隙、油流通道，還能讓油流阻力變小。面對不同的地層類型，酸化處理的方法也存在差異。比如：碳酸鹽地層的酸化處理，需要依托于鹽酸酸液開展，它可以有效溶解裂縫堵塞物以及碳酸鹽地層；砂巖地層的酸化處理，需要依托于土酸處理，這種地層中的砂粒以石英和長巖為主，地層中還包含大量碳酸鹽類膠結物和粘土，所以需要基于“鹽酸+氫氟酸”制成的土酸酸液溶解地層和堵塞物。需要注意的是，酸化處理工藝的應用流程中，排酸是必不可少的工序。無論采用何種酸液進行酸化處理，都需要在酸液注入并與待溶解物質反應后立即排除殘酸和可溶物質。在實踐中，酸化處理工藝的排酸方式主要分為兩類：(1)控制放噴排液(開井自噴時可用)；(2)抽汲排液和混排液(不能自噴時可用)。

1.2.2 壓裂工藝

井下作業是采用的壓裂工藝，是基于水力傳壓劈開油層，并在油層裂縫中加入支撐劑的一種油層改造技術，其主要目的是改造油層，讓油層不閉合，最終達到增產效果。借助于壓裂工藝，低滲透油層可被有效改造，油層堵塞以及油田層間矛盾等問題都得到了妥善解決。運用壓裂工藝時，需要經過走泵、試壓、試擠、壓裂、加砂、替擠等多道工序；其中試壓階段，應按照1.2N～1.5N確定試壓值(N=施工設計最高壓力)，試壓過程為2～3 min。

1.3 試油測試技術

試油測試技術是井下作業技術的另一大分支，該工藝的主要應用目的是確定所試層位有無工業性油氣流。在實踐中，基于試油測試技術，可以獲得所試層位的原始面貌數據，應用試油測試工藝，需基于專業設備和方法，該工藝的應用工序相對繁瑣。其中，通井以及壓井(洗井)最為重要，壓井時可選用灌注法、循環法和擠壓法施工；而后試油測試技術人員還需要保證射孔、下管柱、替噴、誘噴排液、求產、測壓、封閉上返等工序的施工質量。需要注意的是，封閉上返工序中，既可以利用井下封隔器封閉，也可采用注灰、橋封等方式封閉。

2 井下作業技術的工藝優化要求

為保證井下作業質效，推動井下作業技術優化勢在必行。此時，技術人員需要秉承兼容并包、持續學習的理念，結合國內生產經驗做好總結，并積極學習、借鑒先進技術和經驗。井下作業技術優化的根本目標，是提高技術實用性，增強技術服務能力，讓技術水平與我國現階段的井下作業需求相符。從現實角度來看，井下作業技術優化，需要朝著以下方向開展。第一，經濟性。井下作業技術需要進一步加強降本增效，深化成本控制。雖然大部分井下作業技術的有效應用已經讓石油生產成本得到控制，但在保證技術應用水平的基礎上進一步縮減成本十分必要。第二，環保性。目前，井下作業技術應用過程中，特別容易引發地面污染、廢水污染、固體顆粒物污染，有毒氣體和原油泄漏也會對周邊環境造成嚴重危害。為提升井下作業技術服務能力，技術人員需要不斷研發綠色生產技術，切實提高此類技術的環保性。第三，智能性。在井下作業環節，智能生產理念已經得到了廣泛應用，油田開采的自動化、智能化程度不斷提升。對于井下作業技術人員來說，進一步強化井下作業技術的智能性十分必要，這不僅可以保證該技術與現有的油井智能開采系統有效銜接，更能切實提升井下作業技術的實用性。第四，高效性。井下作業技術需要朝著更加便捷、高效的方向發展，技術優化也應該以提高技術應用質效為主。在實際作業環節，井下作業技術人員必須根據井下作業技術發展現狀，找出現有技術的漏洞和缺陷，通過針對性技改實現技術優化。第五，安全性。目前，井下作業技術應用環節依然存在較高的安全風險，會對油田生產質效造成嚴重威脅。井下作業技術優化時，技術人員應該需要從保持安全的角度出發提出快速恢復油井生產力的建議，并且強化井下安全防護、監控、預警等技術的完善和升級。

3 井下作業技術的工藝優化措施

井下生產條件、生產要求不斷變化，石油勘探開采難度也逐漸提升，使得井下作業技術面臨極大的升級壓力。從現實角度來看，不斷推進井下作業技術優化是保證技術實效性的最基本要求。在上述分析中，筆者已經對我國井下作業技術的基本發展情況以及其優化革新需求進行了分析，從中可明確井下作業技術體系的改革和研發方向。在實際作業環節，為切實推動井下作業技術優化，技術人員可采用以下優化措施。

3.1 地下修井工藝優化

井下作業技術優化過程中，優化措施的選擇和應用必須集中在改進修井工藝方面。此時，井下作業技術人員需要全面推進修井工藝革新，通過改進技術方法、更新生產設備、創新工藝類型等多種手段切實增強修井工藝的實用性和適應力。首先，加強修井設備應用管理。井下作業時，修井技術價值的發揮需要以專業設備為依托，設備的實用性越強，越有利于保障修井質效。因此，井下作業技術人員需要通過設備技改、設備創新等方式，豐富井下修井設備類型、提高井下修井設備的使用質效，為提升油井生產水平奠定基礎。在實踐中，需完善修井設備的使用規范，細化使用要求。其次，有效運用綠色施工措施。井下作業技術優化時，技術人員應推進技術模式的綠色化轉型升級。此時，應該以減少環境污染為根本目標實施技術優化，比如：研發套管對接器和控制閥門、研發新型排污處理技術實現綠色修井。此時，也必須推進帶壓作業工藝、連續油管作業工藝以及打撈工藝優化，以免因技術應用而加劇污染。

最后，合理引入先進技術。優化井下作業技術，必須強調新技術與新方法的引進以及融合運用。比如：引入實時監控技術，保證井下生產信息的實時采集和分析；深化信息技術、在線監控技術、遠程操控技術應用，提高井下作業的信息化水平。不僅如此，井下作業技術人員也需要基于特殊結構井的生產要求，改良井下施工工藝，以便增強井下作業的整體先進性。此時，可依托于現有的井下作業技術、井下診斷技術研發特殊工藝井作業技術。

3.2 油層改造工藝優化

在油層改造技術優化方面，最為重要的優化措施是實現壓裂酸化技術的二次開發，井下作業技術人員需要以現有工藝為基礎，結合生產需求，以提高壓裂酸化技術應用實效、實現井下作業降本增效為目標，推動技術的再次開發。實踐中，井下作業技術人員可利用前置液酸液技術代替傳統壓裂酸化技術，為進一步提高油層改造效果奠定基礎；也可以運用酸化液與壓裂液交替注入工藝改造油層，此時必須確保地層巖性不復雜、儲層壓力不高，使用時需嚴格控制酸液規模，保證酸液泵注程序合理。

3.3 試油測試工藝優化

試油測試工藝優化環節，技術人員需要積極推動設備革新和測試方法改良。井下作業過程中，試油測試工作的最主要設備為油水井測試儀器，保證儀器參數合理、性能達標且使用規范是實現有效測試的基礎。為實現技術優化，必須采取以下措施：一方面，必須儀器調試管理，基于現場生產要求調試儀器參數，為試油測試做好充足準備；另一方面，必須深化儀器連接和使用管理，基于科學管理避免測試誤差和返工。同時，為提高試油測試設備的可靠性，技術人員還應該積極引入新型設備。

4 結語

綜上所述，加強井下作業技術研究和創新，是實現油田井下作業模式優化的必經之路，對于石油企業而言深化井下作業技術改革、持續推進井下作業技術優化至關重要。井下作業技術工藝優化需要以提高技術服務能力和充分滿足油田勘探開發需求為根本目標，在未來井下作業技術必將朝著高效化、經濟化、智能化、環?；较蜻M一步發展。