0 引 言

目前，中海油已开发的海上气田有JZ20-2凝析气田、BZ28-1油气田、平湖油气田、春晓油气田和崖13－1气田等，都已有出水或出黑油的气井，有些出水气井甚至出现井底因积液而引起气井停喷的问题，严重影响了气井的产量和采收率^[1]。近年来国内外在陆地油田进行了大量的小直径管排水采气作业，取得较好效果。

国外小直径管排水采气装置的特点：①配备专用的防喷器等井控设备，确保井筒与作业安全；②按连续管作业机微型化发展的构思，形成了多种形式的注入头结构；③作业装置与井控设备采用集中液压控制，使操作远离井口；④多采用车装，增强机动性和狭小空间作业的安全性；⑤自备长臂液压吊，适应井口作业高度；⑥下入深度和化学剂的注入量可精确控制；⑦装置已进行商业化应用^[2]。国内主要生产单位有江汉机械研究所(简称江汉所)、长江石油机械厂和宝鸡通力鼎新专用汽车有限公司等^{[3, 4]}，但其产品都仅限于陆地应用^{[5, 6]}。 鉴于此，江汉所和中海油能源发展有限公司共同研制了海洋模块化小直径管排水采气装置。

海洋模块化小直径管排水采气装置针对海洋平台气井起下19.05 mm以下的小直径连续管研制，作业深度达3 500 m，注剂泵最大额定压力35 MPa，最大额定排量300 L/h。该装置主要由绞车控制橇、动力橇、辅橇和井口支撑架4部分组成(见图 1)。

图 1 小直径管排水采气装置 Fig.1 Capillary tube unit for water drainage and gas production 1—传动装置；2—动力橇；3—液压系统；4—注剂系统；5—绞车控制橇；6—操作台；7—盘管绞车；8—小直径管；9—导向器；10—注入头；11—注入头井口；12—防喷系统；13—井下工具串；14—电控系统。

图选项

控制系统采用远程液压控制方案，具有数据采集和深度预警功能。与国内同类产品相比，该装置具有模块化程度高、安全性能高、平台适应性强和拆装便捷等优点，不仅能适应海上气田作业对平台吊机和作业面积的特殊限制,而且能够满足井下小直径管的安全作业要求。

安全控制原理与钢丝、电缆作业防喷系统安全控制原理一致，可保证小直径管在井口压力不高于35 MPa时安全作业;安全控制系统由三闸板BOP(可剪切、可半封、可全封)、防喷管和动密封组(动密封35 MPa，静密封70 MPa)等组成，整套系统全部由液压控制。

(1)整机按功能分割成3个橇装模块，实现了整机合理配置与优化；模块化设计，集成化程度高，安装方便；整体防爆，达到船级社国家二级防爆要求；严格按照海上平台特征设计，布局紧凑、功能齐全。

(2)动力系统采用防爆电机驱动,安全性高。

(3)采用滚筒与注入头同步协调控制方式，以注入头为核心的驱动方式；注入头起下力量、速度与方向和夹持、张紧操作协调；滚筒控制下入过程由注入头牵引转动，起升过程受注入头牵制限速；防喷系统远程控制。整个系统采用集成模块设计^[7]。

(4)开发了适应小直径管的夹持机构、传动系统、同步机构、指重机构、导向与吊装结构等^[8]。

(5)防喷密封管采用二级设计，适应压力35 MPa；防喷系统配备三闸板防喷器组和管动密封盒。

(6)接头、单流阀耐高温高压；加重杆选用钨合金材料，锻打和韧性与钢接近，可加工内、外螺纹。

(7)液压自动升降台可升降1 m，既可直接在井口平台安装，也可在井口甲板安装。

(8)深度、速度、载荷和张力实时监测，精度更高。

(1)独立的作业系统无需钻机的支持。

(2)无需动管柱作业和压井，节省作业时间和费用。

(3)模块化设备易于吊装，解决了气田平台吊机小、不能上大型设备的难题；可分体吊装，每个分体质量小于5 t，满足海上所有平台吊机的吊装要求。

(4)防喷系统耐压等级与采气树等级一致，动、静密封相结合，可满足海上所有气井压力等级要求。

(5)整套设备都进行了可靠性、耐腐蚀性和安全性设计，符合海洋施工作业要求。

A井2002年11月产出大量黑油和水，日产气降到8×10⁴ m³左右；目前存在积液现象，日产气量仅为1×10⁴ m³左右。对该井用小直径管排水采气装置进行施工作业，不仅使其在作业期间最高日产气量翻了一番，而且可使泡排液直接注入到积液层中部；攻克了气井连续管排液成本高和难以大规模应用的难题，实现了连续管低成本排液采气；解决了气矿平台普遍吊机小、不能上大型设备的难题，摸索出了普遍适用的气井排液采气新工艺。

根据B井施工设计方案，分别在400、600、800、1 200、1 400和2 800 m深度注入氮气气举排液，观察井口压力逐渐恢复至自喷时压力，继续注入氮气气举2 h后，停止注气。B井恢复自喷，气举排液效果显著。小直径连续管最大下入深度2 800 m，作业设备工作正常；成功举液7.352 m³，说明小直径连续管适用于气举诱喷；注入头尺寸小，能安装到半潜平台井口，实现了小直径管气举诱喷在半潜平台的成功应用。

根据生产分析和积液判断可知，C井具有自喷生产能力，正常生产时不会积液，在电泵排液期间由于故障未能全部排出漏失到地层的压井液，未能恢复正常生产。C井生产层垂深约为3 150 m，2013年测试地层压力为26.1 MPa，放油压后预测井筒液面在540 m处，需排液恢复生产，并考虑实施解堵措施。结合生产管柱特征和平台吊机能力，在不动管柱的情况下，采用小直径管天然气气举排液复产。邻井D井产出气经过小直径管设备；小直径管从注入头经过C井修井盖下到C井,返出走闭排流程。设备在这种工况下性能稳定，排液超过2 000 m³。

(1)海洋模块化小直径管排水采气装置考虑了质量和吊升因素，按功能分成3个橇装模块，整机结构性能好，便于平台安装和运输吊装，整体防爆达到船级社国家二级防爆等级。

(2)该装置不仅适用于自升式钻井及生产平台，也适用于半潜式钻井及生产平台，适应各种海况及炎热酷寒等恶劣环境，可满足海上油田全海域的相关作业要求；该装置采用专用防喷器和动密封装置，提高了整体安全性。

(3)迄今为止，小直径管排水采气装置已开展了油井清蜡、水平井测试、完井诱喷、气井泡排和注化学药剂等作业，建议下一步采用小直径管除垢。该装置可解决平台吊车载荷不足及井下工具内通径问题，但小直径管子摩阻大，可以通过控制井深、优化工具结构和工艺作业参数来解决。