复杂井况下修井工具与工艺的创新设计与实践

一、引言

随着油气田开采进程的不断推进， 历经多年的开发使得众多油井面临着愈发复杂的井况。诸如套管因长期受地层压力、腐蚀等因素影响出现变 及封井时因地质条件多样、密封性要求高等导致封井工艺变得极为复杂 加了修井作业的难度，不仅容易造成作业时间延长、成本攀升，还可能影 响油气田的后续开发效率与 产量。在此背景下，开展针对复杂井况的修井工具与工艺创新研究意义重大，它有助于攻克现有修井难题，保障修井作业的顺利开展，进而推动油气田实现可持续、高效的开发，提升整体经济效益与能源供应稳定性。

本研究旨在通过创新设计修井工具与工艺，有效应对复杂井况带来的种种挑战，重点聚焦于提高修井作业效率，降低作业成本，并通过精准的井下状况判断，为油气田的长期稳定开发筑牢技术根基。

二、复杂井况概述

在油气田开采中，复杂井况呈现出多种形式。其中，套管变形较为常见，这可能是由于地层压力变化、岩石蠕变以及腐蚀等原因，致使套管出现弯曲、缩径等状况，影响井下工具的下入与起出。井筒除砂问题也不容忽视，在开采过程中，地层砂随流体进入井筒，若不能及时有效清除，会造成砂埋油层、卡钻等不良后果。另外，封井工艺复杂也是一大难点，不同的地质条件、地层压力状况以及油井周边环境等，都要求封井时精准匹配相应的封隔器、水泥浆配方等，以确保良好的密封性，防止油气泄漏及地层水窜流等情况发生。

这些复杂井况往往具有复杂性、多变性的特点。例如套管变形程度和位置难以精准预判，井筒内砂量及分布随时变化，封井工艺需综合考量众多因素且调整频繁。它们给修井作业带来了诸多挑战，从技术层面看，传统修井工具和工艺难以有效应对；操作方面，增加了施工难度与风险；成本上，会因频繁处理问题、延长作业时间而导致费用大幅增加，急需创新的修井工具与工艺来破解难题。

三、修井工具与工艺的创新设

3.1 液压整形技术优化

针对传统液压整形技术应对复杂套管变形时的不足，深入分析变形机理并结合工况优化。改进压力控制模块实现精准调压，依变形程度精准施力，还定型多种规格整形器，适配不同管径，其结构增强与套管内壁贴合度，提升修复能力，为后续作业打基础。

3.2 高效解卡打捞技术研发

修井中卡钻频发，传统解卡法效率低。为此研发高效技术，一方面开发小直径震击解卡技术，特制震击工具能在狭小空间产生高频、高强震击力破黏附力解卡；另一方面增力解卡技术通过巧妙结构设计放大提拉等操作力，增强解卡效果。应用后缩短卡钻处理时间，提高打捞成功率，减少成本与时间损耗。

3.3 井筒除砂技术体系构建

井筒砂粒堆积难题突出，原有除砂技术局限大。构建完善体系，先优化负压捞砂技术工具结构，增大捞砂容积、提高单次捞砂量及工具下入顺畅性；同时攻关形成反循环连续冲砂工艺，借反向冲击力彻底冲砂，尤其适用于低压漏失井，解决冲砂难题，保障井筒清洁利于后续作业。

3.4 封井工艺技术规范

封井工艺复杂，需规范创新。优化注水泥封隔器密封结构，增强复杂地层密封性能防油气窜流；依不同地质条件设计多种水泥浆配方，构建水泥浆体系，其具良好流动性、凝固强度与抗渗性，确保封井质量，满足不同油井需求。

3.5 电动修井技术探索与井下可视技术形成

随着科技的发展，我们积极探索电动修井技术，利用电动驱动的优势，实现修井工具的精准操控，降低了传统机械驱动带来的能量损耗和故障风险。并且，通过集成图像传感、数据传输等技术，初步形成井下可视技

术，将井下的实时画面传输至地面，操作人员可据此准确判断井下状况，比如油管的破损位置、落物的具体情况等，极大地提高了井下作业的针对性和准确性，减少了盲目操作带来的潜在风险，为修井作业的高效开展提供了有力支持。

四、创新成果的现场试验与实践应用

4.1 试验及应用情况概述

将一系列创新的修井工具与工艺在多个具有复杂井况的油井现场展开了试验与应用。涉及不同地质构造区域、不同开采年限的油井，涵盖了套管变形严重、井筒砂埋以及封井难题突出等各类复杂情况，全面检验这些创新成果在实际复杂环境中的适用性和可靠性。

4.2 对修井作业效率的提升效果

在实际应用中，优化后的液压整形技术使得套管变形修复时间较以往缩短了约 30%，大大减少了因套管问题耽搁的整体作业时长。高效解卡打捞技术将卡钻处理平均时长从原来的数天缩短至一天以内，显著加快了打捞进程，提高了修井的整体效率。而井筒除砂技术体系的应用，能一次性完成以往需多次反复操作的除砂工作，使井筒清洁工作效率提升超 40%。这些创新成果共同作用，让修井作业的整体效率得到了极大的提升，有效缩短了油井的停井时间，增加了油气田的生产时效。

4.3 对成本控制的成效

从成本角度来看，由于作业时间的缩短，人工成本、设备租赁成本等大幅降低。例如，解卡打捞时间的减少，使得单次修井的人力成本降低了约 20%。同时，创新工具的耐用性提高，减少了频繁更换工具带来的费用支出。而且，精准的封井工艺避免了因封井质量不佳导致的后续维护成本，整体上修井成本得到了有效的控制，为油气田节约了可观的资金投入。

4.4 对井下状况判定准确性的提升

井下可视技术发挥了关键作用，以往依靠经验推测的井下状况如今能够通过实时画面清晰呈现，操作人员对油管的损坏程度、落物的具体位置等判断的准确率提升至 90% 以上，从而可以制定出更为精准的修井方案，避免了不必要的施工操作，进一步保障了修井作业的高效性和成功率。

五、结论与展望

通过针对复杂井况下修井工具与工艺开展的创新设计与实践，成功优化了液压整形、解卡打捞、井筒除砂、封井工艺等多项关键技术，并探索了电动修井与井下可视技术。经现场试验与应用，显著提高了修井作业效率，有效控制了成本，同时极大提升了井下状况判定的准确性，为解决复杂井况下的修井难题提供了行之有效的方案，有力推动了油气田的可持续发展，切实保障了油气开采作业的顺利进行。

尽管当前已取得一定成果，但随着油气田开发的持续深入，复杂井况还会不断出现新变化与新挑战。未来，需进一步深化修井工具的智能化、自动化程度，使其能更好适应更为极端复杂的工况。同时，要持续优化工艺，加强不同技术间的协同融合，拓展应用范围，不断提升修井作业的整体水平，为油气行业的高质量发展贡献更多的技术力量。

参考文献：

[1] 刘学彬, 司雄, 王玉龙, 等. 修井作业中的复杂工况识别与高效施工策略[J]. 石化技术,2024,31(9):132-134.

[2]闫平,李勇,董展翔,等. 海上油田小平台油管内修井关键技术的优化与应用[J]. 山东石油化工学院学报,2023,37(3):62-65.

[3] 侯春来, 王文明, 武振宇,等. 基于虚拟现实的海洋无隔水管修井作业设计[J]. 石油科学通报,2023,8(3):360-368.