摘　要：采氣樹在使用過程中如出現腐蝕、泄露、機械故障等而又無法在線修復的情況，則需要進行整體更換。但像四川盆地普光氣田這樣孔、洞、縫較發育的酸性碳酸鹽巖氣藏，若采用先壓井再整體換裝呆氣樹的方法會造成儲層的二次污染，很難再恢復到修井前的氣井產能。為此，考慮作業安全和生產實際，研究形成了“兩封堵一隔離”帶壓更換采氣樹工藝：①安裝地面泄壓放噴流程，進行整體更換采氣樹演練，準確測算所需的時間；②關閉井下安全閥，通過泄壓放噴管線排放井下安全閥以上通道內氣體，進入放噴池點火燃燒，將井口油管壓力泄至0；③連接液氮泵車按照測算量向井筒頂替液氮；④安裝雙向背壓閥，利用送取工具，將背壓閥安裝在油管懸掛器內的背壓閥座面，封堵油管；⑤整體更換采氣樹，試壓合格后按照操作規程取出雙向背壓閥。現場成功應用2口井，很好地解決了高含硫氣井不壓井更換采氣樹的技術和安全控制難題。?

關鍵詞：四川盆地??普光氣田??高含硫??氣井??帶壓更換采氣樹??兩封堵—隔離??安全控制

Abstract：A Christmas tree can be hardly repaired on line and is always in need of integral replacement due to corrosion，leakage and?mechanical failures in the service period．Generally，the entire Christmas tree has to be replaced after well killin9．However，well?killing is easy to cause secondary pollution in reservoirs，especially in the carbonate gas reservoirs with well developed Dores，holes?and fractures in the Puguang Gas Field，Siehuan Basin，so the productivity of a gas well becomes difficult to restore to the?productivity level before well workover．Therefore，in view of the work safety and actual production in this field，a new technology?was developed to replace the Christmas tree under pressure through twice plugging and once isolation．The technology was specifically described as follows：(1)to install a ground relief blowout pipe，conduct the exercises of integral replacement of the Christmas tree,and accurately estimate the required time；(2)to turn off the downhole safety valve and discharge the gas in the channel above the?safety valve through the relief blowout pipe into a flare pit，then ignite the gas，and reduce the pressure of a wellhead oil pipe to 0；(3)to connect a liquid nitrogen pump truck，and replace liquid nitrogen in well bore according to the calculated results：(4)to install?a two-way back pressure valve：use a tripping tool to mount the back pressure valve on a back pressure valve seat in a tubing hanger，and seal the tubing；(5)to replace the whole Christmas tree and remove the two way back pressure valve according to operating procedures after a pressure test．The technology was successfully applied in two gas wells on site and resolved the technical difficulties in?the Christmas tree replacement and safety control without well killing．

Keywords：Sichuan Basin；Puguang Gas Field；High sour gas well；Replacing the Christmas tree under pressure：Twice plugging?and once isolation；Safety control

采氣樹在生產使用過程中常因氣井流體帶出的井筒雜質、腐蝕、機械故障等原因造成閘閥盤根泄漏、閥桿升降失靈等故障。這些故障有的可以通過定期保養，加注密封脂、潤滑脂、清洗液等措施在線整改，無法在線整改的就得將閘閥整體更換。閘閥更換作業以更換1號主閥和采氣樹整體更換(以下稱采氣樹更換)作業較為復雜、特殊，因為這種情況井口往往處于失控狀態。常規采氣樹更換作業需要進行壓井。壓井作業不僅時間長、耗資大，而且作業后容易造成地層污染，導致氣井減產，甚至停產，影響整個氣田產能。為了避免壓井造成儲層二次污染，節約作業費用，縮短作業周期，四川盆地普光氣田的科研人員經過反復研究形成了帶壓井更換采氣樹工藝技術。

帶壓更換采氣樹主要分為兩種情況：①采氣樹內不能安裝堵塞器的氣井，需在油管內下入專用的堵塞工具，但這種情況安全系數較低，適合低壓氣井。在長慶榆林氣田、西南油氣田分公司等氣田投產較早的氣井采用這種工藝^[1-2]。②采氣樹內可以安裝堵塞器的氣井，可以實現帶壓安裝、拆卸背壓閥(或者堵塞器)，實現不壓井更換采氣樹。這種工藝一般耐壓級別高，如蘇里格氣田大量推廣使用^[3]。但普光氣田氣井流體高含硫化氫，井口壓力高，由于硫化氫氣體劇毒，任何微量的泄露都有可能造成較大的損失，以上兩種工藝均不能確保萬無一失，因此不能滿足普光氣田帶壓更換采氣樹的安全要求。

普光氣田在投產初期部分閘閥出現故障，其中1號主閥8口井，占故障閘閥的21％，故障率較高。盡管通過各種手段，在線解決了大部分閘閥存在的問題，但仍有少部分無法恢復正常，需要更換采氣樹。

普光氣體氣井采用永久式封隔器完井^[4-5]，井筒沒有直接的循環通道，壓井困難，只能采用直推法或者置換法壓井，壓井時間長，壓井效果無法保證。

普光氣田儲層屬高含硫碳酸鹽巖氣藏，地層本身孔縫發育，再加上投產前均進行過大規模酸壓改造，溶蝕孔、裂縫交錯，發育良好，氣井井筒完善程度較高。壓井極易導致大量壓井液漏失，對儲層造成嚴重污染。尤其是隨著氣田的開發，地層壓力不斷下降，壓力系數目前已經低于1.0，不利于壓井液的返排。為了解除壓井對儲層的污染，施工完成后還得重新酸壓改造，才能恢復產能，而且帶來大量殘酸、殘液需要處理，環保壓力大，造成大量人力、物力、財力的浪費。

帶壓更換采氣樹可以節約大量費用，對氣層保護及安全環保具有重大意義。

由于地層流體中硫化氫劇毒，腐蝕性強，與常規氣田相比，普光氣田帶壓更換采氣樹風險巨大。

一方面氣井中硫化氫氣體一旦泄露將有可造成人員傷亡，帶來無法挽回的重大損失。另外，硫化氫對金屬、橡膠等材料具有非常強烈的腐蝕性，因此施工工具、設備的氣密封性能和防硫性能要求極高。

另一方面，普光氣田氣藏壓力高，原始地層壓力達56MPa，井口關井壓力高達40MPa。施工工具、設備耐壓級別要求較高，帶壓更換采氣樹施工風險高、難度大。

高含硫氣井帶壓更換采氣樹技術與常規氣井不同之處在于作業的安全保障，如何確保施工安全是普光氣田不壓井更換采氣樹的關鍵。

普光氣田氣井完井管柱設計安裝有井下安全閥，可實現井下關斷。同時采氣井口油管懸掛器設計有背壓閥座面，可以安裝堵塞工具，實現井口封堵。為了確保不壓井更換采氣樹的安全，普光氣田結合現場實際，開展專題研究，形成了一套以“過量氮氣置換隔離+井下安全閥、背壓閥封堵”為核心的高含硫氣井不壓井更換采氣樹工藝技術，簡稱“兩封堵一隔離”的關鍵技術。

“兩封堵一隔離”即井下安全閥封堵實現井下深度關井；背壓閥封堵地面，達到雙重保險；氮氣過量頂替隔離井筒內高含硫天然氣。

井下安全閥是實現井下緊急關井的重要工具，主要用于在井口發生火災、井口失控或由于其他原因不能進行井口關井操作的緊急情況下，通過關閉井下安全閥，截斷井內流體通道，控制井內流體外泄，從而達到控制氣井的目的。普光氣田采用地面控制油管回收式自平衡井下安全閥(SCSSV)，采用閥板密封形式，即靠閥板上的錐面與密封座之間的配合^[6]。這種密封方式密封面較窄^[7]，存在受井筒內積存硬雜物影響導致密封不嚴，造成氣體泄漏的可能性。另外，按照Spec14A／ISO?10432：1999井下安全閥設備規范的規定，井下安全閥產品在出廠檢驗過程中允許在低壓狀態下輕微的滲漏^[8]。因此，完全利用井下安全閥來封堵井筒氣流不能保證施工的絕對安傘。

正是因為井下安全閥不能確保施工絕對安全，因此還有必要在井口設置另外一道安全屏障。利用帶壓送取工具將背壓閥擰入油管懸掛器內的背壓閥座面，封堵油管。背壓閥利用井下壓力實現密封，壓力越大，密封越好。普光氣田采用雙向背壓閥，即可以雙向承受壓力，既可以封堵井下壓力，也可以滿足采氣樹整體試壓的要求，同時具有上下平衡壓力的功能，以便施工完安全取出。施工完畢后，反序操作，即可退出背壓閥及取送工具。雙向背壓閥結構如圖1所示。

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氮氣置換，就是向井筒注入大量液氮，將井筒內高含硫天然氣頂回地層，從而實現井筒隔離。液氮頂替量設計原則為遠遠大于在更換采氣樹作業時間內可能泄漏的氣量。這樣可以保證帶壓安裝背壓閥過程中的安全，即使采氣樹更換過程中背壓閥出現滲漏，也能確保現場人員的安全。

注液氮前先要向油管內注入一定量的無固相隔離液，然后再頂替液氮，隔離井簡內的含硫天然氣。

液氮用量設計要考慮兩個方面的因素：①在安裝背壓閥過程中井下安全閥可能發生的泄漏量；②更換采氣樹施工過程中背壓閥可能發生的泄漏量。二者取較大者作為設計依據。

2．3．1井下安全閥泄漏量計算

井下安全閥泄漏量可以查閱API Spec?14A—2000第10版《井下安全閥設備規范》，見表1。

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則井下安全閥泄漏量可用式(1)計算