套管液压式φ106mm密封加固系统研究与应用

针对套管液压式10 0mm密封加固系统在实际应用中的缺点 ,对密封加固器材料进行了优选和结构优化设计 ,包括加固管的设计和金属锚材料的选择与结构设计 ,以及锥体材料的选择与结构设计 ,同时对密封加固系统加固后的悬挂力、密封性都有很大影响的丢手总成也进行了研制 ,使密封加固器承压达 30MPa以上 ,悬挂力达到 5 0 0kN以上 ,加固后通径为 10 6mm ,可下入 10 0mm小直径分层管柱 ,为提高小直径分采分注管柱寿命创造了条件。     

密封加固技术现状及发展趋势

重点阐述了液压式φ106mm密封加固技术，并着重介绍了该项技术关键指标的完成情况。同时，对国外正在进行的钢-铍合金补贴等技术的研究情况作一简述。     

膨胀管加固技术的研究与应用

为了提高油田错断套损井、多段套损井、长段套损井、腐蚀外漏井补贴加固的可靠性,研究应用了适用于139.7mm套管井的膨胀管加固技术。该技术利用金属塑性变形的特性,在液压和机械力的共同作用下使膨胀管材直径增大,紧贴于套管损坏部位,实现锚定与密封,从而使套损井得到修复利用。现场应用151口井(167段),加固后内通径109～110mm,密封承压15MPa以上,锚定力大于500kN,最长的加固井段150.7m。该技术具有密封性好、锚定力大、工艺简单的特点,满足了小直径生产管柱分注、分采的要求,具有很好的推广应用前景。     

侧钻井分注选注工具及其配套管柱

辽河油田套管损坏现象日益严重,其中套管严重损坏无法修补的油水井只能以打侧钻井的形式加以重新利用.目前侧钻井数量已在1400口以上,但与之配套的分注选注工具及其工艺管柱尚不完善.针对侧钻井的井身结构特点,将传统的热膨胀坐封封隔器改为液压式压缩胶筒坐封的小直径注汽封隔器;参考常规φ177.8 mm井分注阀的结构研制了侧钻井分注阀;针对稠油油藏纵向非均质性严重、吞吐开采时吸汽不均、蒸汽波及效率低、油层纵向动用程度差的问题,设计开发了侧钻井分层注汽工艺管柱和侧钻井选层注汽工艺管柱.经现场应用,新型侧钻井注汽封隔器密封、坐封、解封均十分可靠,避免了卡井现象;侧钻井分注选注管柱的设计较为合理、安全,适用于稠油侧钻井的分注选注.     

φ102mm扩张式胶筒在φ106mm套管井中的应用

密封加固技术是解决经整形扩径后通径不小于加固工具最大外径套损井的一种永久性修复技术.验封技术则是检验密封加固器密封性的配套技术.目前已研制出φ146mm套管的密封加固技术,但尚无φ146mm套损井加固后的验封技术,而研制验封技术的关键在于封隔器的攻关研制.     

用于破损套管井的膨胀管密封加固技术

针对套损井经过磨铣整形后需要补贴加固,而采用现有的大通径套管补贴技术对破损套管密封加固后最大内径为106 mm,套管内径依然较小的问题,对膨胀管密封加固技术进行了研究,方法是通过外力推动胀头胀开整根膨胀管,进行整体扩径,使其紧贴在套管壁上,完成对套损井的密封加固。经过膨胀加固后的套管内径可达110 mm,加固密封可靠,加固位置准确,施工安全,膨胀过程只需下1趟管柱就能实现。     

套损井密封加固技术新进展

套损井密封加固技术是由修井作业初期简单的不密封式吊管加固和丢手加固发展而来,但对高难套损井修复成功率较低.进而发展的锚瓦式液压密封加固和燃爆焊接加固技术是两项较为成熟的密封加固技术,但也存在加固后内通径缩小幅度较大,无法分层开采,悬挂力小,密封不可靠等问题.结合油田在修井方面的最新研究成果,提出了膨胀管加固技术和错断井复合材料修补技术.膨胀管加固技术利用金属材料的塑变性,通过外力使管体膨胀,整体贴于套管内壁,实现锚定与密封,解决了密封不可靠、锚定力小、加圊后内通径缩小的问题,并可实现长井段加固;错断井复合材料修补技术将凝固后具有高强度,高韧性,耐高温的复合材料挤注到套管错断部位,形成与钢管性能相近的复合材料固化环,连接上下套管实现密封,有效地修补破损的水泥环,内通径大于118mm,能完全满足常规采油工具起下和分采分注的要求.实践证明,这两项技术有效地提高了油田高难套损井修复成功率和利用率.     

新型套管加固技术

膨胀管加固技术是一种新型套管加固技术,它是在套损井扩径成功的基础上,下入膨胀管,胀头在液压作用下推动膨胀管整体膨胀,直到紧贴套管内壁.当解除应力后材料仍保持形变与紧贴状态,实现套损段的密封加固.由于膨胀管本体塑性变形膨胀紧贴于套管内壁实现加固,成功地解决了变径井加固后通径小的难题,使得加固后内通径达到ψ110mm以上.     

套管膨胀加固模拟仿真分析

基于弹塑性理论,建立了修井作业中套管膨胀加固非线性有限元模型,对套管加固补贴件的非线性膨胀过程进行了数值模拟,分析了膨胀过程中所需的驱动力以及加固密封效果,并根据计算结果提出了一些意见和建议.     

燃气动力套管补贴加固装置的研制与应用

目前国内外的几种套管补贴加固技术(波纹管补贴技术、液压式补贴加固技术和爆炸焊接加固技术)的技术性能差异较大,已不能满足油田的现有需要,为此研制出一种燃气动力套管补贴加固装置。该装置由悬挂装置、点火装置、动力工具及补贴装置组成,以火药燃烧气体为动力,通过锥管挤进,扩张金属锚挤压到套管内壁,实现补贴管的锚定与密封。应用表明,该燃气动力套管补贴加固装置施工工艺成功率100%,系统稳定性好,可靠性高,可提高施工效率与施工质量。     

Φ101.6mm套管井油套分注工艺技术的研究与应用

由于采用Φ101.6mm套管二次固井,且Φ101.6mm套管的内径只有86mm,使井下工具特别是封隔器、水力锚、配水器的径向尺寸排列矛盾突出,设计、加工十分困难。为解决这一矛盾问题,开展了适合Φ101.6mm套管井油套分注工艺管柱研究,研制了Y221-80封隔器、水力锚等特小直径配套工具,截至2013年底现场试验了21口井30井次,下井管柱工艺成功率100%,密封有效成功率100%,满足了河南油田Φ101.6mm套管井油套分注工艺的需要,填补了该系列套管分层工艺技术的空白。     

辽河油田热采井套损机理分析与治理措施

通过对辽河油田油水井套管损坏情况的全面调查与分析,找出了该油田稠油井套管损坏的主要原因,针对热采井及中深层套损严重井只能开窗侧钻的现状,提出了适用于热采套损井修复复产的治理技术,并对其原理进行了深入探讨.其中套损井加固密封工艺2002年度在曙光采油厂、锦州采油厂分别进行了5口井的现场试验,成功率达100%.     

ф110mm燃气动力密封加固器的研制

针对油田开发中后期套损程度日趋严重、套损井逐年增加的事实研制成功了110mm燃气动力密封加固器。介绍了其组成及工作原理,阐述了其主要组成部件悬挂装置、动力源系统及加固装置的设计方法。经过400多井次的实际应用,证明了该加固器适用性强,系统工作稳定,施工工艺简单,操作安全可靠,能够满足各类套损井的密封加固要求,是国内领先的密封加固修井技术。     

φ101.6mm井分层注水管柱的研制与应用

针对φ101.6mm套管内径小,采用常规分层注水管柱无法开展投捞调配的问题,研制成功以配水器与封隔器一体化工具和扶正式小直径水力锚为主体的φ101.6mm井分层注水管柱。这种管柱采用绝对压力自动坐封机构,使管柱下井后直接坐井口注水即可坐封,实现分层注水。该管柱结构简单,密封可靠,有效期长,投捞测试方便,在现场应用25井次,解决了φ101.6mm套管分层注水的技术难题。     

改进的套管柱塞

美国P．A．A．L公司新近开发成功一种适用于φ114和φ140mm套管的套管柱塞，采用该柱塞可使低压的机采井增产和降低成本。该套管柱塞的密封皮碗设计尺寸小于套管内径，以消除下行时不必要的磨损。它首次在井下采用机械密封，其简单灵活的设计，可使皮碗在上行时以气动密封，加快井液的排出以使油井增产。其柱塞回收系统结构设计简单而方便，可使柱塞自由下落、捕捉、打捞和随时释放，     

ZYY341—110型封隔器在套管变形井中的使用

针对油田开发后期套管损坏井增多,套管变形缩径,常规分注工艺采用的Y341－114型封隔器不能满足套管损坏井分注的难题,研究开发了ZYY341－110型小直径封隔器,该封隔器外径小,结构简单,组装试压方便,设计有平衡机构,锁紧机构,后座距为零,密封可靠,经现场试验表明,施工成功率100％,密封性好,有效期长,能满足套管变形大于直径110mm井的分注卡漏工艺需要,缓了套管损坏井区的注采矛盾。     

QC方法应用一例

大庆油田开发40多年采，油、水井套损问题日趋严重。而对于套损错断井(包括套管外漏井)，整形后必须进行密封加固，否则套管将在一定时间内复位或高压水进入地层重新损坏套管。大通径密封加固技术于2001年通过了技术评定验收，2003年进入了推厂应用阶段，运用QC方法保证该技术推厂应用的成功率。该技术从进入推厂应     

套损套变井加固补贴工艺

针对目前套管加固补贴工艺存在的密封性差、工艺复杂、施工强度大等问题,研制了水力机械式加固补贴工具.该工具由液压机构、加固补贴机构和丢手机构3部分组成,密封结构中采用了倒齿结构,因而密封可靠.工具操作简单,补贴后内通径较大.试验表明补贴完成后套管耐压能力及锚定力均可满足现场应用条件.     

套管变形井机械卡封技术

针对套管变形和套管补贴加固后常规封堵工具和普通小直径封堵工具无法封堵问题,研究设计了K341-95小直径封隔器等配套工具,封隔器采用了复合内衬高强度不锈钢弹片的扩张式胶筒,工具最大外径95 mm,能够在内径161.8 mm套管井实现封堵,现场应用10口井,工艺成功率100％。     

ZYY341-110型封隔器在套管变形井中的使用

针对油田开发后期套管损坏井增多、套管变形缩径,常规分注工艺采用的Y341-114型封隔器不能满足套管损坏井分注的难题,研制开发了ZYY341-110型小直径封隔器。该封隔器外径小、结构简单、组装试压方便,设计有平衡机构、锁紧机构,后座距为零,密封可靠。经现场试验表明,施工成功率100%,密封性好,有效期长,能满足套管变形大于110*!mm井的分注卡漏工艺需要,缓解了套管损坏井区的注采矛盾。