RTTS封隔器高压失效原因分析

针对井下作业中RTTS封隔器一次封隔器不坐封、两次验封不合格问题,进行了封隔器受力、下管速度和套管壁不清洁对封隔器的影响分析,认为下管速度过快产生的水击压力,引起水力锚牙与套管摩擦损坏,套管壁水垢太厚,都会影响水力锚的锚定力,造成封隔器上移而影响密封。以现场应用为例,提出应对措施:油管丝扣要密封,严格控制下工具速度,坐封井段套管要清洁干净,适当增加注水井封隔器的坐封负荷。     

全通径酸压管柱在塔河油田托甫台区的应用

塔河油田托甫台区常规酸压管柱封隔器、水力锚与Ф88.9 mm油管内径不一致,导致施工摩阻增大,影响酸压效果,为此,进行了全通径酸压管柱研究。研发了Y241-146全通径封隔器,在不影响封隔器外径和坐封效果的前提下,将封隔器中心管内径由62 mm增至76 mm,水力锚内径由62 mm增至76 mm,该酸压管柱实现整体通径均为76 mm;关键零部件均采用42Cr高强度材料,胶筒材质由丁腈橡胶改进为氢化丁腈橡胶,有效提高了工具抗拉和抗压强度、耐温性能及密封性能。在塔河油田托甫台区进行了26口井的现场应用,管柱坐封、验封、酸压施工、解封均一次成功,平均单井降低酸压施工摩阻4~5 MPa,试验表明该压裂管柱可满足现场工艺要求。     

元坝超深含硫气井测试事故分析与预防措施

元坝气田长兴组气藏埋深7 000 m左右,井底温度高达157 ℃,作业工况及井下条件复杂,测试难度大、风险高,测试时面临管柱埋卡、脱落、工具失效等问题。针对现场大量事故案例,在理论分析和现场试验基础上研究出各类事故相应的预防措施。压井工艺由直接压井改为循环隔离液后再压井,并对钻井液进行优化,解决了钻井液分相、沉淀等问题,降低了管柱埋卡事故率;优化施工水力参数,消除了工具被刺蚀风险;对RTTS封隔器中心管和水力锚锚爪进行改进,避免了封隔器中心管断裂,同时提高了封隔器坐封稳定性;合理控制油管入井次数减少了油管脱落风险。以上措施在YB205等10余口井中成功应用,有效降低了元坝气田测试事故率,为同类井作业提供借鉴。     

新型超深井酸压管柱体系在塔河油田的应用

本文总结2型和3型酸压管柱的不足,最终试验了液压封隔器(PHP-MCHR或RH)+伸缩节+水力锚的管柱体系,在多口井获得了成功应用。     

自锁式封隔管柱的设计与应用

Y221封隔器广泛地应用在隔抽管柱上,但常规Y221封隔器坐封后,在压重作用下,封隔器以上的油管、泵筒会在轴向上弯曲变形,加剧管杆偏磨,增加抽油机负荷,针对此现象,研制了一种自锁式Y221封隔器。阐述了该种封隔器的工作原理,并且针对封隔器胶筒的合理压重,对封隔器卡瓦的锚定力进行了校验,对解封负荷进行了计算。此外,还设计了配套的自锁式Y221封隔器的坐封工具,使得卸载压重后,封隔器既不解封,油管挂还能顺利坐入井口,实现管柱的入井回接。由于在封隔器内部增加了自锁机构及双级解封机构,封隔器坐封后,当释放掉压重时,封隔器依然能够保持坐封状态,封隔器上部管柱处于自由状态,从而减少了抽油杆的上下行摩阻及抽油机负荷。但该管柱在自锁方面有其局限性,即虽然可多次坐封,但只能第1次坐封后可以自锁,再次坐封后不能自锁。     

选择性重复压裂工具关键技术

为了在重复压裂过程中用水力喷射射孔替代火工品射孔,并延长水力喷射工具单趟管柱的使用寿命,同时解决常规扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱等问题,研制了选择性重复压裂工具。该工具的射孔通道和压裂通道分开设计,通过联作芯轴实现两个通道的转换;根据通道转换特性和施工工艺特征,设计了适时坐封跨接组合式封隔器;为提高承压能力、减小变形,跨接式封隔器胶筒两端均采用了嵌套弹簧式结构。通过室内测试和现场试验验证了选段性重复压裂工具封隔器的封隔性能和通道转换能力。研究结果表明,选择性重复压裂工具可以实现射孔、压裂自由转换、自由选择,减小单段喷嘴的过砂量,延长单趟管柱的使用寿命;封隔器可实现适时坐封解封,胶筒残余变形小且可靠,更易于封隔器的解封及管柱的起出。      

坐放完井工具遥控系统在超深井中的应用

建井工程中一种常用的完井方法是坐放一个可取式或永久式生产封隔器 ,来封隔和控制来自生产层的压力和液体。为了提高效率 ,优选的封隔器坐封方法是采用一趟起下管柱水力系统。封隔器用生产油管一趟管柱下井。将一电缆或连续油管盲塞下到封隔器下方的坐放短节中 ,以封堵油管 ,随后封隔器利用水力压力得以坐封。一趟起下管柱水力系统要求修井作业 ,这可能要消耗掉 12～ 4 8h的钻机占用时间 ,而且还会引发出电缆或连续油管及相关工具落井的风险。一个能满足上述要求更为合适的坐放系统 ,不仅具备了现有一趟管柱水力系统的所有特点 ,而且无需堵住油管柱和进行相关的井下作业 ,具有这些能力的是两种最新的、一趟起下管柱、遥控的静液压完井系统。其中一个系统依靠压力脉冲通信实现启动 ;另一系统依靠井的绝对压力启动。这两种系统目前正应用于墨西哥湾、大西洋海域、北海和南阿根廷 ,在巴西和菲律宾还有其他的井已列入完井计划。     

浅谈Y211-115封隔器在吉林油田探井压裂中的应用

Y211-115封隔器是在RTTS封隔器基础上改进的,增大了通径,增加了一个胶筒,使高压密封更可靠。水力锚采用防止上顶的尖齿锚爪结构,增加了固定管柱的稳定性,提高了储层的加砂能力。经现场实验,总结出Y211-115封隔器坐封高度与坐封载荷对应的实用数据,使之坐封成功率达到100%,为“三低”油田增储上产提供了有利保证。     

油管拖动水力喷射分段压裂技术在煤层气井的应用

油管拖动水力喷射分段压裂工艺通过油管结合带封隔器的喷射工具,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数多级压裂;该工艺在ZX-1H水平井得到成功应用,表明该技术在煤层气井分段压裂领域具有较高的推广应用价值。     

新型卡瓦式高温高压水力锚的研制与试验

西部油田超深碳酸盐岩储层部分井需进行酸压施工才能获得工业油气流,施工初期压力高,沟通储层后压力快速下降,存在压力反转的现象。目前使用的常规水力锚存在对套管损伤大、密封性能弱、压力反转时无法锚定导致封隔器失封等问题。鉴于此,研制了新型卡瓦式高温高压水力锚。该水力锚采用支撑密封结构,可增强密封能力;采用桶状卡瓦,可减小对套管的损伤;采用机械锁紧机构,可解决压力反转锚定失效的问题;采用C形弹力环机构,可有效解决重复酸压问题。试验结果表明:新型卡瓦式高温高压水力锚耐压达到70 MPa,C形弹力环能进行6次以上有效锁定;在坐封压力20 MPa下,锚定力在490 kN以上。该水力锚可有效地提高深层碳酸盐岩储层酸压完井施工成功率,为油田的高效开发提供技术支撑。     

水力膨胀封隔器在煤层气试井中的应用

在介绍了水力膨胀封隔器工作原理的基础上,基于煤层气井注入压降试井复杂的井内环境,为了提高水力膨胀封隔器可操控性,避免封隔器坐封失效以及测试失败,通过分析井斜、井壁垮塌、井径不规则以及封隔器自身结构等原因,提出了针对性的改进措施。结果表明：提高井身质量,选用优质管柱、下阀座和水力膨胀锚等措施能保证封隔器有效坐封。综合分析认为,封隔器有效坐封是试井测试顺利进行的重要前提,在煤层气注入压降试井中采取这些改进措施是有效的、可行的。     

自封压缩式封隔器的研制与应用

为了使封隔器既能在大井斜处及井眼轨迹方位角变化较大的地方顺利坐封、保护套管压裂,又能进行水力喷射泵正常排液,基于胶筒接触密封理论,结合刚性部件机械强度校核方法,设计了自封压缩式封隔器。首先对胶筒与套管壁的接触应力进行了理论计算,然后在170 ℃条件下对该封隔器的耐压差性能进行了室内模拟试验,最后在施工现场进行了坐封、压裂、水力喷射泵排液试验。理论计算得出,胶筒的最低坐封压力应大于4.36 MPa;封隔器坐封后,胶筒与套管壁的接触应力随工作压差的增大呈线性增大趋势。室内试验显示,10.00 MPa坐封压力下,胶筒能够承受35.00 MPa反向压差;170 ℃条件下,封隔器能够承受70.00 MPa正向压差和50.00 MPa反向压差。现场试验表明,该封隔器能够在井斜角达72.4°的地方顺利坐封、压裂、排液和解封。研究表明,自封压缩式封隔器可解决常规封隔器难以实现的"既在大井斜处及井眼轨迹方位角变化较大地方顺利坐封、保护套管压裂,又能进行水力喷射泵排液"的问题,且应用效果良好,值得推广应用。      

Y241高压挤注封隔器的研制与应用

针对目前常用的高压挤注封隔器在遇到含砂井和结垢井,水力锚的锚爪不容易收回,造成封隔器解封困难,以及带水力锚的封隔器管柱需配备卸压阀,等压力平衡后才能解封封隔器的问题,研制了新型高压挤注封隔器,即Y241型封隔器。该封隔器是把水力锚结构改为双向卡瓦结构,克服了水力锚结构的不足,能满足分层酸化、分层压裂、分层注水以及分层挤堵作业的需要,作业操作简单,使用安全可靠。现场应用12井次,从坐封、井下工作、洗井、解封均一次性成功,最高压力达60MPa,注水井的有效期与同类封隔器相比延长40%。     

多层封隔器坐封机理研究

精细注水分注卡封层段增加和层间距减小,造成坐封难度增大,现场坐封时出现了上部封隔器可以完好坐封,而下部不坐封的情况。为此,以Y341型封隔器为研究对象,开展了多层封隔器坐封机理研究。建立了多层封隔器坐封数学模型,推导了环空与油管压力变化和封隔器坐封时间计算公式,并通过理论分析与现场试验对比,证明了多层封隔器坐封的数学模型符合工程实际。模型分析结果表明,多层封隔器是从上到下依次坐封;当封隔器个数大于4时,就可能出现下部封隔器不坐封情况。封隔器不坐封根本原因为环空与油管压差降低。针对该问题提出了2种改进措施,即提高坐封压力和二次加压,改进后的封隔器已得到现场验证。     

CYY344系列高压酸化压裂封隔器

为满足四川油气田高温高压高含硫高腐蚀深井、超深井压裂酸化的需要,在川773和753型等旧型封隔器的基础上,研制成功了CYY344系列高压酸化压裂封隔器。这种封隔器采用液压坐封,泄压自动解封;胶筒密封间隙大,适用套管范围广,因采用专门研制的高性能胶料制成,可满足反复多次坐封和解封的需要;选用尺寸大于胶筒的钢体,下井过程中能有效地保护胶筒;配有专用水力锚和节流启动器作为锚定和辅助坐封机构。封隔器投入使用以来,已有200井次用于单层压裂酸化、卡层酸化和找串漏层段修井作业,施工成功率为98%～100%。为确保施工的成功,封隔器下井前必须刮管和通井。     

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

针对常规工艺管柱难以实现水平井多层多段找窜的问题,研制了水平井找窜工艺管柱。该管柱主要由水力循环阀、定压阀、K344封隔器、扶正器、水力锚、平衡单流阀以及投球滑套组成,以K344封隔器为核心工具,可实现多次重复坐封过程;管柱配套了新型平衡单流阀,成功解决了管柱在起、下钻过程中膨胀式封隔器易中途坐封以及管柱中途遇卡的技术难题,施工过程中无需反洗井即可动管柱,大大缩短了作业时间。现场应用结果表明,该管柱结构设计合理,配套工具性能可靠,施工工序简单、风险低,具有现场推广应用价值。     

ZFQ-114防砂坐封器的研制与应用

针对油井内杂物可能堵塞坐封器造成封隔器无法坐封的情况,设计了防砂坐封器。通过设计防砂桥式通道,采用销钉固定防砂球座,确保油套连通;设计有反洗井机构,一旦砂子等杂物沉积在防砂球座上,可通过反洗井清除杂物,使其不至于落入坐封器下部传压通道内,可完成封隔器的正常坐封、正常丢手,保证施工工艺可靠完成,提高工艺可靠性。从现场15口井的应用情况看,没有一口井出现砂堵现象,工艺成功率100%,为化学封堵提供了技术支撑。     

ZY754—5型封隔器的研制与应用

针对Y341－114型封隔器存在密封效果较差、有效期短、解封不彻底、反洗通道关闭不严和卡死等缺点，濮阳汇达集约工具厂研制了ZY754—5型封隔器。这是一种液压坐封、上提油管解封的水力机械压缩式封隔器。介绍了ZY754—5型封隔器的设计要点、工作原理和主要技术参数，叙述了室内试验和现场试验情况。28口井的现场试验表明，ZY754—5型封隔器克服了Y341—114型封隔器的缺点，在适应井径范围内可满足水井分注与卡漏的要求，坐封成功率和分注合格率为100％，有效期延长1倍以上。     

注水井卡封洗井一体化工艺管柱应用分析

针对注水井卡封工艺存在反洗井时卡封失效的问题,研究了卡封射孔层、长井段和漏点3种卡封洗井一体化工艺管柱。对卡封射孔层工艺,采用Y111型封隔器与Y211型封隔器配套卡封射孔层上下点,用内径76mm油管连接2个封隔器,油管中设计有内径48mm小管,形成注水入井通道和反洗井夹层环空通道,实现非注水射孔层的卡封、注水和反洗井一体化工艺管柱。对长井段卡封工艺,采用Y445型封隔器与带转向和密封功能的YQ211型封隔器配套卡封上下点,用内径76mm油管与其中的小管形成注水入井与反洗井通道。对卡封漏点工艺,采用Y211型封隔器改制成YQF211型封隔器,把3个胶筒改为2个,并且放大2个胶筒之间距离,把循环通道做为反洗井通道,改制的YQF211型封隔器坐封后2个胶筒在漏点上下实现漏点卡封。3种卡封洗井一体化管柱在现场进行了41井次应用,反洗井过程避免了与卡封层段的影响,实现了高效安全注水与反洗井。     

Y411—115型可取式双卡瓦封隔器

针对封隔器承压能力与解封力之间的矛盾而研制的Ｙ４１１—１１５型可取式双卡瓦封隔器,主要由坐封、解封和密封三大机构组成,靠机械坐封和解封,并设有液体平衡通道、应急释放装置及独特的自锁机构,使得封隔器解封力与承压能力无关,具有防中途坐封、解封可靠、可重复坐封和解封、承受上下压差能力高和操作简单等特点。这种封隔器应用于气举完井、负压射孔、机械卡堵水和分（选）层酸化等工艺管柱中,可避免油管产生螺旋弯曲,提高气举投捞作业的成功率和气举效率,并可减缓抽油杆与油管偏磨,还可降低作业难度和作业成本,提高起下管柱成功率和管柱寿命。