大规模压裂用Y344封隔器及工艺管柱关键技术

分层压裂时,K344封隔器解封只靠扩张胶筒的回弹力,胶筒回收不完全;Y241封隔器解封需要上提管柱、多个金属锚瓦的解封力累积效应导致解封困难。研制的大规模压裂用Y344封隔器采用弹簧自助解封机构、割缝中心管和压缩胶筒的结构形式,提高了下入、坐封和解封的稳定性和可靠性。该封隔器不需要节流压差坐封,提高了压裂施工的成功率;采用该封隔器设计的工艺管柱可实现不动管柱分6层大规模压裂施工。苏里格气田10口井的现场应用结果表明,大规模压裂用Y344封隔器及工艺管柱,施工成功率100%。该工艺适用于直井、大斜度井和水平井,具有良好的应用推广前景。     

Y211—76型小直径封隔器的研制与应用

针对萨中油田 10 1 6mm套管井采油工艺技术的需要 ,研制了Y2 11— 76型小直径封隔器。这是一种单向卡瓦支撑、重力坐封、上提管柱解封的压缩式封隔器 ,总长 787mm ,最大外径76mm ,最小通径 2 8mm ,设有防转动导向滑道 ,密封胶筒为压缩式三组合胶筒。该型封隔器与小直径锚定器配套使用 ,在锚定器定位支撑管柱后 ,依靠重力实现坐封。 3井次的现场试验表明 ,Y2 11— 76型小直径封隔器不仅适用于侧钻井 ,更适用于直井 ,在用于喷射泵采油和找漏施工中 ,坐封合格率 10 0 % ,现场施工成功率 10 0 %。     

Y341-114XF型注水封隔器的研制及应用

针对吐哈油田分层注水工艺管柱大多采用的Y341-115注水封隔器密封性差、工作寿命短、解封困难等现象，研制了Y341—114XF注水封隔器。该封隔器依靠管柱自重下放解封，解封更加可靠；胶筒肩部的保护装置既可保护胶筒又可提高其承压能力；反洗机构采用软密封，密封更加可靠；较大的内通径方便了投捞测试作业。64井次和176套封隔器的现场应用表明，该封隔器坐封、密封、解封可靠，耐压高，有效期长，施工成功率达100％，可适应深井高压分注的要求。     

易起式高压多层压裂管柱的研究与应用

针对扩张式胶筒在受高压后出现钢片回收不完全,起管柱时钢片易卡死在套管中,造成管柱无法起出的问题,研究了易起式高压多层压裂管柱。该管柱主要由节流喷砂器、多级KY344-114型封隔器、多级喷砂器、水力锚和安全接头组成,采用新型的KY344-114型封隔器既具有停泵即解封,又具有耐高压的能力。现场应用结果表明,该管柱工艺原理可行,工具结构可靠,一次性起出率达93%,适合高压井的多层压裂。     

Y221-114验窜封隔器的研制与应用

针对常规验窜方法存在夹薄层误差较大、验窜工艺精度不高的问题,研制了新型Y221-114验窜封隔器,该封隔器前部分主要由Y221组成,由胶筒来密封油套空间;后面主要由皮碗封隔器组成,通过打压推动活塞压缩弹簧,使胶筒扩张,可验证前胶筒的密封可靠性和封隔器坐封处套管是否变形。不动管柱即可准确验窜,创新了油水井验窜工艺技术,提高了现场验窜工艺精度。     

XJY341-110斜井堵水封隔器的结构与应用

由于斜井井眼轨迹具有特殊性,常规Y341堵水封隔器在斜井井眼轨迹里下入时可能损坏封隔器密封件胶筒,最终造成堵水工艺失败,其次是多数封隔器直接采用上提管柱方式解封,由于是斜井管柱与井壁摩擦力大,造成解封困难,见于上述存在问题,设计了XJY341-110斜井堵水封隔器,它主要由坐封机构、锁紧解封机构、平衡保护机构、扶正机构等组成。文章阐述了该封隔器的主要结构设计、工作原理、封隔器的特点。现场应用表明,该封隔器有工艺成功率高,封堵效果好,易于解封等优点。     

K344-108型小直径封隔器的改进与应用

为满足水平井多段分层压裂的有效封隔及特殊井作业的需要,降低卡钻风险,研制了K344-108型小直径封隔器。通过对该封隔器的胶筒结构、安装方式及胶筒座肩部等进行改进,封隔器中心管承压能力可以达到70MPa,套管上、下密封压差达到65MPa。2009年,将K344-108型小直径封隔器与水力喷射压裂组合管柱在长庆油田现场应用12口井,实现了1趟管柱拖动多段压裂,各层段间施工压力差异明显,封隔可靠,施工后起出封隔器形状基本完好,满足了现场施工要求。     

液压调控找堵水一趟管柱的研究与应用

针对目前堵水工艺存在找水不明确和堵水不准确、封隔器验封工艺复杂、丢手堵水管柱易下滑而造成工作寿命短等问题 ,研究出一种用于油田高含水期机械找堵水的液压调控找堵水一趟管柱。详细论述了该管柱及其关键配套工具 :自验封平衡式堵水封隔器、液压滑轨式调层开关器和强力支撑器等的结构和工作原理。这种液压调控找堵水一趟管柱用于现场堵水施工共 12井次 ,封隔器密封可靠 ,验封方便、直观 ;坐封压力 18～ 2 0MPa ,有效工作寿命达 1a ;封隔器防撞能力强 ,无中途坐封现象 ;管柱工艺成功率 10 0 % ,堵水效果明显 ,累计增产 2 374t。     

新型验窜验漏井下管柱

1．基本原理 新型验窜验漏系统采用高压开启的滑套开关代替低压开启的节流器，通过调节滑套开关内液压阀的数量，从而调节与控制活塞受力的液压面积，来改变滑套开关的开启压力，将开启压力由0．7MPa提高到10．0MPa，增大封隔器坐封压力与节流器打开压力压差。用K341封隔器代替K344封隔器，改液压解封为上提解封，使封隔器坐封稳定，提高验窜验漏的可靠性。具体操作是当管柱下入到设计深度时，从油管正注加压，压力大于0．5MPa时，K341封隔器胶筒开始坐封，压力升至设计压力时，液压推动滑套液压阀打开（具体开启压力根据实际需要，装配时可以调整），进行验窜或验漏操作。当完成第一次操作后泄掉油压，滑套复位，上提管柱，K341封隔器解封，如果需要第二个层段的操作，当上提或下放至设计深度后，重新重复以上操作，进行验窜或验漏，以此类推，可以进行多次操作。     

液流转向冲砂管柱的研制与应用

为解决常规冲砂管柱无法解决的漏失、地层污染的冲砂技术难题,研制了桥式转向冲砂管柱。桥式转向冲砂作业过程中,是油层段桥式皮碗工具与Z331自封封隔器管柱是实现油套转换,从而实现井下冲砂液流转向,达到所需冲砂目的井下管柱。通过桥式转向与自封封隔器以及小中心管的组合,密封有效性及冲砂作业实用性,按照设计目的完成作业;而耐磨、伸缩密封胶筒使用,可有效预防封隔器密封不严,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了胶桶密封面,因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨性能,确保该工艺管柱的使用可靠性与实用性能的提升。     

隔离密封检测工艺及配套密封工具研究及应用

针对密封筒受到磨损、腐蚀导致自密封封隔器的胶筒密封易失效而无法分层开采的问题,开发出一套隔离密封性能检测管柱工艺。通过内置在检测管柱中的压力计和流量计,对密封筒的受损情况进行有效检测。依据现有标准《油气田压缩式封隔器胶筒》,设计不同规格新型密封工具的胶筒,来满足不同类型密封筒的要求。首先,对胶筒的尺寸参数、硬度进行了优选;然后,对检测工具的胶筒进行座封试验、耐压试验及密封性能试验,确定出不同规格的密封筒对应的密封工具的压缩距及坐封力。利用检测工艺对分层失效的井进行现场检测,利用密封胶筒对受损密封筒进行有效密封补偿。开发的检测工艺技术能够在有缺陷密封筒的油水井中对井下密封筒进行定量化检测,保证有效分层开采。     

无骨架内衬扩张式封隔器的研制与现场试验

为解决常规钢丝帘线或重叠钢片式扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱的问题,通过设计无骨架内衬扩张式胶筒,研制了无骨架内衬扩张式封隔器。该封隔器采用两端嵌套弹簧的方式来提高胶筒多次坐封的可靠性,在工作压差2.5~5.0 MPa下,胶筒可以充分胀封并可靠密封。室内试验表明,无骨架内衬扩张式封隔器在150℃下可以反复坐封/解封50次,双向承压85 MPa,解封后胶筒残余变形率小于1.5%。该封隔器在延长油田2口老井重复复压裂施工中进行了试验,其坐封显示明显,且在井内工作50 h多后,顺利解封,封隔器胶筒完好,外径仅由108 mm扩大至109 mm。研究结果表明,无骨架内衬扩张式封隔器封隔能力强,能重复坐封、解封,比常规扩张封隔器胶筒残余变形小,更易于解封起出管柱。      

斜直井调剖工艺管柱研究和应用

针对部分斜直井在调剖时,经常出现不密封、管柱蠕动和不能验封等问题,研制出一种防蠕动、密封性能好、可验封的新型斜直井调剖管柱。这种管柱设计和配套了洗井强制关闭机构、高性能扶正器、液压水力锚,应用和改进双压力计验封等新方法,介绍了调剖工艺管柱、主要配套工具(可洗井封隔器和捞杆式连通器)的结构组成、工作原理及现场应用。现场施工3口井,工艺成功率100%,满足了斜直井调剖的现场需要。     

小直径井下分层治理工具关键技术

对用于套变套损井、厚壁套管井等的小直径分层治理工具密封胶筒密封效果差、甚至不密封的现象进行了分析,对Y221-100封隔器、Y445-100桥塞密封胶筒两端加装保护台肩,对K341-95封隔器采用钢带硫化处理提高了钢带和橡胶的胶结强度,对K344-95胶筒采用一端固定另一端浮动密封,减少胶筒扩张后的应力等方法避免胶筒破裂,增强密封性能.现场应用达到了技术指标要求.     

深井多级分注工艺管柱研制及应用

针对常规多级分注管柱在深井中应用时存在管柱蠕动、封隔器解封起钻拉力大、作业风险高以及洗井困难等问题,研制了深井多级分注工艺管柱。这种管柱主要由非金属水力锚、Y344低解封力封隔器、桥式偏心配水器、预置工作筒和球座及眼管总成等组成,具有防蠕动、解封洗井和可重复坐封等优点。管柱于2011年在长庆油田现场应用5口井,最大井深2 975 m,最大分注级数4级,封隔器验封合格率100%,解封洗井作业顺利,可重复液压坐封,施工成功率100%,为深井多级分注提供了有效的工艺技术手段。     

密闭扩张式封隔器的研制及应用

针对扩张式封隔器在应用中存在压力波动及停注时自动解封,易造成各层之间窜通的问题,研制了K344(1)-112密闭扩张式封隔器。该封隔器在注水压力波动及关井停注时依然保持密封状态,解决了层间窜通问题。设计了2种解封方法:一是反洗井解封法,二是上提管柱解封法,方便实用。注水时封隔件轴向压缩,有效缓解胶筒端部应力集中,提高密封效果,延长封隔器使用寿命。该封隔器在胜利油田的53口分层注水井中进行试验应用,施工成功率100%。封隔器封隔可靠,可防止层间窜通。2种解封方式解封可靠,能满足反洗井和起管柱作业的要求。     

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。     

筛管外水泥环挤压酸洗管柱研制与应用

在筛管完井注水泥过程中,封隔器破损或卡封部位井径扩大,水泥浆会漏入筛管段将油层封固。为了打开油层重新建立油气生产通道,基于自主研制的水泥环挤压装置,形成了水泥环挤压酸洗管柱。水泥环挤压装置两端的封隔总成能够密封挤压装置与筛管之间的环空,然后利用节流传压总成传递的高压破碎筛管外的水泥环,而管柱底部的密封插管可打开人工井底的洗井阀并建立反循环洗井通道,将筛管外的水泥碎渣反洗至地面,恢复近井地带的渗透率。水泥环挤压酸洗管柱在胜利油田5口井进行了现场试验,成功率100%,试挤作业施工后,被封固的筛管段与地层连通性恢复正常。水泥环挤压酸洗管柱的成功研制,为解决筛管顶部注水泥完井后筛管段漏入水泥的问题提供了一种新的处理方法。      

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。     

水平井管柱液压扶正器的研制与初步应用

针对水平井管柱受重力效应影响,导致封隔器胶筒受力不均,密封性能下降,不能长期有效分隔水平井层段的问题,开展工艺技术研究,研制出了水平井管柱液压扶正器。通过地面模拟试验,对工具设计思路、加工材质、装配工艺及性能进行了验证。经现场试验及应用,该工具坐封扶正时能够确保水平井管柱处于居中位置,保证了封隔器的密封性能,满足有效分隔目的层段的要求;在释放扶正力时,可安全可靠撤回扶正机构,减少了修井作业时的安全隐患。适用于水平井、斜井及大位移井的分段压裂、堵水、注水等工艺施工,具有较高的推广应用价值。