防蠕动多功能封隔器的研制与应用

上提解封的液力压缩式封隔器在注水过程中由于注水压力的波动会使封隔器产生上下蠕动,降低封隔器的分层效果,严重时会使封隔器由于剪钉的剪断而自动解封,使整套分层注水管柱失效。根据注水过程中遇到的以上问题,研制了防蠕动多功能封隔器。该封隔器不仅具有防止其上下蠕动的锚定机构,还有防止其自动解封的内锚定机构,并且具有上压控制式洗井机构,可以实现反循环洗井,增强了分层注水管柱的适应性。     

斜井分层注水工艺技术研究

结合江汉油田注水井的现状,通过对水力压缩式封隔器胶筒、无锚定的斜井分层注水管柱以及采用锚定加扶正的斜井分层注水管柱进行理论受力分析及管柱变形量计算,找出了斜井分层注水管柱中封隔器失效快的原因主要是封隔器胶筒不居中及管柱伸缩蠕动比较厉害,研究了一套适合于斜井分注的工艺技术,通过采用扶正技术、伸缩补偿技术及锚定技术解决了斜井中封隔器胶筒不居中及管柱的伸缩蠕动弯曲问题,从而极大地延长了斜井分注井的使用寿命。     

胜利油田长效扩张式分层注水技术

针对任一级扩张式封隔器损坏或底球漏失导致检修更换扩张式分层注水管柱的问题,根据液压传动原理,研制了液缸扩张式封隔器,使封隔器内、外压力系统相对独立,以避免封隔器失效引起的检修更换分层注水管柱作业;根据现场实际情况,研制了组合式沉砂洗井阀和防漏装置,在保证正向密封的同时,降低底球漏失对分层注水管柱性能的影响。液缸扩张式封隔器与组合式沉砂洗井阀、防漏装置配合设计了受力平衡的扩张式分层注水管柱,形成了长效扩张式分注技术。该技术在胜利油田现场应用100余井次,均持续有效。现场应用结果表明,该技术可以有效解决单级及以上扩张式封隔器损坏、底球漏失引起的扩张式分层注水管柱整体失效的问题,提高注水开发效果。      

胜利海上油田安全可控长效分层注水技术

为满足胜利海上油田注水井分层注水管柱检修期长、安全、高效的要求,在分析影响分层注水管柱寿命因素的基础上,提出了采用平衡式分层注水管柱改善管柱受力,降低管柱蠕动幅度;采用液压控制方式解决分层和洗井之间的矛盾;研制液控式封隔器解决封隔器提前坐封和满足井控要求的技术思路。通过研制液控压缩式封隔器和液控式环空安全封隔器等关键工具,设计了平衡式分层注水管柱,形成了安全可控长效分层注水技术。液控压缩式封隔器采用液压控制方式始终将其控制在最佳压力状态,洗井时可快速解封,以解决反洗井造成的封隔器寿命不长的问题。液控式环空安全封隔器采用了双液压控制管线,设有安全锁紧机构,洗井和安全通道独立控制,既能满足大排量反洗井要求,又能提高注水管柱长期的安全可靠性。胜利海上油田分层注水井应用安全可控长效分层注水技术101井次,分层注水合格率提高16.6%,注水管柱检修期最长达5年。安全可控长效分层注水技术不仅延长了胜利海上油田分层注水管柱的检修期,满足了安全高效注水的要求,也可以满足水驱开发油田精细分层注水的要求。      

分注井水力压缩式封隔器失效原因分析与对策

随着分层注水向深井、斜井发展，以及注水压力的提高，封隔器工作时的移动严重影响了分层注水的成功率。由于在斜井中分层注水管柱受力不平衡，在正常注水时，管柱上存在虎克定律效应、压力效应、螺旋弯曲效应及温度效应，此四种效应的综合作用导致了分层注水管柱的伸长和缩短，造成封隔器在井下移位，使封隔器密封失效，甚至造成封隔器自动解封。     

三级分层注水管柱蠕动研究

多级细分层注水已成为开采薄差层油气资源的重要手段,但由于其注水管柱结构、工艺流程以及管柱受力相对复杂,使得封隔器蠕动失效问题日益突出。为了更准确地分析注水管柱蠕动影响因素及蠕动规律,在考虑管柱受力、管柱结构和作业参数等多种因素的基础上建立了三级分层注水管柱封隔器蠕动模型,并提出了蠕动计算的新方法。通过对实际注水管柱在不同作业工况下的蠕动分析,得到了注水压力、节流压差及注水温度等因素对注水管柱蠕动的影响规律,即第一层段注水压力增大时,注水管柱蠕动量最小;当第一层段配水器节流压差逐渐增大时,各级封隔器蠕动量最小;当注水温度随着注入时间的延长越接近地层初始温度时,注水管柱蠕动量越小。研究结果表明:施加刚性锚定和锚定补偿措施可以大幅度减小管柱蠕动,对延长封隔器寿命和提高分注作业成功率有重要意义。     

强密封自控式注水管柱

针对普通注水管柱封隔器密封效果差、密封周期短及停注返吐等问题,研制了强密封自控式注水管柱。这种新型管柱注水时管柱自动锚定,停注时管柱缩短,水嘴自动关闭,锚定自动解除,再次注水时管柱重新锚定。在注水、停注过程中封隔器均处于密封状态;反洗井时封隔器自动解封,洗井液经油套环空到达底球然后经油管返至地面。强密封自控式注水管柱现场试验验封9口井,验封良好率100%;测试调配26口井,成功24口,成功率92.3%。该管柱用于分层注水能较好地解决测试仪器中途遇阻及水嘴堵塞问题。     

非金属水力锚研制与试验

低渗透油藏的深井分层注水采用锚定式分层注水管柱,金属锚爪易伤害套管内壁,还会发生起钻遇卡事故。利用压缩式封隔器的优点,设计出非金属水力锚。室内试验结果表明:非金属水力锚在注水工作压力下能够达到分注管柱锚定要求,同时又有效防止了套管内壁损伤、降低了分注管柱起钻遇卡风险。     

胜利桩52-1井分注液力测试获成功

桩52-1井是桩西52注水示范区的水井,目前是4层合注。近日,该井使用"锚定式分层注水液力测试工艺技术",一次分注分测获得成功。锚定式分层注水液力测试工艺技术,是针对目前分层注水封隔器井下工作寿命短、分层注水管柱有效期短、注水井测试     

自升式分层注水技术研究

针对现有分层注水管柱所用扩张式与压缩式2种封隔器存在的问题及其产生的原因,研究了自升式分层注水技术。该技术由分层管柱和注水管柱2部分组成:分层管柱由封隔器和防砂管(或带孔管)组成,注水管柱下部的配水器插入分层管柱,用密封插入实现层间分隔,上部特别设计了可地面控制的提升器,通过提放注水管柱来实现分层注水或洗井。该技术可显著提高分层注水井的分层合格率,对于海上油田还可提高注水井的安全性。     

管柱伸缩补偿器的研制与应用

针对文留油田深井分层注水中由于管柱伸缩造成封隔器使用寿命短的问题，研制了管柱伸缩补偿器。文中介绍了管柱伸缩补偿器的结构、技术参数、工作原理及强度校核计算。现场应用情况表明，应用该工具可以大大延长封隔器使用寿命，减少作业工作量。     

支撑式可洗井封隔器分层注水管柱

目前采用的分层注水管柱(空心配水管柱)寿命短,作业换封频繁,锚定式注水管柱易卡在井内。经分析,采用支撑式可洗井封隔器、空心配水器、补偿器和安全接头组成的新型注水管柱,可有效解决上述问题。这种新型注水管柱在13口井上进行了试验,施工成功率达100％,平均有效期达256d,最长的已达468d,相应的油井累计增油4270t,降水5783m~3,在一定程度上缓解了层间差异造成的注采矛盾。     

定向井分层注水工艺研究与应用

针对定向井分层注水的现状,对定向井分注工具和分注管柱进行了研制和合理配置。在分注管柱中使用JSY341-115斜井封隔器和液力扶正器,解决了常规封隔器在斜井和水平井段中封隔器坐封胶筒不居中的技术难题;配水器的水嘴投捞采用液力投捞原理,解决了配水器在定向井中应用水嘴投捞难的技术难题;分注管柱实施锚定或支撑到人工井底,克服了管柱因注水压力不平稳等原因造成的管柱蠕动现象;分层测试实现了实际工况各单层分测:即测分层注入量和分层压力。     

DGY341-114型注水封隔器

针对大港南部油田高凝、高粘、低渗透、油藏深、注入水水质不合格、洗井流程不配套、泵压不稳及工艺管柱配置不合理等问题，研制了DGY341－114型封隔器和与之配套的锚定工艺管柱。该型封隔器具有结构简单，组装方便，坐封、解封灵活，能重复坐封，承受压差大，适应于多种井况的特点。配套的锚定工艺管柱具有施工简单，能较大减轻油管蠕动的特点，提高了分注管柱的使用寿命。试验统计表明，封隔器坐封合格率100％，现场施工成功率100％，投捞测配成功率90％。     

新型分层注水分层测试管柱研究及应用

提出了一种新型的用于大斜度定向井的一级两段分层注水分层测试工艺技术,介绍了其工艺管柱的结构组成、工作原理及所研制的主要工具测试工作岗、空心配水器、水嘴芯子、Y241可洗井封隔器的结构组成。该技术注水调配、测试工艺简单,并可使封隔器有效期延长。该管柱解决了封隔器不居中问题、管柱锚定问题,水嘴调配方便,测试工艺简单,性能可靠。     

Y521-110FQ防卡注水封隔器的研制及应用

针对Y521封隔器在文明寨油田应用中存在的若干问题,研制了Y521-110FQ防卡注水封隔器。该封隔器主要由上接头、油压活塞、洗井活塞、水力锚、内外中心管、压缩环、摩擦及卡瓦装置、下接头等组成。洗井活塞采用油压和下压双重关闭设计,最大限度地满足了注水和停注时不同压力系统下洗井机构密封的要求;解封时洗井活塞强制开启,使上、下压力系统连通,解决了上部高压导致解封困难的问题。文明寨油田16口注水井的应用效果表明,该封隔器结构合理,原理可靠,能提高管柱分层注水成功率,提高封隔器密封性能,满足高温高压、层间差异大井的分注要求。     

滩海人工岛大位移斜井多级分注配套管柱研究

针对陆地油田成熟的偏心分注技术用于人工岛大位移斜井分注时,存在管柱起下困难、管柱及封隔器偏心造成密封效果差和工作寿命短等问题,研制了大位移斜井多级分注管柱及配套工具,主要包括双锚定分段解卡多级分注管柱和小直径注水配套工具,满足了滩海油田人工岛大斜度井的分注要求,提高了分注效果,并延长了分注管柱的工作寿命。现场7口井的应用表明,该分注管柱最大通过井段井斜为59.03°,最大注水井段斜度为50.02°,最大位移2.94 km,施工均取得成功,可完全满足滩海油田大位移井深斜井分注的需要。     

基于安全程控的双向锚定密封悬挂封隔器研制

为了满足水平井裸眼分段压裂工艺对悬挂封隔器的"下得去、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的更高要求,研制了双向锚定密封悬挂封隔器。该悬挂封隔器由中心管、主体、双向锚定管柱机构、环形空间密封机构、定位球及控制阀组成,其主要技术特点包括:(1)该悬挂封隔器不但具有双向锚定管柱、密封环形空间的功能,而且还具有无需钻柱倒扣或者另设丢手工具就可以实现钻柱与悬挂封隔器分开的特性;(2)具有"只有投球后进液通道才能打开—悬挂机构坐挂—密封机构坐封—中心管解脱"联动程序的控制阀,避免了悬挂封隔器提前坐挂、完钻后钻杆无法解脱的问题,也确保了悬挂封隔器若未坐挂可应急提出整个管柱;(3)新颖的多级防退设计,提高了双向锚定管柱、环形空间密封的性能;(4)设计了具有在常规解脱失效时确保钻具提出的安全机构。地面模拟试验结果表明:所研制的双向锚定密封悬挂封隔器的双向锚定管柱、环形空间密封、安全起出钻柱等性能均达到设计要求。     

FMB系列防蠕动扩张式封隔器研制及应用

针对常规扩张式封隔器锚定力小、寿命短的问题,设计了防蠕动扩张式封隔器。设计胶筒锚定结构,实现封隔器自身的锚定功能,避免钢性锚定对套管的损伤; 优化胶筒表面结构,提高胶筒锚定力; 设计锚定传力液缸,降低注入流体对封隔器寿命的影响。该封隔器具有2种解封方式,既满足正常生产时的反洗井需求,又降低配套管柱后期的检换风险。室内试验及现场应用表明,其锚定性能较常规封隔器提高30%以上,可有效降低管柱蠕动影响,延长分注管柱寿命,提高水驱油藏开发水平。可广泛应用于出砂、吐聚油藏的分注井。     

库车山前深层高温高压气井多封隔器分层压裂工艺

库车山前区域深层高温高压低孔低渗气藏多封隔器分层压裂作业易发生封隔器失效、钢球堵塞管柱及射孔段下部替液不干净等问题,成为影响储层改造作业成功的关键问题。为解决上述问题,在完井管柱上加装了伸缩短节并延伸管柱至射孔段底界;研发了一种高强度铝合金可溶球,以三聚氰胺为过渡层的复合有机硅树脂涂层为其特殊保护膜,其承压强度在69 MPa以上且溶解速度先慢后快;研发了一种全通径压裂阀,采用棘爪式结构和投球打压方式,滑套打开侧孔时扩径通过球,使球移动至管柱底部,其通径可与下部封隔器保持一致,形成了适用于深层高温高压气井的多封隔器分层压裂工艺。现场累计应用14井次,未出现封隔器压裂时失效、管柱堵塞和替液不净等问题。分析表明:伸缩短节能够缓解温度效应和管内外压差产生的轴向力;可溶球满足压裂施工需求的同时,避免了滞留堵塞现象的出现;延伸管柱配合全通径压裂阀为射孔段替液和压裂液有效注入提供了通道,解决了射孔段钻井液沉淀堵塞和支撑剂沉积在井底的问题。多封隔器分层压裂工艺能够为深层高温高压气井储层压裂改造提供可靠技术支撑。