TFS—140—Ⅳ型套管外封隔器的试验及应用

针对常规封隔器密封部件承压能力仅为１８ＭＰａ,且控制部件可靠性差,以及不能满足水平井完井和采油工艺要求的问题,研制出ＴＦＳ—１４０—Ⅳ型套管外封隔器。这种封隔器的控制部件和密封部件设计合理,结构新颖,动作灵活可靠,承压能力达到４６ＭＰａ,能有效地封隔套管外环空和防止油、气、水混窜,并能经受４２ＭＰａ压裂作业的考验。在水平井中试验,封隔器坐封成功率、套管试压合格率和固井优质率均达１００％;在定向井及竖直井中应用,封隔器坐封成功率为９８％,套管试压合格率为１００％,固井优质率为９５％。     

K344-95型膨胀封隔器结构改进及应用

轨道式封隔器和支柱式封隔器在异径套管、缩径套管、定向井和水平井中的坐封成功率低。改进了K344-95型膨胀封隔器的结构,室内试验符合要求。现场应用8口井,成功坐封,密封可靠,证明改进的封隔器适用于补贴套管、缩径套管和大斜度井的试压、找漏等修井工艺,且具有胶筒膨胀比大、通过性好、耐高温等特点。     

尾管悬挂器

目前国内用于水平井油层专打悬挂筛管完井工艺,多采用固井悬挂器加管外封隔器及配套工具组合,以实现悬挂筛管和密封油套环空的目的。在施工过程中,首先将尾管悬挂器、管外封隔器、配套工具、套管和筛管丢人井内;再下胀封钻柱,进行反替泥浆、油层保护液或酸洗油层等工艺;然后,钻柱内投球憋压胀封封隔器,密封油套环空,提出胀封钻柱,即可完井。该工艺的弊端是：为方便丢手,悬挂器一般坐挂在75°的井斜范围内,重合段长,不经济;施工工艺繁琐;悬挂器无解封装置,一旦遇到特殊情况,中途坐挂,无法解封,只能磨铣。     

海上油田ESP封隔器(双电缆)的研制与应用

为了解决海上边际小油田双电潜泵完井系统中双电缆穿越的问题,研制了海上油田ESP封隔器。该封隔器采用双向外卡瓦和辅助水力锚定机构,可避免由于封隔器下部压力过大造成的解封问题,提高了封隔器的安全性和可靠性;由双重密封胶筒组成的密封系统可适用于不规则套管和多种压力环境,扩大了封隔器的应用范围;采用液压坐封和直拉解封的方式,使封隔器具备坐封简单、密封可靠和解封方便等特点。室内试验和现场应用结果表明,ESP封隔器在额定坐封压力下能成功坐封,施工成功率100%;在设计验封压力下,压力稳定且无泄漏现象,封隔器胶筒密封性能可靠,达到现场应用要求。     

大井眼卡簧式铅封防砂封隔器的研制

为保证大井眼防砂井正常生产,研制了卡簧式铅封防砂封隔器。该封隔器主要由坐封机构、丢手装置、复合铅封组件及导向系统组成。卡簧式坐封机构的设计增大了坐封锁紧力,同时保证坐封安全可靠;滑块式丢手装置有效避免了刚体伤害;另外复合铅封组件采用内带刚性结构的高密度柔性石墨结构,耐温达350℃,适应稠油热采要求。室内试验和现场应用表明,该工具创新性强,综合性能安全可靠,能很好地满足φ244.5 mm(95/8英寸)套管完井生产的需要。     

水平井小直径套管卡堵工艺技术研究与应用

针对胜利油田水平井套管出现多段破损或长段破损,在直井上采用的常规工艺技术难以解决水平井段套管长距离多处损坏的问题,开展了水平井在0177．8mm套管内下Ф127mm套管卡堵技术的研究与应用。该工艺采用Ф127mm无接箍套管及扩大通径为核心的悬挂丢手封隔器、液压封隔器、安全接头等,并应用封隔器水平液压坐封工艺,具有施工工艺简单、周期短、成本低、留井内通径大,后期作业和措施难度相对较小等特点,可作为水平井套损停产恢复的替代技术。文中介绍了这种卡堵方式的原理和施工工艺以及在胜利油田试验应用情况。     

RX361-210型热敏封隔器的研制与试验

海上油田热采井多为?224.5 mm水平井,井身结构复杂,作业环境苛刻,目前主要采用的井筒隔热方式相对单一。卡瓦式封隔器结构比较复杂,在解封过程中如果操作不当,可造成卡瓦断裂或落井,甚至引起卡井事故。为此,研制了RX361-210型热敏封隔器。该封隔器依靠热胀剂受热膨胀实现坐封,采用组合密封件以及锁紧装置增强密封性能,利用密封件随着温度的降低收缩,上提管柱实现解封。利用模拟试验井系统开展了室内试验。试验结果表明:封隔器坐封温度200℃,耐温350℃,耐压21 MPa,解封力25~35 kN,可多次坐封,且密封性能不受温度交变的影响。该封隔器坐封灵敏,解封安全,密封性能良好,在海上稠油热采方面具有良好的推广应用前景。     

水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

连续油管多级压裂工具试验与应用

砂岩低渗透气藏纵向上具有多层段、薄互层的特点,为了提高单井产量,需要进行针对性的储层改造。而现阶段机械封隔器不能满足5层及以上更多层段的分层压裂;对于水平井套管完井,采用不动管柱喷射压裂完井作业,其改造的针对性和有效性均不强。为此,自主研制了连续油管多级分层压裂工具,包括多次坐封重复多次使用的封隔器、压力平衡阀、机械套管接箍定位器等。工具地面性能试验后入井进行了坐封性能、密封承压及工作次数、解封动作及可靠性等模拟试验,并在川渝地区ＨＣ001 70-X3等井和苏里格气田苏5-15-25H等井进行了2２井次现场试验与应用。实际应用表明：工具定位准确,坐封、密封可靠,解封转层快速;工具最小作业层厚度2 m,最多分段数18段。这满足了川渝地区多产层及薄储层和苏里格地区套管水平井分层（段）压裂施工工艺的要求,取得了较好的应用效果。     

水平井裸眼分段压裂坐封球座的研制与应用

针对直井压裂使用的坐封球座结构单一、水平井中使用常规坐封球座不能满足分段压裂施工工艺的问题，研制了水平井分段压裂坐封球座。该坐封球座不仅可以实现球与球座之间的密封，坐封球座本体也可以实现自封，避免了水平段坐封球不能固定而导致整个管串不能密封的问题。在苏里格气田进行了4口井的现场应用，水平井分段压裂管柱上悬挂封隔器的坐挂、裸眼封隔器涨封及悬挂封隔器液压丢手作业均顺利完成，表明该坐封球座工作性能稳定，满足水平井分段压裂施工要求。     

GDY445型封隔器的研制与应用

GDY445型封隔器是一种新型的液压防顶封隔器,这种封隔器是专为油田下滤防砂和丢封堵水而设计的.其显著的技术特点是设计了独特的坐封、丢手互锁机构,中途防坐机构,打捞解封机构和软楔式胶筒密封结构.可有效防止封隔器在下井、坐封、丢手及打捞过程中井下事故的发生,提高密封效果.室内试验及现场应用表明,与常规液压封隔器相比,它具有坐封容易、密封可靠、打捞方便、解卡顺利等优点.在挂滤防砂及丢封高压水层方面效常显著.     

MHR封隔器分段压裂技术及在大港油田的应用

MHR封隔器为液压坐封永久式封隔器,为双向卡瓦、三胶筒设计,结构合理简单,具有液压坐封功能,一次管柱下入即可完成整个管柱安装;经过在大港油田现场多次的成功使用,坐封过程安全可靠。通过现场应用情况总结,提出了该封隔器存在的问题及改进的措施。     

φ140型裸眼分段压裂套管外封隔器的研制

封隔器是水平井裸眼分段压裂完井管串中的关键部件,其性能好坏将决定压裂施工的成败。为此,研制了φ140型裸眼分段压裂套管外封隔器。这种封隔器由定位套、阀环体总成、胶筒总成、中心管、滑套和剪销等组成,在井径不大于240 mm时,可密封外环空压力70 MPa。室内试验和现场应用表明,这种封隔器具有结构简单、密封可靠、承压高、耐高温、适应井径范围大等特点,能够满足水平井裸眼分段压裂施工的要求。     

液压压胀式尾管顶部封隔器研制与试验

机械式尾管顶部封隔器在小尺寸井、浅井和水平井中进行压裂作业时,由于机械下压力不足,容易出现封隔器坐封困难的问题。研制了一种基于液压坐封方式的封隔器,即液压式尾管顶部封隔器。在封隔器坐封原理的基础上设计了多级液缸串联工作方式的坐封结构,解决了机械式封隔器坐封力不足的问题; 同时设计了锚定结构,增大了封隔器坐封的可靠性。地面性能试验表明,该封隔器可在25 MPa内压力条件下实现坐封、30 MPa内压力条件下完成坐挂功能,坐封后密封压力达到70 MPa。该封隔器可实现对尾管重叠段环空的有效封隔。     

244.5 mm套管三胶筒隔离封隔器研制

为了解决老式隔离封隔器容易出现刮损失效和密封性能差的问题,采用具有不同硬度组合的三胶筒式密封结构,研制了一种适用于海上油田防砂作业的新型隔离封隔器。该隔离封隔器由密封机构、锁紧机构、坐封机构和心轴组成。通过优化胶筒的参数,以及在胶筒两端安装铜环,使胶筒的压缩力更加均匀。室内试验时,正反向验封压力均达到41.4 MPa,坐封后自锁状态稳定。现场应用表明,该封隔器设计合理、性能可靠。     

高性能底封拖动分段压裂工具研制及试验

底封拖动分段压裂工具作为“三低”油气藏开发及低品位油气资源效益挖潜的一种利器,目前在国内油田大量推广应用取得了一定效果。但工具在长水平段中的作业性能难以满足油公司降本增效的需求。因此文章开展高性能底封拖动分段压裂工具研究,采用有限元模拟分析方法结合加工实际对喷嘴孔道参数、封隔器胶筒结构参数及卡瓦合金齿设计参数进行优化设计,数值计算结果表明喷嘴孔道长径比l/d,扩散角θ₁,收缩角α₁在最优设计参数时喷嘴射流效果最佳。坐封胶筒采用“M”形结构,内外壁应力集中处设计应力释放槽,胶筒坐封时内部应力及管壁接触应力改善明显。锚定单元轴向承压70 MPa时卡瓦硬质合金齿的嵌入倾角α<27°,突出高度h<1.5 mm时套管径向形变最小。室内测试及现场应用结果表明,优化改进后的喷砂射孔器过砂能力10 m³以上,封隔器胶筒反复坐封解封10次封隔压差70 MPa,作业管柱具备一趟管柱压裂10段以上的作业能力,能很好满足现场应用需求。     

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。