高压井永久封打捞技术改进与应用实践

为满足塔河油田高压油气井措施作业要求,解决永久式封隔器打捞难题,对永久封的结构特点、常规处理工艺及打捞难点进行剖析,创新打捞思路;对打捞工具进行优选和改造,形成具有塔河油田特色的永久封打捞配套技术与专用工具,提高了作业效率与成功率。现场应用结果表明:该打捞工艺能够满足塔河油田现场打捞需求,适用于奥陶系恶性漏失地层,具有一定的"普适性"推广价值。     

江汉油区高压注水井打捞工艺技术探讨

常规打捞方法不完全适用于高压注水井的打捞作业。在实施打捞作业过程中,针对高压注水井可能存在的结盐、结垢、管柱严重粘扣、封隔器堵塞、解封失效等具体情况,只有采用针对性的处理方法进行处理后,方可保障后续打捞作业的顺利进行和打捞作业的成功。     

封隔器解封失效原因分析及打捞工艺探讨——以黄34-1井打捞Y221封隔器为例

在黄34-1井打捞Y221-114封隔器施工中,封隔器上接头倒扣起出,捞矛杆断在中心管内,中心管外胶皮未回收、隔环等配件完好,卡瓦未收回。套磨铣时井下落鱼一起转动,造成封隔器无法进行内捞和外捞。通过对井下落鱼结构的分析研究,对套磨铣工具进行改进,研制出特殊的磨铣工具,创造了打捞条件,在很短的时间内完成了该井的打捞施工。     

K344波纹状钢骨架封隔器结构优化

在条件复杂的深油气井井下作业时,封隔器需要具备良好的耐高温、耐高压和密封性能,以此来提高封隔器的使用寿命。相较于传统的K344叠层钢带封隔器,K344波纹状钢骨架封隔器可以有效地减少内外胶筒中部应力,使中部受力更均匀,并可同时降低肩部受力。利用ABAQUS软件,对K344波纹状钢骨架封隔器的坐封过程进行有限元仿真分析,从结构和材料两方面对钢带的受力情况进行研究,并通过仿真分析优选出钢带的最优厚度以及钢带的最优材料。优化后的封隔器能够更好地适应深油气井的作业要求,提供了一种新的扩张式封隔器设计思路。     

RH封隔器在西部油田的应用

RH封隔器具有通径大、耐压差高、密封效果好、密封时间长、防硫化氢和二氧化碳等特点。RH封隔器在西部油田得到广泛应用,典型应用为RH封隔器双封堵水采油管柱和RH封隔器单封酸压完井管柱,在实践中使用效果良好,作业成功率达100%。     

TiNi合金密封体性能研究

为研制开发出使用寿命长的自封式封隔器,对具有变形后自动回复功能的TiNi合金进行了研究,制备了两种采用不同的加工工艺的TiNi合金,并对形状记忆NiTi合金在不同工艺下所表现出来的力学性能和变形回复能力进行了研究。试验结果表明,NiTi合金是油井封隔器结构中的理想密封材料。     

永久式悬挂封隔器的改进与应用

江汉石油工程有限公司井下测试公司与某厂合作研发的永久式悬挂封隔器在现场应用中出现了封隔器坐封试压合格,但丢手后井筒内有气窜出的现象,不仅延长了施工周期,还给后续作业留下极大的安全隐患。通过室内模拟实验和对封隔器部件进行受力分析,发现产生气窜的根本原因是未考虑坐封后封隔器下部带压工作时的情况,采用在活塞外筒和下接头之间增加一锁环机构,以及将封隔器动密封处的两道橡胶圈密封改为带支撑环密封圈的方法可以有效解决这一问题。改进后的封隔器累计应用了26井次,施工成功率达100%,取得了很好的应用效果。     

封隔器防突结构的设计

为了防止胶筒和套管之间的接触压力下降,确保胶筒密封长期有效,研究了封隔器胶筒防突结构。该防突结构主要由高强度橡胶套、分瓣式防突、隔环、中心管和胶筒6个部件组成,并对其工作机理和结构特点进行了研究,该结构能够用于各种型号的封隔器,具有广泛的适用性。     

热采井注蒸汽过程中水泥环温度预测研究

根据稠油热采井注蒸汽工艺流程,建立套管-水泥环-地层三维耦合模型;应用传热学理论中的导热理论与对流换热理论,推导出热采井封隔器以上水泥环温度分布关系式;利用三层圆筒壁稳态导热理论推导出封隔器以下水泥环温度分布关系式。实例分析结果表明,水泥环所受最高温度位置在封隔器以下,封隔器以下应选取导热系数较低的套管才能保证套管和水...     

水平井套管内多级压裂技术在江汉油田的应用

为了更好的开发水平井,江汉油田自主研究了一种适用于套管完井水平井的分段压裂管柱技术。该压裂管柱采用液压坐封、泄压解封的扩张式封隔器为分封隔工具,配合多级节流喷砂滑套,可达到对水平井段进行有效封隔和一趟管柱完成多段压裂的目的。从2011年10月至2012年10月,套管完井水平井多级分段措施管柱在江汉、四川、玉门、青海等油田水平井中措施作业18井次,工艺成功率100%,增产效果显著。     

带封隔器泵抽管柱受力分析

油田开发中后期,由于油层物性存在差异,对油井进行分层轮采是必要的。在油田进行封上采下的回采措施、或使用封隔器（锚定器）对油管柱进行锚定以减轻油管在抽汲过程中产生的“蠕动”,就有必要下入封隔器（或锚定装置）,通过时封隔器管柱的受力分析,来确定座封力,减少封隔器上部油管弯曲缓解杆管偏磨。     

超薄夹层堵水采油技术

超薄夹层堵水采油技术管柱主要由丢手接头、Y441DZJ-114封隔器、定压喷砂器、Y341-114堵水封隔器及插管配套管柱构成。该项技术具有封隔器定位准,管柱密封可靠,且解封安全的特点;并能够在不动卡堵水管柱的情况下,实现泵抽管柱重复作业。具有操作简便、成本低、适应性强、成功率高等特点,能准确分隔薄隔层,有效封堵高含水层,单采出油层。     

基于跨隔双封隔器的连续油管压裂技术

连续油管压裂是一种新的安全、经济、高效的油田服务技术,从20世纪90年代开始在油气田应用。连续油管压裂技术特别适合于具有多个薄油、气层的井进行逐层压裂作业和水平井分段压裂技术,但在国内应用较少。通过对国外相对应的技术调研与理论研究,同时进行压裂设备优化、连续油管机组的配置、连续油管选型、井下封隔器的选择、压裂参数优化、油管管理等多方面研究,摸索出一套适合国内的基于跨隔封隔器的连续油管压裂技术,此项技术可以大大缩短作业时间、降低对油气层的伤害,且具有良好的经济性。     

封隔器胶筒橡胶材料力学性能试验

封隔器胶筒是封隔器的核心部件,由橡胶材料制成。而橡胶是非线性弹性材料,受载荷作用后变形量大,其力学性能不能用常规的材料力学方法计算。在封隔器结构优化及工作行为仿真研究工作中,必需的胶筒材料力学性能数据必须通过试验测定获得。试验结果认为,在加载阶段,封隔器胶筒材料的应力应变呈线性关系;在卸载阶段即解封过程中胶筒自然回弹时,胶筒材料的应力应变呈二次非线性关系。     

大通径压裂封隔器及管柱研究

大通径压裂管柱能明显减少管柱摩阻,降低施工泵压,以及提高压裂作业效能。根据江汉油田的油井生产状况和地层特点研制的大通径压裂封隔器及管柱,能很好地与井下Ф88．9mrn油管（内通径76mrn）相配套,无须球座封。     

无节流自助解封封隔器设计

采用扩张胶筒的K344封隔器和压缩胶筒的Y241封隔器,不能满足大规模分层压裂施工中下入安全、密封可靠与管柱易起出等要求。为了解决此问题,研制出一种无节流自助解封封隔器,该封隔器采用了压缩胶筒、无节流坐封和弹簧自助解封机构等技术。经过现场试验,验证了此封隔器安全可靠性及实用性。     

形状记忆合金在油井封隔器中的应用研究

传统自封型封隔器采用橡胶皮碗作为密封材料,耐高温性能差,使用寿命短。利用形状记忆合金的记忆性能,将形状记忆合金设计成封隔器中的密封部件——密封圈,封隔器在低温状态下到油井指定位置,当温度升高达到合金的Af点后,密封圈可自动恢复原来的形状和尺寸,其膨胀产生的应力使密封圈与油井井壁紧密接触,起到密封作用。利用形状记忆合金对温度变化的响应,可以简化产品结构,降低密封和解封的施工难度,满足高温生产环境的要求,提高产品的使用寿命。     

分层注水工艺管柱变形量计算

针对目前分层注水工艺中所使用2个或2个以上封隔器的相互作用,使得管柱的变形量计算趋于复杂的问题.以水力压缩式封隔器分层注水工艺管柱为例,较详细的分析了管柱受力坐封前、坐封后和注水3个过程中的受力状态和变形情况,并对注水时层间压差引起的受力差异给出了重点分析,推导出了管柱在不同过程中的受力及变形计算公式.为层流注水工艺解决层间矛盾,调整油层平面上注水分布的均匀性提供了理论依据.     

测试井封隔器胶筒径向变形探讨

在摒弃胶筒体积不可压缩的常规假设基础上,利用拉梅公式及空间轴对称问题的弹性力学解,获得了胶筒的径向位移表达式,算例表明计算结果比实际值大得多。实验测试发现,封隔器胶筒的弹性模量比现有文献给出的值要大一个数量级,但由此算出的深井胶筒径向变形仍比实际的值大。在此基础上,认为现有封隔器的设计计算中广泛采用的拉梅公式只可近似地用于浅井封隔器胶筒分析,不适用于深井封隔器胶筒。提出了浅井中两端受到限制的封隔器胶筒分析应采用弹性力学空间轴对称理论求解,进而应该考虑封隔器胶筒在深井中的物理非线性问题,由此可望获得该问题的较准确解。     

K344钢带式封隔器有限元仿真及结构优化

深井油气开采对应的高温、高压、高含硫等条件对井下封隔器的密封能力和使用寿命提出了更高的要求。K344钢带式封隔器通过内外胶筒之间的叠层钢带可以提高扩张胶筒的承压能力，改善其承压过程中的受力情况，增加使用寿命，适合深井油气开采的密封要求。应用有限元软件对其坐封过程进行了模拟，得出了关键部件（内胶筒、外胶筒和叠层钢带）的接触应力分布规律和叠层钢带防止胶筒“肩部突出”的机理，并通过仿真分析优选出两端叠层钢带之间的最优距离以及护箍圆角的最优半径，可为实际生产应用中钢带式封隔器的优化设计提供参考。