CO_2气驱封隔器的研制与应用

针对封隔器在CO_2驱过程中存在易腐蚀、气密封效果差、寿命短以及起出难度大等问题,研制了CO_2气驱封隔器。该封隔器采用旋转油管坐封,上提管柱解封;其胶筒采用耐温耐腐蚀氟橡胶,有效克服注气与停注时温差对密封件的影响;设计了全周向胶筒端部保护结构,提高了气密封效果。CO_2气驱封隔器在现场试验6井次,施工成功率100%,最大施工井斜52°,最大下深2 643.79 m,最大注气压力23.12 MPa,密封有效率达100%,且平均工作寿命超过24个月。现场试验结果表明:该工具满足油田防腐和防气窜工艺要求,具有良好的经济和社会效益。     

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。     

新型机械分压4层工艺管柱在薄互层油藏中的应用

为满足江苏油田薄互层油藏多层压裂需要,研究并试用一种安全可靠的新型机械分压4层工艺管柱。该管柱采用1级Y221压缩式封隔器+3级K344扩张式封隔器组合,具有座封、解封操作方便、砂卡风险低、整个管柱需要的解封力小等特点。通过在H井现场成功应用,表明该工艺管柱能够满足4段以内压裂要求。     

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。     

Y441E型液压封隔器

为了解决目前双向锚定型封隔器坐封压差高 (一般为 15～ 2 0MPa) ,存在中途坐封和解封安全隐患的问题 ,研制了Y4 4 1E型液压封隔器。它采用的双液压活塞联动坐封机构可降低坐封压差 ;双锥体双向锚定和下锥体脱卡机构提高了封隔器的解封安全性 ;液压平衡机构实现了封隔器多级使用、逐级解封 ,且不影响解封力的大小。 4 2井次的现场试验表明 ,这种封隔器坐封、密封、解封可靠 ,施工成功率达 10 0 % ,是一种性能优良的悬挂、分层封隔采油工具。     

大斜度井分注管柱长效密封与安全起下技术

为了满足冀东油田大斜度井长期细分注水工艺需求,调研了常规分注管柱在大斜度井中服役存在的问题:下管时锚定器易提前解卡、封隔器封隔有效期短以及起管时易解封失败等。鉴于此,研制了4种配套井下工具和1种分注管柱,包括防提前解卡的锁块式锚定器、保护封隔器胶筒的螺旋扶正器、提高密性能的长效密封封隔器和使分注管柱逐级解封、遇卡丢手的解封连通丢手接头以及大斜度井分注工艺管柱。现场应用结果表明:该技术下管作业成功率100%,封隔器的密封时效大于24个月;起管时管柱能够实现逐级解封、遇卡丢手,小修可完成起管。长效密封与安全起下技术适用于冀东油田大斜度井长期多级分注工艺。     

Y221—80型小井眼压裂封隔器的研制

随着辽河油田139.7mm侧钻井逐年增多,为对该类井进行小井眼压裂作业以增产复产,研制了配套的小井眼压裂封隔器。该压裂封隔器为压缩式单向卡瓦支撑旋转坐封、上提解封的封隔器,主要由上接头、密封胶筒、卡瓦总成、扶正体总成、中心管、丁形钩、下接头等组成。其中,下接头上的短圆柱销与丁形钩的轨迹槽配合完成旋转坐封、上提解封功能。与常规Y221型封隔器相比,该封隔器具有强度高、结构简便、坐封可靠、解封容易等特点。室内及现场试验证明,该压裂封隔器适用于小井眼压裂作业。     

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。     

美国RTTS80 MPa封隔器在压裂改造中的应用

由于传统的压裂封隔器耐压低等原因 ,不能满足河南油田安棚新探区深层系油层现场压裂改造的实际要求 ,为此引进了美国哈里伯顿公司的RTTS封隔器。该压裂封隔器主要由坐封解封、换向扶正、密封和锚定 4部分组成 ,具有耐高温、耐高压、密封性能好、结构紧凑、锚定可靠和解封力小等特点。现场应用压裂施工 114井次 ,工艺成功率 96 % ,有效率 77 8%。     

双向坐封插入密封封隔器的研制与应用

针对用于机械卡堵水和分层措施的丢手封隔器存在提前丢手、密封不严以及打捞起出困难等问题,研制了一种双向坐封插入密封封隔器。该封隔器采用液压双级浮动活塞双向坐封,工作压力达50 MPa,工作温度达150℃,下入、坐封丢手、密封及锚定安全可靠;顶部的打捞解封机构采取上、下独立的脱节式设计,上、下双向解卡解封,解封彻底且解封力小。现场施工67口井,均取得成功,封隔器坐封处最大井斜达62.25°,最大井深4 507 m,位移达2 718 m,最高井温达152℃,最长工作寿命超过2 a。现场应用结果表明:该封隔器下入丢手可靠、密封效果好、工作寿命长,满足分层采油和气举等工艺生产的需求。     

高温高压高酸性油气井用尾管顶部封隔器关键技术研究

针对尾管顶部封隔器在高温高压高酸性油气井环境中易腐蚀失效导致环空带压等问题,开展了封隔器耐温、耐压、耐腐蚀关键技术研究。根据尾管顶部封隔器各部件的特点及高温高压高酸性油气井对其性能的需求,进行了合理的选材,采用浸泡试验、应力腐蚀试验和电化学测试等方法评价了主要金属材料的均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂性能及电偶腐蚀风险;测试了所选橡胶材料的耐温、耐压和耐腐蚀性能。试验发现,镍基合金718具有良好的抗均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂的性能,可作为封隔器的主要金属材料;13Cr不锈钢和低合金钢与镍基合金718偶接使用时电偶腐蚀速率较小,可以作为主要的辅助材料;改性的四丙氟橡胶材料在150℃、H2S分压3.5 MPa、CO2分压3.0 MPa环境下腐蚀96 h后力学性能保持率均在90%以上,用其加工的封隔器胶筒在高酸性腐蚀环境下具有良好的气密封性能。采用上述材料制备的尾管顶部封隔器在元坝10-3井进行了现场试验,结果显示该封隔器性能可靠,表明选材合理。研究认为,改进后的尾管顶部封隔器是解决高温高压高酸性油气井环空带压等问题的有效手段。      

油田井下楔入式封隔器的研制与应用

楔入式封隔器是针对油田井下堵水而设计的一种封堵工具,由坐封、锁紧、解封和密封4部分组成。坐封部分和锁紧部分采用液缸推进和卡簧步进锁紧机构;解封部分采用锁球拉手机构,使胶筒很容易解封;密封部分采用钢件楔入胶筒的方式,增加了胶筒的密封性能。该封隔器具有液压坐封、液压上提解封、自锁锚定、卡簧步进锁定等特点。楔入式封隔器于2005年在吉林油田现场试验4口井,施工成功率100%,表明该封隔器是一种封堵有效期长、现场操作性能可靠的井下封堵工具。     

减氧对空气泡沫驱井下管柱的缓蚀作用及减氧界限

氧腐蚀是限制空气泡沫驱油技术应用推广的主要因素，减氧能够降低腐蚀速率。笔者利用高压腐蚀反应釜模拟工况条件，采用失重法测试了N80套管钢在不同氧含量（2%~21%）、不同压力（20~50 MPa）、不同温度（70~120℃）条件下的腐蚀速率，根据测试结果拟合建立了腐蚀速率与氧分压关系的数学模型；采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析表征了腐蚀产物的微观形貌和成分。结果表明，空气泡沫驱过程中N80钢的腐蚀速率随空气氧含量的降低呈非线性下降，但无法将腐蚀速率控制在0.076 mm/a标准以下。温度120℃、压力50~20 MPa，N80钢标准挂片的减氧界限为0.021%~0.054%，已经达到纯氮气的标准。工况条件下不同氧含量的N80钢材腐蚀产物疏松多孔，其成分为Fe₂O₃、FeOOH和Fe₃O₄，腐蚀产物对基体金属无保护作用，工况的改变并不会显著改变腐蚀产物的形貌和成分。     

液压助力器在丢手堵水管柱解封中的应用

采用液压助力器可解决大斜度井及水平井丢手堵水管柱解封难的问题,其作用原理相当于井下千斤顶。介绍了液压助力器的工作原理及结构组成。2009年共开展现场应用10口井,解封成功率达100%。     

楔入式钢骨架胶筒封隔器研制与应用

为了适应油田多级精细注水的需要,研制了楔入式钢骨架胶筒封隔器。该封隔器胶筒内部采用钢骨架结构,外部挂胶,坐封时利用锥形刚体插头楔入钢骨架胶筒中,撑开胶筒贴在套管壁上进行密封。解封时油套环空高压液体推动插头和外筒接头,使插头退出胶筒,也可在作业时上提管柱逐级解封。该封隔器具有注水坐封、反洗井解封、大排量洗井、重复坐解封等特点。该封隔器现场应用4口井,应用效果好,是一种现场操作可靠,且能够满足多级精细注水需求的井下封堵工具。     

空气泡沫驱注入系统腐蚀影响因素的灰色关联分析

空气泡沫驱油技术施工中一般存在严重的油管腐蚀问题,需要采取有效的控制措施以延长管道使用寿命,以确保油田安全低成本的生产,因此对空气泡沫驱注入系统的腐蚀影响因素进行了深入分析。采用室内挂片失重法研究了注入套管腐蚀因素对腐蚀速率的影响规律,并在此基础上运用灰关联法计算了各腐蚀因素对腐蚀速率的灰关联度,并进行了影响程度大小排序。结果表明,套管的腐蚀速率随着空气/泡沫液交替注入频率、泡沫液流速、空气参数（氧含量、湿度、温度、压力）的升高而变大,灰关联度大小排序为空气/泡沫液交替频率 > 空气氧浓度 > 温度 > 压力 > 湿度 > 泡沫液流速。研究结果为进一步了解空气泡沫驱腐蚀机理以及制定相关抗腐蚀对策提供了技术参考。     

渤海油田氮气泡沫段塞调驱研究与应用

结合渤海油田开采现状及海上作业条件要求,提出了氮气泡沫段塞调驱措施实现对老油田的挖潜控水。氮气泡沫段塞驱油实验结果表明,在总注入量相同条件下,段塞式注入泡沫好于连续注入方式,且3个泡沫段塞好于2个泡沫段塞的调驱效果,其中"连续注入泡沫"方案相比水驱提高采收率为19.7%,"2个泡沫段塞"方案提高23.5%,"3个泡沫段塞"方案提高31.7%;矿场应用表明,泡沫段塞式注入可以取得很好的降水增油效率,实验井组共计13口油井,其中12口逐步见效,见效率高达92.3%,平均日增油50 m3左右,累增油14 703 m3,展现了氮气泡沫段塞调驱的技术应用潜力。     

可钻可取式注水封隔器的研究

针对高压、腐蚀严重的深井 ,研制了一种即可采用上提或投球憋压方式解封取出 ,又可快速钻磨取出的卡瓦式注水封隔器。解决了锚定机构中脆性卡瓦防断回收解卡、钻磨防转、防解封平衡保护、中心管控制脱接等关键技术。经室内常温试验井试验、模拟高温高压工况的油浸试验罐试验和 12井次现场试验 ,结果表明可钻可取式封隔器坐封性能稳定 ,成功率高 ,密封性能可靠 ,解封和反洗井性能良好 ,达到了设计要求 ,能适用于工作压力 36MPa的高压注水。     

油田三元复合驱溶液浓度及pH值对油管钢腐蚀特性研究

为了研究不同材质油管钢在ASP三元复合驱溶液中的腐蚀特性,采用1Cr18Ni9Ti不锈钢、T10、T20、Q235、45钢油管钢,通过室内静态浸泡试验,研究了不同材质油管钢在不同浓度及p H值三元复合驱采出液中的腐蚀情况,同时采用SEM和EDS等方法对腐蚀产物进行微观形貌观察和元素定量分析,确定了腐蚀产物成分及腐蚀形态。研究结果表明,不同浓度的ASP三元复合驱溶液对5种油管钢腐蚀性一般,1Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性能最好,45钢最差;随着三元复合驱溶液p H值的升高,5种油管钢的腐蚀速率逐渐减小,并趋于平稳。     

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。