稠油井注气掺稀一体化管柱的研制与应用

针对注气开采中常规封隔器无法正常解封、容易形成井下落鱼等问题，研制了一种稠油井注气掺稀一体化管柱。介绍了该管柱及主要配套工具的结构和工作原理，进行了室内性能测试试验及现场应用试验。试验结果表明：该管柱中配套的注气封隔器不使用水力锚和卡瓦结构，封隔器易解封，解决了由于沉淀物杂物堆积和长期注气掺稀水力锚卡瓦可能无法收回等造成的无法解封问题；该管柱中的封隔器胶筒密封性能较好，可满足高压注气，掺稀旁通保证了稠油井正常掺稀生产，E型旁通阀结构避免下井时中途胶筒提前坐封；该管柱配套的注气封隔器可替代常规液压封隔器，应用于注气、掺稀生产的稠油井中。所得结论可为油田开采提高生产时效及降低采油成本提供技术支撑。     

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。     

抽油机井不压井防喷管柱的研究与应用

为了解决大泵抽油机井检泵作业时井内丢手开关密封不严、井内溢流无法控制及不压井无法施工等问题,研制了不压井防喷管柱。管柱主要由封隔器、锚定卡瓦、捅杆和控液开关等组成。管柱中的封隔器通过锚定卡瓦锚定管柱后压油管释放封隔器密封油套环空,控液开关和捅杆配合,通过控液开关里的防喷浮子控制套管出液。二次作业时,捅杆提出控液开关后,控液开关关闭,实现井内无溢流作业。该管柱现场应用15口井,封隔器坐封、丢手均一次性成功,控液开关防喷浮子关闭自如,且能长期使用。现场应用结果表明:不压井防喷管柱节约了作业费用,缩短了施工井的占井周期,保护了油气层,具有良好的应用前景。     

二次压缩Y445型封隔器的研制

井下封隔器是CO2驱油田注气管柱的关键工具,目前使用的封隔器普遍存在密封气体能力不足的问题。为此,研制了二次压缩Y445型封隔器。该封隔器在结构设计上巧妙引入了二次加载持续压缩胶筒的设计理念,增加了利用管柱加载持续压缩胶筒功能,使胶筒永久保持与套管的接触应力。设计了卡瓦张紧机构,胶筒松驰所产生的微小坐封距被卡瓦张紧机构所吸收,从而提高了封隔器的气密性能。设计了新型双丢手机构,可适应多种工况对丢手作业的要求。该封隔器经过长期反复试验,其坐封、丢手、解封性能可靠,尤其是封隔器的密封性能有了质的提高,能够长期、反复、双向承压30 MPa,达到了设计目的。     

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。     

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。     

WBH在大套管浅井单封测试成功

应用MFE进行244.5mm大套管浅井测试,由于测试管柱重量轻,环空静液柱压力小,给卡瓦封隔器大胶筒压缩坐封严密和开关井操作造成很大的困难,往往会造成失败。吉林油田对此采取了相应的措施,并在大14井射孔井段907.6～914.0m成功地进行了测试。     

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。     

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。     

海上油田注水井液控式环空安全封隔器的研制与应用

针对埕岛油田现有环空安全封隔器无洗井通道因而难以满足开发要求的问题,在分析国内外环空安全工具优缺点的基础上,研制了具有2条独立液路（分别控制洗井和坐封机构）的液控式环空安全封隔器。该封隔器的顶部液路控制洗井机构,液压强制开启洗井,液控管线泄压后由双重弹簧控制滑套,强制关闭;中部液路与底部液路相通,控制该封隔器与管柱油层部位的分层液控封隔器同时坐封;该封隔器设计有坐封锁紧机构,在紧急情况下,液控管线意外泄压胶筒也不回缩,以达到控制环空安全的目的。基于三维井眼中管柱受力分析计算模型,根据环空安全工具的下入深度,确定了洗井结构中心管的抗拉强度,并对液控式环空安全封隔器的性能进行了分析验证。该封隔器在42口注水井进行了现场应用,结果表明,完成坐封后的滑套多次洗井作业,套压始终为0 MPa,可有效保护海洋生态环境。研究认为,液控式环空安全封隔器不仅可以解决埕岛油田现有环空安全封隔器无法解决的问题,也可以满足其他海上油田安全环保开发的要求。      

ARROW1-X新型封隔器在浅井中的应用

在浅井和超浅井中使用P—T封隔器，难以保证胶筒密封所需的足够吨位，且进行开关井操作时极易提松或解封封隔器，造成测试失败。ARROW1－X新型封隔器在受压或受拉状态下均可坐封并保持其密封性，其机械锁定装置能够承受来自封隔器上方或下方的压差，上卡瓦释放系统使解封操作更简易。同时使测试管柱结构更加简化，测试成功率更高。经在内蒙古巴地4井测试（油层套管177．8min×255．09m；射孔井段146．0～158．0m），证明其可行性。该封隔器也特别适宜于负压井测试。     

大斜度井悬挂防污染管柱在冀东油田的应用

为了解决大斜度井防污染封隔器胶筒密封性能差以及砂埋卡瓦后解卡打捞困难等问题,研制了大斜度井悬挂防污染采油配套管柱及工具。该管柱通过JDY445液压丢手封隔器与侧进液阀的配合,杜绝了洗井过程中的油层污染;采用的JDY445液压丢手封隔器密封性能良好,锚定安全,解卡力小,打捞方便可靠。该管柱在现场已应用5口井,施工成功率100%,封隔器坐封位置最大井斜52°,最大井深2 926.36 m,含水恢复期缩短了4~11 d,效果显著。大斜度井悬挂防污染管柱的应用,杜绝了入井液对地层的伤害,有效保护了油层,具有广阔的应用前景。     

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。     

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。     

新型胶筒式循环充填防砂工具的设计与应用

针对滨南采油厂疏松砂岩出砂油藏所用皮碗式循环充填防砂工具和卡瓦式充填防砂工具存在的一系列弊端,研制应用了新型无卡瓦胶筒式循环充填工具.该工具没有卡瓦,采用胶筒替代皮碗密封,通过投球打压胀开胶筒,利用工具自锁装置防止胀开的胶筒回弹,施工结束后胶筒留在井内密封油套环空.现场应用表明,该工具具有性能可靠、施工简便、密封压力高、打捞方便等优点,克服了皮碗及卡瓦式充填防砂工具存在的弊端,具有广阔的应用前景.     

插管封隔器与多功能完井生产管柱

目前我国的插管封隔器及配套工具存在2点不足(1)采用钻磨方式解封,工艺复杂,对套管有损害;(2)井下开关器采用绳索工具进行开关操作,可靠性差。据此,研制了插管封隔器与多功能完井生产管柱。该管柱主要使用插管封隔器、插管密封总成、单向开关、坐封工具和解封打捞器相配合,完成不压井不放喷作业、负压采油、分层采油及分层措施等。应用表明,该生产管柱性能良好、技术先进,是实施不压井作业及酸化、试油、压裂等措施作业的有效工具。     

水力密闭式分层化学防砂工具的研制

针对化学防砂在长井段多油层的油水井防砂时缺少可靠的胶筒密封和卡瓦锚定的分层防砂工具的问题 ,研制了水力密闭式分层化学防砂工具。该工具设计了解卡洗砂装置、解封恢复装置、悬挂装置、坐封密闭装置和喷砂装置 ,采用水力密闭坐封、卡瓦锚定、上提管柱泄压解封的结构 ,坐封、悬挂装置与其它装置设计为两个相对独立的运动体系 ,确保了分层工具具有可多次坐封、解封 ,入井不搅动液体以及避免死卡等特点。室内试验和现场试验表明 ,该工具创新性强 ,综合性能安全可靠 ,很好地实现了一次性管柱完成多油层油水井的分层化学防砂施工 ,减少了起下管柱的次数 ,缩短了施工周期     

多段分层注水井逐级解封封隔器研制与应用

常用压缩式封隔器的技术结构普遍是坐封时用解封销钉来锁住整个坐封机构,保持胶筒压缩,解封时通过剪断这个销钉实现胶筒的释放。如果解封销钉小一些,注水过程中外压升高时,销钉常常会自动剪断使封隔器解封;如果加大销钉,每一级封隔器解封力增大,导致管柱上提力逐渐增加,致使解封困难。针对这个问题,通过改变封隔器的技术结构,使坐封机构和解封机构脱离,研究设计了能实现逐级解封的注水井可洗井封隔器,从而改变了常规水井封隔器管柱上提整体管柱、封隔器胶筒同时摩擦套管壁的概念,每级封隔器单独承受上提管柱的解封力,从最上一级封隔器开始依次解封。现场应用表明,逐级解封封隔器实现了管柱在封隔器逐级解封的情况下小载荷起出,从而有效地解决了管柱无法顺利起出的问题,为多层段细分注水提供了技术保障。     

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。     

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。