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。     

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。     

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。     

NMY341-114型封隔器的研制与试验

油田开发中后期,油水井井筒状况恶化,油井堵水和水井分注需要可靠性更高、寿命更长的封隔器,为此,研制了NMY341-114型封隔器。该封隔器采用最简化设计,只有15个刚体零件,结构简化也提高了可靠性,坐封动作简单合理;将胶筒压缩后的坐封回弹距离降低到最低程度,特别是解锁环设计使得封隔器解封动作可靠,且具备二次坐封能力;平衡活塞的过平衡设计有效消减了管柱蠕动带来的解封风险,偏高的坐封力提高了恶劣井况下胶筒的密封能力,同时肩部保护器延长了胶筒在大坐封力下的密封寿命。室内和现场试验结果表明,NMY341-114型封隔器具有性价比高,抗管柱蠕动能力强,密封有效期长,适用范围广等特点。     

海上大斜度井液控式分注技术

针对早期研制的液控分注管柱在海上大斜度井应用过程中出现的不适应问题,从液控管线下井保护技术、小直径液压控制阀、注水管柱锚定工艺3个方面,研究开发了适合海上大斜度井的液控式分注技术。该技术的应用可增强液控分注技术在大井斜条件下管串的下井安全性,提高施工成功率;改善分注时封隔器的工作状况,密封、分层可靠性更高;封隔器胶筒回缩,洗井通道更大,管柱寿命更长。该技术目前施工最大井斜55.2°,一次性施工成功率100%。     

底部支撑锚定分注管柱的研究与应用

华北油田注水井具有井眼深、温度高、斜度大等特点,曾经采用不同类型封隔器进行分注,但大部分分注井管柱有效期短,部分井管柱还出现起出困难甚至大修的情况,无法满足油藏分注的要求。通过对常规分注管柱井下受力的分析研究,论证其短寿命原因,提出了分注管柱底部支撑锚定的方式,从根本上解决了深井分注管柱上下蠕动的问题。此外,现有的封隔器用于多级分注时解封负荷过大且易上大修,研制出的新型逐级解封封隔器可以解决常规封隔器下井后的安全起出问题,具有一定的推广价值。     

可循环压井带封注采管柱的配套优化

针对塔河油田单井注气管柱腐蚀易导致封隔器解封困难,注气单流阀容易密封不严、开启压力低,封隔器无法起到保护套管作用,且气窜后不能循环压井的问题,研制了一种可循环压井带封注采管柱。该管柱包括环空压控式多次开关循环阀、防腐封隔器等关键工具;环空压控式多次开关循环阀可实现多次开关,用于气体回窜时循环压井;防腐封隔器胶筒采用金属网端胶筒、聚四氟背圈和中间AFLAS胶筒组合而成,具有良好的支撑性能、耐腐蚀性能和密封性能;优化分级解封机构及卡瓦防砂设计,降低上提解封力;分体式双向卡瓦锚定结构,达到防止完井管柱位移目的。该工艺在塔河油田应用16井次,工具性能稳定,满足注气开发需求,解决了封隔器解封困难的问题,降低了井控风险,具有很高的推广价值。     

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。     

双密封套管保护封隔器的研制与应用

为了解决分注井套管保护封隔器有效期短、套管长时间承压及腐蚀等问题,研发了双密封套管保护封隔器。该封隔器增加了承压胶筒、扶正装置和复位弹簧,有效阻隔了注水压力波动对密封胶筒的破坏,并降低了管柱蠕动。双密封套管保护封隔器在现场实施5口井,最大井深2 371 m,最大井斜30.57°,注水压力17.5 MPa,持续跟踪现场测试24个月,有效密封率达100%,并继续有效。现场应用结果表明:双密封套管保护封隔器可大幅提升密封性能,延长分注管柱的使用寿命。     

注水封隔器蠕动消除器

1　解决封隔器蠕动的常用方法及存在问题ａ)　采用双向卡瓦对封隔器进行锚定　成功率高、寿命长、可靠性好,国外应用较多。但该锚定属于死锚定,难以解除,卡瓦对套管破坏力大。ｂ)　利用水力锚或油管锚对封隔器进行锚定　这种方法能够有效解决封隔器蠕动问题,可靠性较好,国内应用较多。但锚爪对套管有一定的破坏作用,对于出砂、结垢严重的井,锚爪易被卡死,造成大修事故。ｃ)　将分注管柱支撑于人工井底　这种方法能有效解决封隔器蠕动问题,对于低压浅井最为有效。但不能用于高压深井,否则,易破坏人工井底,且由于管柱产生螺旋弯曲,增加了投捞…     

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。     

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。      

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％。     

锚定补偿式分层注水管柱研究及应用

针对常规分层注水管柱受温度效应和压力效应影响而产生蠕动 ,降低管柱使用寿命的问题 ,研制成具有锚定和补偿性能的新型锚定补偿式分层注水管柱。这种管柱采用由补偿器、水力锚和支撑卡瓦组成的锚定补偿机构 ,改善了封隔器的受力条件 ,有利于提高注水管柱的工作寿命。还新研制了与注水管柱配套的ZJK配水器 ,解决了压缩式封隔器坐封时需投捞死芯子的问题。锚定补偿式分层注水管柱已现场应用 50多井次 ,均正常注水 ,其中最大井深 34 0 0m ,最高注水压力 2 8 5MPa ,最长工作时间 30个月 ,是目前比较先进的分层注水管柱。     

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。     

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

针对常规工艺管柱难以实现水平井多层多段找窜的问题,研制了水平井找窜工艺管柱。该管柱主要由水力循环阀、定压阀、K344封隔器、扶正器、水力锚、平衡单流阀以及投球滑套组成,以K344封隔器为核心工具,可实现多次重复坐封过程;管柱配套了新型平衡单流阀,成功解决了管柱在起、下钻过程中膨胀式封隔器易中途坐封以及管柱中途遇卡的技术难题,施工过程中无需反洗井即可动管柱,大大缩短了作业时间。现场应用结果表明,该管柱结构设计合理,配套工具性能可靠,施工工序简单、风险低,具有现场推广应用价值。     

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。     

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。     

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。