分级解封长胶筒封隔器的结构及性能分析

针对特高含水期精细分层注水存在的多级封隔器解封困难,以及小隔层分层注水封隔器偏离隔层现象,研制了分级解封长胶筒封隔器。该封隔器能够实现分级解封,解封力小,结构简单,容易操作。利用ABAQUS有限元分析软件对封隔器的长胶筒进行分析,确保长胶筒的密封及锚定功能的可靠性。     

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。     

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。     

Y341B-115逐级解封封隔器的研制与应用

针对现有多层堵水封隔器坐封难、解封难问题,优化设计了逐级解封封隔器的坐封机构、锁紧机构、验封机构、平衡保护机构、逐级解封机构。该封隔器操作简单,解封动作可靠,解封负荷小,小于20 kN;验封可靠,多级使用可对各级封隔器验封;其平衡保护机构可使封隔器既承上压又承下压,具有双向承压能力;优选出氢化丁晴胶料,提高了胶筒耐温耐压性能;设计有防中途坐封的销钉,保护封隔器的密封件,提高了封堵管柱的可靠性。经现场多级堵水应用,封堵效果好,起管柱时解封负荷小,实现了逐级解封,为厚油层多级堵水提供技术支撑。     

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。     

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Y342封隔器的研制

为了解决在分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层的过程中常规的Y341在多级封隔器管柱中无法正常解封的问题,研制了新型的Y342封隔器。该封隔器采用三级胶筒组合密封,能承受高压。右旋上提管柱的解封操作简单可靠,设计了防止提前解封的机构,确保在坐封的过程中不会提前解封,独特的分离中心管设计使得逐级解封更加稳定可靠。通过多次室内试验和现场应用表明,在178 mm 20~#~29~#的套管和150℃的井下环境中能够承受上下环空压力达到51.7 MPa。     

双胶筒封隔器的研究与应用

针对萨北油田目前注水井用封隔器普遍存在的洗井滑套胶圈过孔易被刮坏、洗井后洗井滑套不归位、封隔器坐封后有效密封面积小、解封机构不合理及解封成功率低等问题,研究应用了双胶筒封隔器.主要介绍了该封隔器的研究试验情况及其工艺特点,并通过对现场试验情况的分析,进一步阐明了该封隔器对于提高注水井密封率和注水合格率,降低作业施工难度方面的重要作用.     

双胶筒封隔器的研究与应用

针对萨北油田目前注水井用封隔器普遍存在的洗井滑套胶圈过孔易被刮坏、洗井后洗井滑套不归位、封隔器坐封后有效密封面积小、解封机构不合理及解封成功率低等问题，研究应用了双胶筒封隔器。主要介绍了该封隔器的研究试验情况及其工艺特点，并通过对现场试验情况的分析，进一步阐明了该封隔器对于提高注水井密封率和注水合格率，降低作业施工难度方面的重要作用。     

旋压式封隔器

安塞油田开发油层多,分注井上使用的Y341封隔器由于受注水压力波动和洗井等影响,使得封隔器频繁解封、坐封,封隔器胶筒极易损坏,缩短了分注有效期。为此,应用了旋压式封隔器,该封隔器采用顺时针旋转油管柱解封设计,提高了封隔器的抗疲劳破坏能力及可靠性,极大地延长了封隔器的使用寿命。     

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。      

YSYK344型液控压缩式封隔器研制与应用

针对海上油田注水井封隔器存在反洗通道易堵塞、胶筒扩张坐封拉伸破坏严重等问题,研制了YSYK344型液控压缩式封隔器。该封隔器采用地面液控方式控制封隔器工作状态,通过活塞坐封距和坐封剪钉的设计,避免了胶筒过分挤压破坏和胶筒下井过程中自动坐封,提高了封隔器的安全性和可靠性。现场应用20多井次,一次施工成功率达100%,为海上油田高效注水提供了技术保障。     

液控式同心双管分层注水技术

为了解决大斜度定向井分层注水投捞困难、分层注水分不开、测不准以及可洗井封隔器可靠性差、分层合格率低等问题,研制了液控式同心双管分层注水管柱。管柱由外油管、内油管、水力锚、液控封隔器、带孔管、密封插入、丝堵和液控管线组成。该注水技术具有免测调、可进行分质分压注水、停注时层间不窜流以及无需验封、分层可靠等特点。4口井的现场应用表明,在139.7mm套管井内,最大井斜63.7°,封隔器控制压力12MPa,单井最大注入压差8.8MPa,配注合格率与分层合格率均为100%。     

Y341-114型注水封隔器胶筒与套管摩擦力试验研究

目前在细分层注水管柱的力学分析中,封隔器胶筒对套管的摩擦力大多使用估计值或数值模拟分析结果,很少有精确的试验数据,无法适应细分层注水技术对封隔器在井下位置精确计算的要求。设计封隔器胶筒模拟试验装置,对测定胶筒与套管的摩擦力大小具有重要意义。试验结果表明:压力在4～17MPa时,胶筒与套管的摩擦力与轴向加压压力基本呈线性关系;在无润滑条件下,当压力为17MPa时,单级封隔器对套管产生的摩擦力约30kN。为细分层注水管柱的力学分析提供了试验数据,有助于确保细分层注水工艺的稳定实施。     

遇水膨胀封隔器关键技术研究

针对常规封隔器在大尺寸及不规则井眼中使用可靠性较差的问题,开展了遇水膨胀封隔器技术研究。采用了测试遇水膨胀橡胶膨胀率和封隔能力等的方法,优选了遇水膨胀橡胶的配方:橡胶D1+70%吸水聚合物+20%补强剂A+40%补强剂C。通过室内试验分析了温度及盐溶液对遇水膨胀橡胶的影响规律,结果表明:随着温度的升高,遇水膨胀橡胶的膨胀率增大,但当温度高于120 ℃时,其膨胀率随温度升高而降低;盐溶液的离子强度越高,遇水膨胀橡胶的膨胀率越低。分析了遇水膨胀封隔器的膨胀密封机理,并采用有限元方法分析了遇水膨胀橡胶不同膨胀率下的封隔能力,发现遇水膨胀橡胶的膨胀率越大,封隔能力越强。现场应用表明,遇水膨胀封隔器能解决常规封隔器在大尺寸及不规则井眼中使用可靠性较差的问题。      

插管式安全封堵工艺管柱研究

针对K344桥塞封堵工艺管柱易出现“插旗杆、灌香肠”等恶性事故、堵剂易返吐、现有插管封隔器耐压低且难钻除等问题,进行了插管式安全封堵管柱研究。利用新型插管式可钻桥塞、坐封工具、插管和扶正器组成安全封堵管柱。该管柱在完成注灰后,可迅速上提插管,关闭注灰通道,防止堵剂返吐,有效避免了“插旗杆、灌香肠”等恶性事故;特殊密封形式和可钻桥塞助钻磨机构提高了插管封隔器的耐压指标及可钻性能。该工艺管柱现场应用效果良好,大大提高了封堵施工的安全性。     

KZ113-5-50(H)型胶筒的研制与使用

介绍一种ＫＺ１１３－５－５０（Ｈ）型胶筒的研制过程及其现场使用情况，该胶筒是在ＫＺ１１３－５－５０型胶筒基础上研制成功的，根据使用要求，在不改变橡胶配方的情况下，对胶筒的骨架结构进行改进，通过对新旧胶筒性能的测试和对新型胶筒的使用，得出新胶筒的整体强度高，能在较长时间内承受高压的结论。     

噪声频谱测井在注水井中的应用

针对注水井管外窜槽和漏失问题,青海油田引进了频谱噪声测井技术。该技术采用存储式钢丝测井方式,探测储层流动噪声范围广,能有效检测管外流体流动;记录噪声频率范围广,信息丰富;可避免电缆传输信号衰减;采用点测方式可消除诸多干扰噪声信号;采用成像显示,结果更为直观。在青海油田6个油藏完成了22口注水井的现场应用。该测井技术在检测油套管泄露点、管外窜槽、封隔器漏失以及吸水层位等方面准确可靠,效果明显,为诊断注水井井筒生产状况以及制定相应措施方案提供科学依据。     

FMB系列防蠕动扩张式封隔器研制及应用

针对常规扩张式封隔器锚定力小、寿命短的问题,设计了防蠕动扩张式封隔器。设计胶筒锚定结构,实现封隔器自身的锚定功能,避免钢性锚定对套管的损伤; 优化胶筒表面结构,提高胶筒锚定力; 设计锚定传力液缸,降低注入流体对封隔器寿命的影响。该封隔器具有2种解封方式,既满足正常生产时的反洗井需求,又降低配套管柱后期的检换风险。室内试验及现场应用表明,其锚定性能较常规封隔器提高30%以上,可有效降低管柱蠕动影响,延长分注管柱寿命,提高水驱油藏开发水平。可广泛应用于出砂、吐聚油藏的分注井。