大庆油田缆控智能分注技术工艺优化

缆控智能分注工艺实现了井下参数的连续监测和实时测调,为油藏分析提供充足数据,但由于井下工具涉及多学科应用且工艺复杂,前期现场试验过程中发现,缆控智能分注井运行2年以上井数占比仅为51.9%,无法满足规模应用需求。通过对前期试验井进行故障分析,找到影响工艺可靠性的关键因素,针对主要问题对缆控智能配水器流量控制阀、电缆密封连接工艺以及过电缆封隔器洗井阀结构进行了改进和优化;实现了缆控智能配水器流量控制阀10 MPa压差下顺利开关,漏失量小于1 m3/d;电缆与缆控智能配水器连接密封可靠,电缆可从过电缆封隔器上、下接头顺利穿过。工艺技术优化与完善后截至2022年4月,现场试验223口井,运行2年以上井数占比由原来的56.1%提高到91.9%。优化后的缆控智能分注工艺,可靠性得到提升,为该技术在油田开展规模化应用奠定基础。     

智能完井井下液压控制系统关键技术研究

智能完井系统通过传感器和地层滑套开关实现了对产液层的监测和控制,对油层实现了多层合采、层间优化、单采等多种模式的切换。介绍了国际上通用的智能完井井下液压控制系统,并结合分层开采智能完井的技术要求,提出了一套智能完井井下流量控制解码器的设计方案,通过操纵井下多目的层滑套的开关从而实现分层选择和控制。设计的数字液力解码器利用3条液压管线可实现最多6个生产层滑套的控制。该方案简化了现场安装液控管线的操作,有助于推动智能井配套工具的标准化。     

液控智能分采技术及其在渤海油田的应用

为了满足海上水平井和大斜度井分层开采控制需求，实现远程智能分采和不动管柱分层调配、酸化、测试测压等目的，通过多级智能流量控制阀、多孔穿越过电缆封隔器、可穿越式定位密封、可穿越式隔离密封、多线缆保护器及地面控制系统等关键工具研发或优化，创新形成了液控智能分采工艺管柱和技术。该技术通过地面控制系统远程控制N+1根液控管线，实现井下N个生产层位的生产调节和控制，适用于垂深4 000 m、分层数6层以内的油井分采控制，满足水平井、大斜度井和深井不动管柱调配需求。渤海C油田C19井的现场应用结果表明，该技术解决了C19井3个开发层位之间流体性质差异大、层间矛盾突出等问题，投产产量达到配产要求。该技术实现了水平井和大斜度井的分层开采与控制，为渤海油田剩余油挖潜提供了更多的技术手段。     

渤海油田液压控制智能分注优化关键技术

针对渤海油田常规液压控制智能分层注水技术调配精度低、分注层数少、不能满足小眼井应用需求和无法实时监测井下注水情况等问题,开展了数字解码器研制、井下流量控制阀调节级数优化、配套大排量涡街流量计和分层调配方案设计等技术研究,形成了渤海油田液压控制智能分注优化关键技术.优化后,最大分注层数达到6层,不同规格流量控制阀的调节级...     

高压油井免带压作业检泵技术研究与应用

为解决冀东油田高压油井作业前放压时间长,不压井不放喷无法实现小修检泵,以及超深井、高温高压井探边测试困难等问题,研制了高压油井免带压作业检泵管柱及配套工具。该管柱由JDY455高温高压封隔器、坐封丢手工具及液控开关阀等组成,JDY455高温高压封隔器封堵油套环空,坐封丢手工具实现封隔器的坐封及丢手,液控开关阀调控产油通道开关状态。现场应用结果表明:高压油井免带压作业检泵管柱结构简单,用井下小修作业设备完成油井的带压作业,实现了不压井检泵和洗井。该工艺现场应用4口井,最大井斜达29.3°,最高井口压力达11.7 MPa,最大压力系数1.39,单井缩短占井周期4~6 d,工艺成功率100%。高压油井免带压作业检泵技术有效节约了作业费用,保护了油层,具有良好的推广应用前景。     

新型高温井井下控制阀的研制与应用

针对稠油注汽热采井中,压井液、洗井液进入地层使井下温度降低,造成转抽后开井困难;转抽前井内压力释放不彻底,易发生井喷或外溢等情况,研制了新型高温井井下控制阀。该阀的创新点:(1)采用齿轮齿条传动机构把管柱的直线运动变为阀球旋转运动,使阀球的开关更灵活,由锁爪、弹簧和支撑环组成的锁紧机构牢靠,不受阀球上下压差的影响;(2)球面金属密封在高温高压下密封性好;(3)阀球内通径大,打开后阀球通道与管柱同心,成为流体流动的畅通通道;(4)提放管柱开关球阀操作方便,可用于注汽热采井、直井、非热采井和大斜度井。     

智能完井技术与装备的研究和现场试验

智能完井技术是一项集动态监测、实时控制与生产优化为一体的系统技术,在复杂结构井、油气藏复杂井和海上油气井的优化生产、控制开采、减少修井作业及提高采收率等方面具有显著的优势。在介绍智能完井技术的工作原理、装备结构和特点基础上,重点就研制的关键技术装备,包括井下多级液控遥控阀、穿越式封隔器、动态监测系统等进行了阐述。现场试验结果表明,研制的智能完井系统可以实现井下动态实时监测及各层段流量控制,井下液控阀可以实现遥控功能,多级调节流量的效果明显;光纤动态监测系统读取数据准确、稳定、可靠,满足现场要求;智能完井管柱顺利下井并投产,完井工艺通过了现场检验。     

智能完井用井下液控多级流量控制阀研究

井下流量控制阀是智能井实现智能开采的核心工具,在介绍液控光纤监测型智能完井系统IC-Riped所使用的井下液控多级流量控制阀结构和工作原理基础上,对控制阀在3 000 m长6.35 mm液控管线驱动下的操控及运动进行了分析,包括控制阀运行压力、进油流量、回油流量和动作时间等参数的变化。通过试验数据和理论推导分析了管线压力损失Δp的影响因素,结果表明液压油在管线中的流动可近似为层流,得到Δp与进油流量Q的定量关系,两者近似呈线性关系。这些数据和分析为实现控制阀井下精确控制提供了扎实的试验和理论支撑,并为完井井下流量控制系统的优化提供了依据。     

智能井井下对接工具的研制

为了达到液控智能井在需要检泵或出现控制管线拔断等故障需要维修时,不用将井下工具全部提出的目的,研制了一种适合于油、气、水开采的智能井井下对接工具。该工具包括留井对接总成和留井密封总成,通过该工具将井下生产管柱分离,并进行快速准确地对接。对接采用棘爪分瓣式螺纹结构,对接强度高,对接方便、可靠;采用球阀关闭原理,保证6个传压通道同时处于密封状态。实验室的测试结果表明,该工具具有非常可靠的密封能力,能够满足深海智能井的开采要求。智能井井下对接工具的研制有利于智能井技术的大面积推广。     

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。     

新型热采闸阀的密封性能设计

热采阀在高温高压下的密封性能提高是热采稠油的关键技术,而影响密封性能的主要因素是密封材料的选择和密封结构的优化,从而使静密封和动密封达到理想的密封效果.为此研制出了一种新型采闸阀,对其密封性能设计进行了详细介绍.     

智能测试工具及工艺的研究与应用

针对目前国内卟地层测试技术中出现的问题,为满足未来高温高压、深井、非常规井等测试需要,促使地层测试技术向智能化方¨发展,研制出了智能测试器。工具包括开关阀、智能阀、压控取样器,形成了一套完整的智能测试技术。经过现场试验与应用,各项性能指标均达到设计要求,实现了地层测试向智能化方向发展。可用于套管井、裸眼井地层测试,具有设计科学,智能化高,结构先进、简单、合理,操作简便、安全,使用、维护保养简便等特点。     

直井挤压充填防砂服务器的设计与应用

针对疏松砂岩油藏生产过程中的出砂问题,研究设计了CTFS-150直井挤压充填防砂服务器。该工具由坐封机构、反洗机构、充填机构、锁紧解封机构和丢手机构组成,留井通径Φ68mm,热采密封元件耐温大于300℃,卡瓦悬挂能力900kN。室内和现场试验结果显示,该工具综合技术性能可靠,满足了直井常规开采及热采井挤压充填的要求。     

智能完井井下智能滑套位移监测系统研制

针对我国油气田液控式智能滑套技术存在缺陷、严重制约其应用与推广的问题，研制了一种可以实现滑套位移精准测量的监测系统，并进行了工程样机研制及现场试验。该监测系统根据非接触式线性可变差动变压器式监测原理设计。研究与试验结果表明：该监测系统实现了液控式井下智能滑套开度精准监测，使液控式智能完井可以对井下智能闭环调控产量精准控制；监测系统采用同心线性结构，可以与现有的液控式智能滑套连接，无需对现有滑套进行结构修改；可以使液控式井下流量控制阀省去J形槽往复式机械定位机构，简化了地面液压控制操作流程；滑套位移监测精准，单芯电缆信号传输稳定。所得结论可为实现完井井下滑套闭环智能控制提供技术支撑。     

海上油田分层采油井缆控对接式智能配产新技术

海上油田采油井常规Y型分采管柱不能满足大斜度井和水平井的作业需求,而适用于大井斜井的分采方法由于管柱结构、工具寿命保证、电泵选型和施工作业等因素又会受到应用限制。本文在介绍缆控对接式智能配产新技术管柱工艺、原理与特点的基础上,详细分析了电控配产器、地面控制器及井下电缆湿对接装置等关键配套工具的设计参数。现场应用表明,缆控对接式智能配产新技术满足海上油田大斜度井和水平井的分层控水采油需要,为海上油田分层采油技术发展提供了新思路。     

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%。     

高温高压尾管顶部封隔器研制

常规尾管顶部封隔器无法满足深井、超深井及海洋油气井的高温高压环境对尾管固井作业的需要。依据O形密封圈高温高压密封机理分析,完成了"金属+橡胶"式封隔器密封结构的研制。研究了硫化橡胶厚度、防退锁紧装置、膨胀锥角、坐封力及硫化工艺等关键技术与高温高压密封性能的关系,并优化了主要性能参数。通过对3种氟橡胶材料在高温下的力学性能研究,优选氟橡胶A作为封隔器橡胶密封材料。开发了井下工具的高温高压试验装置,并进行了地面性能评价试验。研究结果表明,高温高压尾管顶部封隔器在204℃下正反双向密封70 MPa,达到现场高温高压井的使用要求。     

双瓣单流阀用于连续管拖动压裂的试验与评价

为解决连续管拖动压裂过程中环空混砂液进入连续管,造成喷嘴砂堵、油管意外损伤以及开裂引起的能量外泄问题,以双瓣单流阀为对象,对内防喷工具进行深入研究。通过室内试验,采用Φ38.1 mm连续管带Φ60.3 mm单流阀,模拟与实际相近的射孔流速,验证单流阀在连续管喷射过程中的抗冲蚀性能;在现场条件下,采用Φ50.8 mm连续管带Φ73.0 mm单流阀,验证单流阀的抗冲蚀性能,并进行评价。试验结果表明:双瓣单流阀阀内结构均满足抗冲蚀要求;冲蚀后的单流阀反向密封性能良好,可防止环空混砂液进入油管而造成喷嘴堵塞;可有效防止因油管意外损伤和开裂造成的能量外泄,降低井控风险。因此,单流阀可作为内防喷工具,提高连续管拖动压裂施工的一次性成功率和本质安全性。     

调制式旋转导向钻井工具控制阀力学模型及仿真分析

设计调制式旋转导向钻井工具控制阀的关键问题之一是上盘阀高压孔的设计。通过对调制式旋转导向钻井工具液压盘阀机构的工作原理、力学模型的理论和仿真分析，给出了上盘阀高压孔圆心角的最优设计参数；讨论了充液、泄液滞后时间对巴掌支撑力的影响，提出了调制式旋转导向钻井工具控制阀机械设计和控制的理论依据。     

井下试压开井阀工具的开发与应用

高温高压及深井测试具有温度高、压力高的特点,对测试管柱的密封性能要求更高,开井前要求对测试管柱进行试压检验,为此,开发出井下试压开井阀,该工具既能满足管柱试压的要求,又能实现灌入诱喷液垫进行负压放喷的工艺要求。在渤海油田的科学探索井测试和东海的加砂压裂测试项目中多次使用,成功率达100%,具有广阔的应用前景。