强密封自控式注水管柱

针对普通注水管柱封隔器密封效果差、密封周期短及停注返吐等问题,研制了强密封自控式注水管柱。这种新型管柱注水时管柱自动锚定,停注时管柱缩短,水嘴自动关闭,锚定自动解除,再次注水时管柱重新锚定。在注水、停注过程中封隔器均处于密封状态;反洗井时封隔器自动解封,洗井液经油套环空到达底球然后经油管返至地面。强密封自控式注水管柱现场试验验封9口井,验封良好率100%;测试调配26口井,成功24口,成功率92.3%。该管柱用于分层注水能较好地解决测试仪器中途遇阻及水嘴堵塞问题。     

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。      

DXY441-114型防蠕动封隔器的研制与试验

针对扩张式和压缩式封隔器存在的抗蠕动性差和胶筒材料老化导致密封性变差等问题,研制了DXY441-114型防蠕动封隔器。该封隔器主要由坐封机构、密封机构、洗井机构、锁紧机构和解封机构等部分组成,具有密封性好、承压能力强的特点,能满足复杂断块分层注水的要求。室内试验和现场试验表明,该封隔器能够很好地实现坐封、密封、洗井和解封功能,在胜利油田东辛采油厂12口井坐封成功率100%,平均有效期已达9月,最长的有效期达15月。     

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。     

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。     

Y521-110FQ防卡注水封隔器的研制及应用

针对Y521封隔器在文明寨油田应用中存在的若干问题,研制了Y521-110FQ防卡注水封隔器。该封隔器主要由上接头、油压活塞、洗井活塞、水力锚、内外中心管、压缩环、摩擦及卡瓦装置、下接头等组成。洗井活塞采用油压和下压双重关闭设计,最大限度地满足了注水和停注时不同压力系统下洗井机构密封的要求;解封时洗井活塞强制开启,使上、下压力系统连通,解决了上部高压导致解封困难的问题。文明寨油田16口注水井的应用效果表明,该封隔器结构合理,原理可靠,能提高管柱分层注水成功率,提高封隔器密封性能,满足高温高压、层间差异大井的分注要求。     

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。     

三级分层注水管柱蠕动研究

多级细分层注水已成为开采薄差层油气资源的重要手段,但由于其注水管柱结构、工艺流程以及管柱受力相对复杂,使得封隔器蠕动失效问题日益突出。为了更准确地分析注水管柱蠕动影响因素及蠕动规律,在考虑管柱受力、管柱结构和作业参数等多种因素的基础上建立了三级分层注水管柱封隔器蠕动模型,并提出了蠕动计算的新方法。通过对实际注水管柱在不同作业工况下的蠕动分析,得到了注水压力、节流压差及注水温度等因素对注水管柱蠕动的影响规律,即第一层段注水压力增大时,注水管柱蠕动量最小;当第一层段配水器节流压差逐渐增大时,各级封隔器蠕动量最小;当注水温度随着注入时间的延长越接近地层初始温度时,注水管柱蠕动量越小。研究结果表明:施加刚性锚定和锚定补偿措施可以大幅度减小管柱蠕动,对延长封隔器寿命和提高分注作业成功率有重要意义。     

分注井水力压缩式封隔器失效原因分析与对策

随着分层注水向深井、斜井发展，以及注水压力的提高，封隔器工作时的移动严重影响了分层注水的成功率。由于在斜井中分层注水管柱受力不平衡，在正常注水时，管柱上存在虎克定律效应、压力效应、螺旋弯曲效应及温度效应，此四种效应的综合作用导致了分层注水管柱的伸长和缩短，造成封隔器在井下移位，使封隔器密封失效，甚至造成封隔器自动解封。     

复合式三防FF—K344封隔器的研制与应用

为了解决常用封隔器存在的内部易腐蚀结垢、解封困难,以及不能洗井等问题,研制出一种复合式三防FF—K344封隔器。这种封隔器主要由内密封机构、坐封阀、解封阀、外密封机构组成,它具有防腐、防垢、防砂、能够洗井和重复坐封等优点。46口井的应用表明,该封隔器能满足分层注水工艺要求,无腐蚀和结垢现象,可重复洗井,大大提高了井下管柱的稳定性,并取得巨大经济效益。     

注水井管柱轴侧向力耦合模型及安全评价研究

为了准确地评价高温深井中分层注水管柱力学强度的安全性,根据分注管柱多封隔器多点锚定的特点,建立了注水井多封隔器管柱轴侧向力耦合模型,分析了多封隔器管柱的蠕动机制,计算了管柱关键力学参数和蠕动量。进一步选取管柱变形、封隔器失效、胀爆、挤毁、本体拉断和永久螺旋屈曲6个指标,建立注水井管柱安全评价指标体系;通过软件编程方法,以安全指标雷达图和封隔器信封曲线的形式,可视化地评价管柱的安全性。通过对青海油田X-24井管柱注水和洗井工况的分析,此高温深井在注水工况下,安全注入的压力较低,需在顶部封隔器处加装油管锚和伸缩补偿器;在洗井工况下,洗井液温度比洗井排量对管柱安全的影响更大。建立的管柱力学模型和安全评价方法可以有效指导高温深井注水管柱的安全设计及作业工艺参数优化。     

软卡瓦注水封隔器的研制与应用

鉴于现有注水封隔器在分注管柱蠕动时使封隔件在套管内壁产生滑移而损坏密封面,从而导致密封件寿命缩短的问题,研制了软卡瓦注水封隔器。这种软卡瓦注水封隔器主要由洗井阀机构、密封胶筒总成、内锁紧及坐封与解封机构、双级液缸和软卡瓦机构5部分组成。它可以在11.78MPa的工作压差下与套管产生53.23kN的摩擦力,对管柱蠕动有明显的抑制作用,起到缩短管柱蠕动周期和延长封隔器胶筒寿命的作用。在层间压差10MPa以内的分注井中应用效果较好。     

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。     

自提升式可洗井注洗管柱的设计及应用

针对渤海油田先期分层防砂注水管柱无法洗井的问题,研制出自提升式可洗井注洗管柱。该管柱在井内油管挂下部安装了一个液压提升装置,洗井时地面给液压提升装置供压使液缸上提,其下部注水管柱上的隔离密封提离隔离封隔器密封筒,从而建立起洗井通道;洗井结束后,利用注水管柱自重和地面供给的液压使其下部注水管柱下放,隔离密封重新进入隔离封隔器密封筒,实现层间封隔。现场应用结果表明,该管柱有效地解决了海上油田注水井洗井和防垢卡问题。     

Y341-115P洗井平衡封隔器的研制与应用

针对目前大多数油田分层注水使用的无支撑液压坐封封隔器反洗井时易解封造成管柱失效的问题,研制了Y341-115P洗井平衡封隔器。该封隔器由平衡机构、洗井机构、坐封机构、双级活塞安全及解封锁块、锁紧机构等组成。平衡机构在反洗井时抵消大部分作用在封隔件上向下的力,减小了解封剪钉的受力,增强了封隔器密封的可靠性。该封隔器在胜利油田现场应用了10口井,施工成功率100%,反洗井最高耐压达到26.5 MPa。现场应用表明,该封隔器结构合理、原理可靠,能明显提高反洗井耐压值和管柱分层注水成功率,延长管柱寿命,提高封隔器密封性能。     

KSQ型水井双向锚中心管受力分析

KSQ型水井双向锚依托注水管柱是保障油田开发工艺顺利实施的关键构件,通过其锚定作用,可以防止在注水过程中由于温度、压力等因素的变化造成管柱上下蠕动,进而延长注水管柱的寿命,提高分层注水效果。通过对水井双向锚中心管在不同工况下的受力分析和有限元计算,得到了中心管优化设计结果,提高了水井双向锚及其注水管柱的可靠性。     

ZY341型可洗井自验封注水封隔器研制

为解决注水管柱所用封隔器存在验封困难的问题,研制了ZY341型可洗井自验封封隔器。该封隔器采用液压三级液缸坐封、上提油管解封;内、外中心管采取脱节式设计,解封力小;利用液体不可压缩原理设计的自验封机构可实现管柱内加压验封。试验和应用结果表明,封隔器的工作压差达到25MPa,配备高温胶筒后耐温可达150℃,解封力小于30kN。可为油田精细化注水作业提供可靠的封隔器。     

注水封隔器上压控制式洗井机构设计分析

普通洗井机构不能实现有效的分层注水 ,且洗井压力损失过大 ,常造成洗井不畅 ,而上压控制式反洗井机构具有打开灵活、洗井畅通、关闭可靠等优良性能 ,除洗井时沟通上下层外 ,注水井其他工作状态都能很好地将洗井通道关闭 ,起到密封分层的作用。介绍了其结构和工作原理 ,并根据洗井活塞受力特点进行了状态分析 ,设计了新型的上压控制式洗井活塞和密封面保护机构。现场 2 76井次的应用表明 ,该机构灵活可靠 ,有效地解决了注水开发油田洗井时存在的层间串通等问题 ,可大幅度提高可洗井封隔器的性能指标。     

压差密闭式可洗井封隔器解封阀的改进

针对压差密闭式可洗井封隔器解封压力过高, 洗井不易洗通的实际情况, 将该封隔器的解封阀结构由密闭式改为隔离式。试验和现场应用表明, 改进后的封隔器解封可靠, 洗井彻底,洗井后密封率达 96. 8%, 洗井压力和排量均可控制在规定范围内, 洗井洗通率由原来的 81 .6%上升到目前的 97 .8%, 大大延长了注水管柱的检修周期。     

自验封可洗井封隔器的研制与现场试验

胜利油田分层管柱用的两种封隔器 (Y341— 112压缩式 ,K344— 114扩张式 )普遍存在坐封有效期短 ,且下井后无法验证封隔器的密封效果 ,为此研制开发了FXZ—Y341— 114自验封封隔器。这种封隔器主要由坐封、自验封、解封、洗井、密封和锁紧等部分组成。采用液压坐封和上提管柱解封方式 ,设计有自验封装置 ,实现了封隔器坐封与验封同步完成。正常注水时 ,可反洗井和检验封隔器的密封性能。 11口井现场试验表明 ,这种封隔器坐封和解封灵活 ,承受压差大 ,密封效果好 ,能满足分层注水工艺的要求