海上油田分层开采压力膨胀式插入密封技术

针对海上油田油水井分层开发开采时出现的井下防砂密封筒磨损、划伤及腐蚀等原因造成的与插入密封之间密封失效问题,设计了一种具有主动密封功能的压力膨胀式插入密封,此新型密封通过井下管柱内加压使其受压膨胀后与井下密封筒过盈配合,使密封单元主动与井下密封筒达到密封状态,实现分层目的。解封时膨胀单元自动恢复原状实现顺利解封,解决了使用常规插入密封无法正常分层开发开采的难题。现场应用后通过钢丝压力计分层验封结果表明,该压力膨胀式插入密封与常规插入密封相对比,密封效果好,工艺成功率高,能够实现与井下受损密封筒的有效密封,避免了油水井二次完井防砂带来的大量人力物力消耗,为海上油田油水井的分层开发开采提供了技术保障。     

模块密封关键技术与试验研究

海上防砂作业过程中,管柱从井口下入时,带有密封的坐封工具存在无法通过密封筒到达预定位置以及密封易失效等问题。鉴于此,设计了一种带有1 mm退让槽的模块密封。研究结果表明:粘接4道矩形密封圈的结构设计减小了坐封工具下入的摩擦力,并且经过80 m密封筒内磨损之后,模块密封依然能够密封35 MPa的压力。该模块密封解决了起钻、重新更换密封和再下钻的问题,从而节省了作业时间,减轻了工人的劳动强度。     

海上油田注水井分注管柱密封模块失效及对策研究

随着渤海油田"注水年"工作的逐步推进,部分老井或多次修井后的注水管柱插入密封对应的密封筒密封失效,不能真正的实现分层注水的目的,甚至会出现油套同压的风险。分析了防砂管柱中插入密封的密封筒失效情况,提出了在不需动外层管柱的提前下,运用压力膨胀式插入密封解决了密封筒失效的问题。针对大井斜且注水层段较长或是层间矛盾较为突出的井况,应该从分注工艺上研究解决,而电缆永置式智能测调技术恰能解决该难题,其不受大井斜因素的限制外,省去了多趟钢丝作业的工序,可实时同步对井下各个层段的配水器芯子开度进行调节,满足不同层位的配注要求。现场实践表明,针对密封筒失效后采用压力膨胀式插入密封或改变注水工艺,均能实现分层配注的目的,具有良好的应用价值。     

海上油田可洗井过电缆插入密封工具研制

介绍了一种适合海上油田的可洗井过电缆插入密封工具,可用于防砂井防砂段中进行电缆穿越及密封,并且能够实现反洗井功能。可洗井过电缆插入密封工具依靠密封模块对隔离封隔器光筒的过盈配合实现密封。该工具具有电缆通道和洗井通道,可在防砂井中实现钢管电缆的穿越、分层和反洗井的功能,弥补了常规分层工具不能同时具备过电缆及反洗井功能的缺陷。介绍了该工具的结构、原理、陆地性能试验及现场应用情况。目前该工具在海上油田应用效果良好,具有很好的市场推广前景。     

海上油田ESP封隔器(双电缆)的研制与应用

为了解决海上边际小油田双电潜泵完井系统中双电缆穿越的问题,研制了海上油田ESP封隔器。该封隔器采用双向外卡瓦和辅助水力锚定机构,可避免由于封隔器下部压力过大造成的解封问题,提高了封隔器的安全性和可靠性;由双重密封胶筒组成的密封系统可适用于不规则套管和多种压力环境,扩大了封隔器的应用范围;采用液压坐封和直拉解封的方式,使封隔器具备坐封简单、密封可靠和解封方便等特点。室内试验和现场应用结果表明,ESP封隔器在额定坐封压力下能成功坐封,施工成功率100%;在设计验封压力下,压力稳定且无泄漏现象,封隔器胶筒密封性能可靠,达到现场应用要求。     

244.5 mm套管三胶筒隔离封隔器研制

为了解决老式隔离封隔器容易出现刮损失效和密封性能差的问题,采用具有不同硬度组合的三胶筒式密封结构,研制了一种适用于海上油田防砂作业的新型隔离封隔器。该隔离封隔器由密封机构、锁紧机构、坐封机构和心轴组成。通过优化胶筒的参数,以及在胶筒两端安装铜环,使胶筒的压缩力更加均匀。室内试验时,正反向验封压力均达到41.4 MPa,坐封后自锁状态稳定。现场应用表明,该封隔器设计合理、性能可靠。     

可钻封隔器设计及密封机构特性研究

为解决油田分层注水封隔器工艺成功率低的问题，研制了一种可钻封隔器。该封隔器内径为62 mm,零件采用非金属可钻复合材料；封隔器采用双活塞低压坐封，减小了坐封压差，增强了坐封可靠性；筛选耐高温高压胶筒，尽可能缩小胶筒厚度。通过对胶筒密封机构进行仿真分析，得出不同工作压力下胶筒与套管内壁的接触压力与胶筒压缩距。对仿真结果进行分析可知，密封机构满足设计要求且密封性能良好。室内试验和现场应用结果表明：可钻封隔器坐封顺利，解封可靠，整体密封性能良好。密封压差可达35 MPa,常温至120℃高温下承压25 MPa,能够满足高温、高压等复杂环境下的工作需求，工艺成功率100%,应用效果良好。此封隔器的研制成功为分层注水井的应用提供了技术支持，对油田实现降本增效起到了良好作用，具有广阔的推广应用前景。     

隔离密封检测工艺及配套密封工具研究及应用

针对密封筒受到磨损、腐蚀导致自密封封隔器的胶筒密封易失效而无法分层开采的问题,开发出一套隔离密封性能检测管柱工艺。通过内置在检测管柱中的压力计和流量计,对密封筒的受损情况进行有效检测。依据现有标准《油气田压缩式封隔器胶筒》,设计不同规格新型密封工具的胶筒,来满足不同类型密封筒的要求。首先,对胶筒的尺寸参数、硬度进行了优选;然后,对检测工具的胶筒进行座封试验、耐压试验及密封性能试验,确定出不同规格的密封筒对应的密封工具的压缩距及坐封力。利用检测工艺对分层失效的井进行现场检测,利用密封胶筒对受损密封筒进行有效密封补偿。开发的检测工艺技术能够在有缺陷密封筒的油水井中对井下密封筒进行定量化检测,保证有效分层开采。     

海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术研究

渤海油田稠油资源丰富,多元热流体吞吐与蒸汽吞吐等热采技术试验效果较好,但需采用注采两趟管柱予以实现,导致热采开发成本较高。鉴于此,通过举升工艺优选、管柱设计、井下关键工具设计、专用井口装置设计及地面配套工艺优选等研究,形成了海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术,实现了海上油田稠油注采一体化领域从0到1的突破。现场试验结果表明:该技术所用工具耐温性好,工作筒与机械式安全阀配合良好,打开灵活;工作筒下入顺利,内泵筒插入密封耐压20 MPa,符合技术要求。一体化工艺技术实施的总费用相比目前工艺降低幅度达60%,有助于实现海上稠油油田的规模化热采开发,经济效益与社会效益显著。     

深层气井压裂投产一次完井管柱

松辽盆地北部深层气田储层埋藏深,岩性复杂,存在大量微裂缝、孔洞,通过压裂改造可获取较高的产能。在气井压裂施工中破裂压力高,压力波动大,施工难度大,亟需新的压裂工艺及压裂工具。为此而研究开发的深层气井压裂投产一次完井技术优选压裂工艺及管柱,通过逐级投球实现多段压裂和投产的目的。压裂投产一次完井管柱关键是压裂密封工作筒,从压裂密封工作筒工作原理、锥体受力分析及计算入手,在大量室内试验的基础上,通过对压裂密封工作筒与插入密封段及其密封胶圈的改进完善,探讨、研究提高压裂密封工作筒承压能力的方法,根据松辽盆地北部深层气井实际研制不同规格密封工作筒及配套插入密封段,满足深层气井压裂生产需要。优化喷砂器等工具,形成深层气井压裂投产一体化管柱,管柱及井下工具耐温150℃,耐压80 MPa,可提高施工效率,降低储层伤害率。     

海上热采耐高温三胶筒结构封隔器设计及性能评价

在国内油气田增储上的大背景下,稠油热采成为油气开发新的增长点。面对井下高温高压的环境条件,现有耐高温胶筒难以满足海上热采高温密封要求,制约了稠油热采井有效开发。为解决海上热采封隔器高温下密封失效问题,结合现有耐高温材料和隔热涂层技术, 提出一种中心管带隔热层的三胶筒结构。通过建立三维模型并应用有限元仿真软件,完成了该结构的热分析与结构分析,得出了三胶筒坐封后各自的压缩量、接触压力及在中心管注高温蒸汽时胶筒的温度分布。通过分析表明三胶筒结构具有可靠的密封性能,采用隔热涂层后胶筒的工作温度有明显降低。该设计为海上稠油热采封隔器高温密封提出了一种新思路。     

海上热采防砂封隔器研制与室内试验

海上稠油热采开发过程中,通常采用蒸汽吞吐的方式进行原油开采。为满足稠油热采长效密封要求,研制了HPHT-215型热采防砂封隔器。封隔器胶筒采用特制的氟硅基复合材料+玻璃纤维网结构,并开展了材料性能评价测试。通过有限元分析和室内胶筒组合测试,对胶筒材料和组合结构进行了评价优化。室内全尺寸整机测试表明:封隔器能够满足耐温350 ℃、耐压21 MPa密封性能要求,并开展了高低温多轮次密封性能评价测试。该型热采防砂封隔器的研制成功,为海上稠油蒸汽吞吐多轮次开发提供了保障,具有广泛的应用前景。     

超高压封层工具密封机构的试验研究

针对普通胶筒密封遵循接触式密封理论所存在的问题,提出了封隔器胶筒"完全防突"的设计理论。对普通密封机构和"完全防突"密封机构的密封能力做了对比试验和分析,结果表明"完全防突"密封机构在140 MPa的超高压差下仍能保持密封。提出超高压密封机构设计方案和试验模型,并进行了室内试验,试验中密封压差达到106 MPa,表明该密封机构能承受超高压密封。超高压密封机构采取两端支承设计,有效地提高了胶筒的密封性能,为井下超高压封层工具设计提供了可靠依据。     

油水井插管式封堵管柱的研究与应用

油田中针对油水井进行封窜、堵漏或进行化学封堵施工时,一般采用K344桥塞进行封堵,这种封堵工艺管柱风险很大,可能出现"插旗杆、灌香肠"等恶性事故,同时存在堵剂可能出现返吐,影响封堵效果的问题。为解决以上问题,特进行了油水井插管式封堵管柱的研究。利用研制出的插管式可钻桥塞、坐封工具、插管和扶正器组成一种插管式封堵管柱。坐封工具与可钻桥塞相连,将其下入井底,并实现坐封和丢手。再下入插管打开桥塞的注灰通道,实现注灰。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。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。     

海上油田新型套管回接器研制与应用

在海上油气田开发过程中,由于地层腐蚀性流体作用及入井工具对套管损伤等原因,套管会出现腐蚀或穿孔的问题,严重影响后续海上调整井作业及增产措施的实施,同时对海上油气井的安全生产形成威胁.研究设计了 一种新型套管回接器,并对回接筒密封、篮式卡瓦、扶正引鞋、加长筒及配套辅助装置进行了优化改进,进一步提高了套管回接效率和成功率....     

一种球密封储层保护工具研制及试验

孔洞型或裂缝发育型储层在后期修井作业时会发生大量压井液泄漏问题。研制了一种可多次回插球密封储层保护工具。通过有限元建模和试验,对球阀打开或关闭进行分析。计算和试验结果表明:球阀打开或关闭时,操作杆有效行程约为56 mm; 球阀关闭所需载荷大于球阀打开所需载荷; 球阀摩擦因数与球阀开启所需载荷呈非线性递增关系; 试验测得球阀的开启或关闭载荷约为20～30 kN,且满足70 MPa密封要求。该工具能有效阻止完井液漏入地层,降低完井成本。     

锁环回退距对封隔器胶筒密封性能影响研究

封隔器作为完井必不可少工具,其密封可靠性直接关系着作业的成败。对于封隔器的密封性能研究,大部分集中在胶筒结构和防突优化研究上,基本忽略了锁紧机构回退对密封性能的影响。以177.8 mm(7英寸)隔离封隔器锁环机构为研究对象,完成了锁环回退距的机理研究; 设计了微位移测量系统,用于检测锁环回退距与坐封力之间的关系。将试验数据与ANSYS软件相结合,分析锁环回退距对胶筒与套管间接触压力的影响。研究结果表明,当回退距达6 mm时,接触压力下降5.3 MPa,降幅达到48%; 回退距与接触压力间呈现线性关系,锁环回退距的增加对密封性能影响较明显。该结论对提升封隔器胶筒密封可靠性具有重要意义,也为锁环设计及优化提供理论支持,从而降低对胶筒组形状结构和材料性能的要求。     

软密封柱塞增效抽油泵的研制与应用

针对河南油田部分稀油井产液量低、 动液面低、 柱塞与泵筒间漏失量大、 泵效低的问题, 研制了软密封柱塞增效抽油泵。采用软硬结合的软密封柱塞与金属泵筒作为密封配合副, 在抽汲过程中, 软密封柱塞与金属泵筒之间为零间隙配合, 具有泵效高、 检泵周期短、 防砂、 节能、 深抽功能。截止到２ ０ １ ０年１ ２月, 该技术在河南油田采油一厂共开展现场应用２ ６口井, 工艺成功率１ ０ ０ ％,２ ３口可对比井中, 平均单井泵效提高 ８ ． １ ４个百分点, 累计增产原油２４ ７ ０ｔ