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。     

海上热采井完井封隔器卡瓦结构优化

为满足热采工艺要求,渤海油田稠油开发井普遍采用高钢级生产套管,现场作业中常出现完井封隔器坐封之后因悬挂力不足而定位失败的问题。为此,结合封隔器分瓣式楔形卡瓦结构特点,以卡瓦牙齿面与套管内壁全接触为设计依据,优化设计新型封隔器卡瓦,通过受力分析推导得出封隔器卡瓦咬入套管深度的理论计算模型,结合卡瓦咬入套管深度和卡瓦牙结构,得出新型封隔器卡瓦剪切强度的计算模型。通过理论计算和有限元法对设计卡瓦进行了优化分析,对比分析了卡瓦外径、坐封力和套管钢级对卡瓦悬挂极限载荷的影响。计算分析表明,卡瓦外径是影响卡瓦悬挂力的主要因素,非同心全接触楔形卡瓦可以大幅提升卡瓦悬挂能力。室内测试表明,在坐封力350 kN情况下,新型封隔器卡瓦能够有效锚定TP125H钢级套管,满足现场工况要求,有望解决现场技术难题。     

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。     

裸眼充填完井用反循环单流阀研制与应用

海上水平井裸眼充填防砂作业中,通常利用反循环单流阀的开关实现流道转换,完成封隔器验封和循环充填等作业。针对渤海油田开发过程中小井眼充填防砂要求,研制了一种新型反循环单流阀,结合工具结构原理和管柱施工工艺,给出了工具设计准则。采用有限元分析方法研究了槽长、槽宽和槽个数对工具负荷卡爪和弹性卡爪开关力的影响,并优选出工具结构参数方案。通过室内整机试验对优选方案进行开关力和开关性能测试,室内测试表明,在推拉速度0.1～0.2 m/s、开关次数15次的情况下,实现负荷卡爪过密封筒的力为30～35 kN;弹性卡爪的开关力为18～21 kN;负荷卡爪过密封筒的摩擦力为3～5 kN,工具开关测试成功率达到100%。现场应用结果显示：新型反循环单流阀成功完成3次开关动作,开关负荷显示明显,开关力及开关性能与室内试验结果吻合,技术指标满足海上油田的需求,具有一定的推广价值。     

非均质底水油藏水平井ICD完井耦合模型与目标剖面计算方法

入流控制装置(Inflow Control Device,ICD)近年来在水平井分段完井中应用日益广泛,但目前针对ICD完井建立的半解析耦合模型无法准确反映水平井端部效应,在ICD优化设计过程中对于目标入流剖面的选择缺乏依据。为此,首先引入了基于势的叠加原理和镜像反射原理的油藏渗流模型用以准确反映水平井入流特征,建立了适用于非均质底水油藏水平井ICD完井的稳态耦合模型;之后考虑油井不同的生产制度,给出了非均质油藏水平井ICD完井优化目标入流剖面的确定方法,并以喷嘴型ICD为例对ICD设计流程进行了具体描述,对最优非均匀ICD和最优均匀ICD计算结果进行了对比分析。结果表明:ICD优化设计与生产制度有很大关系,均匀入流剖面并非总是理想的入流剖面;非均匀ICD控流效果要优于均匀ICD,但均匀ICD完井对井底流压有较宽的适应性;高生产压差有助于发挥喷嘴型ICD的控流优势。