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YSYK344型液控压缩式封隔器研制与应用

2014-06-05安百新

石油矿场机械 2014年10期
关键词:液控针阀胶筒

安百新

(胜利油田采油工艺研究院,山东东营 257000)

YSYK344型液控压缩式封隔器研制与应用

安百新

(胜利油田采油工艺研究院,山东东营 257000)

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。

液压封隔器;坐封距;分层注水

分层注水工艺技术在海上油田的应用,逐步暴露出海上所用封隔器的各类弊端:①Y341型可洗井封隔器,反洗阀密封性差,易串层。反洗通道小,易堵塞[1];②YK344型液控扩张封隔器,下井过程中易自行坐封,破坏胶筒。胶筒坐封扩张拉伸严重,寿命周期短。因此,研制了YSYK344型液控压缩式封隔器,并在室内验证试验的基础上,现场成功应用20余井次,能满足高温高压复杂井况的使用要求。

1 结构

YSYK344型液控压缩式封隔器是为浅海油田而设计的,通过调节与之相连液控管线内液压油压力实现坐封和解封,可单级或多级使用,对不同井径水井进行分层注水。结构如图1。上接头和下接头分别设有液控接头和输油通道。此外,上接头与支撑套之间、支撑套与活塞之间、活塞与下接头之间用胶圈密封。与YK344型液控扩张封隔器比较,在结构方面做了3方面改进。

1) 安装坐封剪钉,提高坐封启动压力,避免因地层漏失快导致封隔器在下入过程中自行坐封。

2) 设定活塞额定坐封距,避免活塞上行过大导致胶筒挤压破坏。

3) 设定调节环,便于封隔器各部件顺利组装调节。

图1 YSYK344-150型液控压缩式封隔器结构示意

2 工作原理

在该封隔器入井前,将6.35 mm(1/4英寸)液控管线与封隔器液控接头相连,液控管线贴附在油管外壁随井下工具按设计深度下入注水井内。由地面加压装置向液控管线内泵入液压油,使得液控管线与油套管环形空间形成压力差,当此压差作用在活塞上的推力大于坐封剪钉力时,坐封剪钉剪断,封隔器内油压推动活塞上行。地面加压装置继续加压至设计坐封压力值,使胶筒充分压缩完成坐封,将油套管环形空间封隔,再将液控管线首端针阀关闭,保持活塞内油压稳定,使胶筒处于长期坐封密封状态。

同时,可通过针阀近端的压力表观察液控管线内的油压变化,当油压偏低时可及时补压至设计坐封压力。解封时只需打开针阀泄掉液控管线内的油压,使液控管线与油套管环形空间的压力平衡,胶筒依靠本身的弹力收缩推动活塞下行实现解封。

3 主要技术参数

最大下入深度为4 000 m,耐温≤150℃,耐压差≤30 MPa,坐封启动压差6 MPa,坐封压差8~10 MPa,适用套管外径177.8 mm、139.7 mm。

本次探测,沿铁路正线线路方向纵测线布设3条(建议布设5条),分左、中、右,测线间距1 017.5 mm。左测线按归德至连界铁路方向的左轨道外侧0.3 m沿铁路线布设,右测线按归德至连界铁路方向的右轨道外侧0.3 m沿铁路线布设,中测线按归德至连界铁路方向的线路中心线布设。

4 室内验封试验

4.1 验封试验流程

首先,用筛管把2套YSYK344-115型液控压缩式封隔器首尾连接,末端安装导向丝堵。用ø6.35 mm液控管线连接前后封隔器的液控接头,将2个封隔器的液控系统串联起来,并内置于ø139.7 mm套管短节。再将组合工具整体置于防爆干燥箱内,用ø6.35 mm液控管线将试验流程连接完整,将封隔器液控系统和油管验封系统与便携式增压装置连接起来,同时,可通过针阀的开关来控制各系统流程转换(如图2)。

图2 YSYK344-115型液控压缩式封隔器室内验封试验系统

4.2 验封试验步骤

1) 常温高压试验

打开针阀Ⅰ,关闭针阀Ⅱ,用增压装置液控系统加压至20 MPa,使封隔器坐封完全,关闭针阀Ⅰ,保持封隔器液控系统压力稳定。打开针阀Ⅱ,用增压装置油管打压验封,逐级加压5、10、20、25、30 MPa,各压力点稳压30 min,观察套管前后端有无出水现象,验证封隔器胶筒密封可靠性,套管泄压后,观察记录封隔器解封情况和胶筒恢复状态。

2) 高温高压试验

封隔器验封试验流程连接完成后,先将防爆干燥箱温度设定在恒温150℃,依次完成上述封隔器坐封和油管验封步骤,再关闭针阀Ⅰ、Ⅱ,保持液控系统坐封压力10 MPa、油管验封压力30 MPa,试验周期60 d以上,泄压后胶筒自身收缩顺利解封。验证数据如表1。

表1 YSYK344型液控压缩式封隔器验封试验数据

通过上述验证试验表明:YSYK344型液控压缩式封隔器具有更高的密封可靠性,胶筒解封后自身恢复迅速。活塞坐封距的设置使胶筒在液控压力作用下处于最佳压缩坐封状态,避免了对胶筒过分挤压肩突破坏,经反复坐封、解封操作后,封隔器仍保持良好的密封封隔作用,同时,可在高温高压状态下长期稳定工作,整体性能满足浅海油田注水完井安全作业要求。

5 现场应用

2013-08,在埕岛油田CB25B-3、CB20CA-8井成功应用液控压缩式封隔器实施了地面液压控制注水井同心双管分注作业,分层效果明显。

5.1 工艺流程

图3 同心双管分注工艺管柱

地面液压控制注水井同心双管分注工艺管柱[2],如图3所示,由两级YSYK344-150型液控压缩式封隔器封隔上下油层,密封工作筒连接101.6 mm(4英寸)外管和下部73.0 mm(2 7/8英寸)油管,实现60.3 mm(2 7/8英寸)内管和73.0 mm(2 7/8英寸)油管通道的上下串联,对下层注水;同时,101.6 mm(4英寸)外管和60.3 mm(2 7/8英寸)内管环空形成独立注水通道,对上层注水。

5.2 验封效果

CB25B-3井下完同心双管分层注水完井管柱,地面液压控制封隔器坐封后,实施封隔器验封工序。通过平台增压泵对内、外管环空加压10 MPa,观察井口套管阀门和内管注水阀门无漏水现象,证实各级封隔器封隔密封作用良好,达到现场应用要求。如果封隔器坐封密封不严或胶筒失效,外管注入液则会通过油套环空或内管通道返回井口,对应井口阀门出现漏水现象,并以此可准确推断出密封失效的封隔器。

5.3 推广应用

至2014-02,YSYK344型液控压缩式封隔器已在埕岛油田同心双管分注工艺完井和测调一体分注工艺完井作业施工中成功应用20余井次,其中,高温高压井应用3井次,最大下井深度3 200 m,最高井温130℃,施工成功率达到100%,具有很好的推广前景。

6 结论

1) YSYK344型液控压缩式封隔器具有较高的密封可靠性,可有效起到油层封隔作用,提高注水井层段合格率,延长注水管柱检修周期,保证有效注水。

2) 现场应用时采用地面液控系统控制封隔器工作状态,可适时实现坐封、解封工序,液控系统压力长期稳定,满足海上安全高效作业要求。

3) 该封隔器适合海上高温高压注水井等复杂井况的使用。

[1] 李常友,刘明慧,贾兆军,等,液控式分层注水工艺技术[J].石油机械,2008,36(9):102-104.

[2] 姜广彬,刘艳霞,聂文龙,等.海上双管注水双控安全阀研制与应用[J].石油矿场机械,2012,41(11):69-72.

Development and Application of YSYK344 Hydraulic Control Compression Packer

For offshore oil field water injection packer backwash channel easily blocked,rubber tube expansion setting tensile damage serious problems,YSYK344 hydraulic control compression packer was developed.The packer adopts the ground hydraulic control method of controlling the packer working status,by the piston setting distance and setting cutting nail design,the rubber tube of excessive destruction of extrusion and rubber tube automatic setting in the process of downhole was avoided,and the security and reliability of the packer were improved.The application in more than 20 Wells,a construction success rate reaches 100%,providing technical support for offshore oilfield effective water injection.

hydraulic packer;setting distance;separated layer water injection

TE931.203

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2014.10.019

1001-3482(2014)10-0082-03

2014-04-17

安百新(1983-),男,山东日照人,工程师,硕士,2013年毕业于中国石油大学(华东)地质工程专业,现从事浅海采油工艺技术研究,E-mail:baixin19@163.com。

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