新型沉砂洗井阀的研制与应用

2014-06-05咸国旗刘晋伟孙金峰朱岸昌

石油矿场机械 2014年10期

关键词：定压密封性洗井

咸国旗，刘晋伟，孙金峰，肖虎，朱岸昌

（1.胜利油田采油工艺研究院，山东东营 257000；2.胜利油田孤岛采油厂，山东东营 257237）

新型沉砂洗井阀的研制与应用

咸国旗1，刘晋伟1，孙金峰1，肖虎2，朱岸昌2

（1.胜利油田采油工艺研究院，山东东营 257000；2.胜利油田孤岛采油厂，山东东营 257237）

由于腐蚀结垢、地层出砂及聚合物返吐等原因，常规洗井阀会出现关闭不严甚至工作失效的问题，造成易出砂且地层压力较高的井出现返砂极为严重的现象，极大地影响了分注井的注水有效率和层段合格率。通过对常规洗井阀进行优化改进，解决阀球被埋而洗井洗不通、阀球坐不严而产生漏失等问题，提高了洗井阀的密封合格率，有助于延长分注有效期，提高分层注水开发效果。

沉砂洗井阀；密封；结构

胜利油田注水井开井数为7 158口，分注井开井数为2 320口。洗井阀为分层注水管柱必备的工具之一，常规洗井阀与筛管、丝堵配套使用，连接到分层注水管柱的底部，可实现全井彻底洗井，较好地起到下井时减小分注管柱的下行阻力、封隔器坐封以及注水时保证整个管柱密封的作用。但是，常规洗井阀由于腐蚀结垢、地层出砂及聚合物返吐等原因会导致工作失效，极大地影响了注水有效率和层段合格率。根据以上问题，研制了新型沉砂洗井阀，通过现场试验取得了较好的效果。

1 结构及工作原理

新型沉砂洗井阀主要由上接头、外套、锥体罩等组成，结构如图1所示。

1）坐封向油管内加压，流体通过过流罩作用在阀球上，使其紧靠球座，达到油管内密封，坐封封隔器。

2）正常注水注入水进入油管，底部由于新型沉砂洗井阀的作用达到密封，注入水则通过配水器进入地层。

3）反洗井洗井流体通过油、套环空到达新型沉砂洗井阀的底部，通过分流体达到阀球座的底部，推开阀球进入油管内，井内杂质由于分流体的特殊结构而沉降在下部的尾管内，避免堵塞油管。

4）停注停注时，阀球在弹簧的作用下返回到球座内时，油管内密封，防止地层返吐的地层砂、聚合物等杂质进入到油管内使其堵塞。

图1 新型沉砂洗井阀结构

2 主要技术参数

3 关键技术

新型沉砂洗井阀通过特定的定压机构和沉砂机构，可以保证阀球的密封性能，克服阀球被埋的问题［1］。

3.1 定压机构的组成及原理

新型沉砂洗井阀的定压机构主要由锥体罩、弹簧、阀球和球座组成，如图2。其主要原理是：当进行反洗井时，流体推动阀球压缩弹簧使洗井通道打开；当洗井完毕时球阀在弹簧的作用下返回并紧贴球座，避免了井中杂质或井斜的影响，保证了注水管柱的密封性［2-3］。

图2 新型沉砂洗井阀的定压机构

3.2 沉砂机构的组成及原理

新型沉砂洗井阀的沉砂机构主要由过流罩和分流体组成，如图3。洗井时，洗井液经分流体的桥式洗井孔进入，推动阀球向上挤压弹簧，再通过洗井出水孔沿油管向上进行洗井。停止洗井或注水时，油管内的砂通过沉砂通道落入尾管，避免因底球被埋造成洗井不通的问题［4-7］。

图3 新型沉砂洗井阀的沉砂机构

4 室内试验

为了验证新型沉砂阀的密封性能和克服水中杂质堵塞的能力，进行了室内试验，其流程如图4。

图4 新型沉砂洗井阀的试验流程

1）密封性试验关闭套压管线，打开油压管线，向油压管线注入油田污水使油压表升至25 MPa，稳压5 min，看套压表是否有读数。使试验装置分别与地面成30°、60°、90°角重复上述试验。试验结果表明：在以上试验角度下，套压表都没有读数，说明由于定压结构的作用，新型沉砂洗井阀无论在多大的井斜情况下都具有较好的密封性。

2）沉砂能力与洗井可靠性试验打开油压管线，用平流泵从套压管线注入油田污水，排量为2 m3／h，模拟返洗井，模拟时间为24 h，观察套压表的变化。模拟返洗井完毕后，关闭套压管线，打开油压管线，注入油田污水，检查洗井阀的密封性。试验结果表明：套压表的读数一直稳定在1.0～1.5 MPa，模拟反洗井结束后，洗井阀的密封性仍然较好，表明该洗井阀具有较好的沉砂能力与洗井可靠性。

5 现场应用

新型沉砂洗井阀先后在胜采、东辛等采油厂进行了现场试验和应用，截止到2013-09，推广应用共计296井次，现场施工顺利，管柱能够顺利下到位，封隔器坐封良好、反洗井顺利，施工成功率达到100%，克服了斜井中管柱下井过程中阀球坐不严和出砂堵塞等问题。所有井次开注7 d内首次测试，测试顺利、洗井阀均无漏失现象，停注、卸压、反洗井后仍能正常分注。

胜采ST3-4-626井是1口注聚井，注水管柱下入井65 d后，反洗井不通。分析原因是：水井停注时，残留聚合物以及受注入水长期冲刷脱落的岩石颗粒、油泥砂等进入井筒，而洗井阀无沉砂机构，致使杂物埋住阀球，直接导致洗井不通，因此考虑下入新型沉砂洗井阀。该洗井阀最大外径90 mm，下井后反洗井通，洗井压力1 MPa。目前，该水井已正常注水13个月，注水压力14 MPa，反洗井仍然通畅，洗井压力为1.2 MPa，说明该洗井阀仍然有效。

6 结论

1）研制的新型沉砂洗井阀具有定压机构，可以克服由于水井中杂质堵塞和井斜造成洗井阀密封不严的问题，延长注水管柱的寿命。

2）该新型沉砂洗井阀具有特定的沉砂机构，可以使注水管柱内和油层返吐的杂质沉降到尾管中，防止堵塞洗井阀。

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Study and Application of New Type of Sand Flushing Valve

Conventional well washing valve is not tightly closed or even failure due to corrosion，scaling，formation sand and polymer flow-back.This result makes sand production and flow-back more serious，which greatly affected water injection efficiency and the section qualified rate for high formation pressure sandy wells.The conventional well washing valve and solved the problems of burial valve and leakage was improved.And it improved the qualified rate of well washing valve sealing，extended the injection period of validity，improved the water flood development effect of stratification and achieved good application results.

sand flushing valve；seal；structure

TE935

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.10.020