锁芯式井下节流器在苏里格气田的应用

2018-06-13惠徐宁王晓荣宋汉华

钻采工艺 2018年3期

王惠，惠徐宁，金伟，王晓荣，宋汉华

(1长庆油田分公司油气工艺研究院 2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 3长庆油田分公司第一输油处 4西南油气田公司川西北气矿气田维修中心)

井下节流工艺是将节流气嘴安装于油管内适当位置, 实现井筒内节流降压的一种工艺措施，已成为苏里格气田经济有效开发的关键技术之一[1-3]。目前现场常用的节流器如弹簧压缩式节流器、活塞压缩式节流器、机械压缩式节流器等在使用过程中暴露出以下问题：投放过程中易误坐封；胶筒因开关井压力变化或腐蚀易失效；因生产过程出砂或井内杂物造成卡瓦或胶筒解封，打捞困难[4]。为此，需要进一步开展新型节流器研究，优化提升节流器的性能指标，使之更加适应苏里格气田现场需求。为此，研发了锁芯式井下节流器。

一、锁芯式井下节流器

该锁芯式井下节流器投捞方便、坐封可靠、密封性好、寿命长。在坐落短节中使用，无需卡瓦支撑，不会在投放中途误坐封；最大外径小，能顺利投放至井下工作筒内，打捞时与井壁摩擦较小，易于打捞；受气井生产出砂及杂物影响小。

1.结构

锁芯式井下节流器是一种基于坐落短节内的预置式节流器，主要由锁芯、密封组件及节流嘴三大部分组成。锁芯与坐落短节凹槽完成锁定；节流器密封组件与坐落短节工作筒微间隙复合密封；节流嘴控制完井配产产量。

锁芯式井下节流器的结构见图1所示。

在井筒内预留坐落短节，相当于在井内预置一个口袋，用于投放节流器。坐落短节结构见图2所示。

图1 锁芯式井下节流器

图2 坐落短节

2.工作原理

(1)坐封原理。锁芯式井下节流器也叫坐落式井下节流器，它是利用其专用投放工具通过钢丝作业将节流器投入坐落短节内，依靠锁定心轴的锁块卡入坐落短节凹槽内实现定位，上提钢丝，利用震击器剪切销钉及棘齿环，实现投放工具与节流器脱离，完成节流器投放[5]。节流器上的密封组件与坐落短节的密封面形成良好的密封，气流从节流器中部通过节流嘴节流后流出。

(2)打捞原理。配套打捞工具在打捞井下节流器时，打捞狗进入节流器打捞颈后,使用震击器向上震击，如果遇阻、遇卡，可向下震击剪切打捞工具里的紧急释放销钉, 打捞狗退出井下节流器打捞颈，取出工具串，从而实现安全作业。

3.材质选择

该锁芯式井下节流器选用高聚合物氟橡胶作为密封材料。这种橡胶材料耐高温、高压, 更适合在天然气和有机液体(油、燃料、溶液) 环境中工作，性能优良。

刚体材料采用优质碳素钢, 均经过调质和高频表面处理, 表面粗糙度及硬度达到最佳使用要求。

节流器气嘴优选钨铬合金材质，硬度由63提高至78，长度由8 mm增加至12 mm，采用过盈配合技术，提高抗腐蚀、冲蚀强度。从前试验效果来看，尚未出现气嘴因为出砂磨损导致节流器失效问题。

4.密封机构改进

密封圈性能对整个节流器应用成败非常关键，现场应用的多种节流器，常出现胶筒破裂或者变形严重以至密封失效问题，为此，该锁芯式井下节流器设计了特殊的密封圈装置，密封圈与工作筒的密封面采用过盈配合，密封及强度更好，增强使用寿命。

5.新型滤砂罩

为了有效防止地层出砂，设计了一种新型滤砂罩。该滤砂罩主要由滤罩、内胎和滤砂网组成，可较好的预防井内出砂，采用不锈钢材质的双层滤网，可有效过滤井底0.2 mm以上的砂砾。

6.其他功能

该型节流器底部带有托挂器变扣，可悬挂压力计装置，实现对井底压力的监测。

因井筒内预留坐落短接，除用于投放节流器以外，在常规井的施工中还具备以下功能：①将堵塞器下入坐落短节内，进行井筒的封堵作业，整体管柱的试压作业；②依托工作筒进行压力恢复监测作业。用堵塞器下悬挂压力计装置，将堵塞器坐封在短节内，压力计监测坐落短节以下层位的压力恢复情况。也可通过优化井筒结构，在每个层段预留坐落短节，为后期的每个层位评价，压力计封堵测恢复提供平台；③用于特种工具的投放。如井下开关井工具设定好程序后下悬挂在锁芯工具下方，当锁芯工具坐封在短接内，可实现井下定时开关井的功能。锁芯式井下节流器与传统式井下节流器的比较见表1。

表1 锁芯式井下节流器与传统式井下节流器对比表

二、现场试验

2011～2013年在苏里格南区块累计投放、打捞锁芯式井下节流器166井次，其中投放84井次，打捞50井次，更换32井次。投放施工全部正常，投放性能良好，没有出现中途误坐封、开井后失效等问题，胶筒密封性能好。目前所有井都开井生产，使用情况正常，一次打捞成功率在90%以上。其中SN0115-×H井产量最高155 000 m3/d，使用时间最长(工作周期343 d)，因更换气嘴打捞出节流器，胶皮密封件完好，气嘴无损伤。

典型井分析见图3(井例是无油管生产井)。

(1)SN0145-×1井于2014年5月5日投放锁芯式井下节流器开井生产，油压4 MPa左右，日均产气量3.5×104m3。气井通过节流器生产正常，压力和产气量较平稳，已经连续生产300 d以上。