海上油田同井注采双管环空安全控制技术研究

2020-05-09齐延云中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司广东湛江524057

化工管理 2020年12期

齐延云（中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东湛江524057）

为达到海上油田在生产过程中进行节能减排、增加产量的目标，我们在海上平台内要进行科学化的分层和转注，通常这要参考油藏特点来进行，通过新型同井注采工艺（简单来说，就是原油的采出、补充能量的注水注气都在一口井完成，提升单井利用率，节约钻井成本的同时，又可以节能减排以及正常产油）。由于目前国内双管环空安全控制技术还不成熟，而与之配套的工具数量也不多，这在很大程度上约束了这项技术在海上采油的大范围推广。

1 技术的可行性分析

1.1 管术型节构

同井采油注水注气管柱包括地面双油管挂采油树与采油油管以及井下安全阀与过电缆封隔器、Y接头、电潜泵系统、油层保护阀与分流转换头等等设备（图1）。1-双油管挂；2-114mm油管；3-井下安全阀；4-环空液压控制器；5-油管；6-过电缆封隔器；7-Y 接头；8-电潜泵；9-工作筒；10-油层保护阀；11-定位密封装置；12-分流转换头；13-130.7mm 插入密封装置；14-带孔管；15-圆堵；

图1 同井采油注水|注气管柱

如果在同个井内既要进行电泵采油，又要达到对某一特定的层段进行注水或者注气的目的，就需要在整个工艺管柱上设立采油管以及采油排气管。Y接头上部同心管与下部电泵环空管构成特定的采油通路。在Y接头上，外管环空和管柱共同构成注入通道，两个通道和套管之间建立排气通道。为确保油井正常采油与注水、气，所有道道都要配备控制工具确保安全，井下安全阀与环空液压控制装置与电缆封隔设备，将井下安全系统组合完成［1］。

1.2 工作的原理

在进行正常的采油过程时，地面的液压控制系统作用于液控管线，对安全阀和环空液压阀进行施压，同时液压控制装置自动打开通道，形成采油通道。在运行过程中有异常状况发生时，液控管线能够自动排压，井下安全阀在弹簧作用力下将活塞复回原位，闭合阀板。这样在弹簧的作用下，环空液压控制装置将同心双管环空密封，和电缆封隔器共同作用关闭整个井筒，达到海上油田安全生产的目的。

1.3 同井注采双管环空安全控制技术的特点

(1)井下安全阀与环空液压制装置以及过电缆封隔器，将这三部份合理构建就可以形成独立完整的井下安全控制系统。

(2)三个压力系统都是各自独立的，互不干涉，相对非独立系统安全可靠性极大提升。

(3)各个管柱之间也是独立的，在需要进行检泵作业时，方便操作，能够有效的保护地层，避免钻井液的二次污染。

2 井下安全控制工具研究

同井注采作为整个井下安全控制工具的核心，成为了井下双管环空安全控制技术的重中之重，也是我们研究的重点。至于安全阀和电缆封隔器，作为辅助的工具，只要依照现场要求合理使用就可以。

2.1 结构与工作原理

环空液压控制装置结构如（图2）。首先要对活塞腔进行加压，这是通过地面液压控制系统作用于液控管线来完成的。当液压力小于弹簧的预紧力时，下体被活塞带动沿轴移动，弹簧被压缩。当达到液压的额定值时，活塞与限位台阶上端面连接，密封套的连通孔被完全打开，这时，流体进入上部油管，再通过环形槽和连通孔流入装置下入的油管。

在遇到特殊情况时，液压管线内的压力被切断，弹簧和活塞相互作用，密封套与活塞下体相互结合成为密封状态，这时连通孔闭合，对双管环空实现有效控制［2］。

2.2 技术特点

(1)井下的双管环空都是通过地面的液压控制系统进行安全控制的，这样才能保证远程操作的有效进行。

(2)我们将密封活塞开启时可进行正常采注与反洗井操作，这样能保证在任何状态下系统都能正常工作（包括液控管线泄压以及不能运行的情况）。

(3）两种密封方式（金属密封和非金属密封）相结合的方式，再加上大通径的合理设计，在提高密封效果的同时，大大增强了同心内管的通畅性。

图2：

3 环空液压控制装置室内实验状况

3.1 控制工具安装

环空液压控制装置如果在闭合情况下，把带圆堵的植入密封装置，并将其置于环空液压控制设备上，上端环空与下端连接试压接头。在试压泵接试压头后将压力提升到36百帕，稳压控制在15分中，得出压力表数据不变，证明在密封与连接处并无裂隙或渗出。

3.2 反向密封试验

把环农牧民液压控制设备关闭并将圆堵的植入密封装置，将其置于环空液压控制设备上，上端环空放空与下端边接试压接头。并将压力加至36 百帕，稳压在15 分中，压力表数据不变，证明在密封与连接处并无裂隙或渗出。

3.3 开启及关闭实验

我们在环空液压控制装置压力处于0的状态下，闭合液压再打开五次，记录压力数据，在放压后记录其闭合状况，所有液控压不可以高于阀门五次开关的五次平均压力值的正负百分五。五次的压力具体数值如下，（1）14.1，（2）12.9，（3）12.7，（4）11.8，（5）14.0MPa,差异值不超过2.5%，在泄压时可听见复位声。所以环空液压装置在正常压力下整体以及反向密封性能优异；液控泄压时在正常压力下可以正常开、合，对于日常生常运作绰绰有余。