高壓防返吐擠堵管柱的研究

高壓防返吐擠堵管柱的研究

0高溫高壓管測量系統(tǒng)的不足油田開發(fā)進入高含水階段后，油層水位先后出現(xiàn)，如油孔、套筒坍塌、坍塌和傾斜。用高強度密封劑密封是解決這些問題的有效方法。但該方法在施工過程中存在以下問題:(1)目前采用的擴張式封隔器或機械坐封封隔器不能承受高溫高壓,存在擠注不進或施工過程中密封失效等問題;(2)由于尾管結(jié)構(gòu)不合理,所以在候凝過程中易被固住造成大修;(3)擠注過程中出現(xiàn)竄漏后不能及時將施工管柱起出,增加后期大修難度。為了提高高壓擠注堵劑工藝成功率,降低施工風險,盡快讓該類井恢復生產(chǎn),開展了高壓防返吐擠堵管柱及配套工具研究工作,經(jīng)過2年多的研究與試驗,開發(fā)形成了既能高壓擠堵劑,又能安全起出的管柱及配套工具,并對管柱及工具在江漢、南陽和冀東等多個油田進行了現(xiàn)場試驗。1高壓過載、擠出和堵塞管柱1.1結(jié)構(gòu)高壓防返吐擠堵管柱由?63.5mm(in)油管、安全接頭、反洗閥、插管保護器和防返吐插管封隔器組成,如圖1所示。1.2工作原則1.2.1管口開封器設封管柱下入由油管和防返吐插管封隔器組成的丟手管柱后,油管憋壓20MPa,坐封封隔器,繼續(xù)憋壓至油管壓力突降或套管返水,實現(xiàn)油管與封隔器的脫開,然后上提油管起出坐封管柱。1.2.2柱下至封隔器位置將由安全接頭、反洗閥和插管保護器等組成的擠堵管柱下至封隔器位置時,測量井口油管與井口距離,計算插管完全插入封隔器后井口所需短節(jié)長度,配接好短節(jié)后緩慢下放油管直至插入密封管插入封隔器內(nèi)。1.2.3驗封油管內(nèi)試擠,壓力達到設計擠注壓力,套管無漏失為合格。1.2.4封隔器頂開防返吐管線封隔驗封合格后,按照設計要求向油管內(nèi)擠注堵劑,堵劑經(jīng)過油管、插管保護器頂開防返吐插管封隔器底部單流閥座進入封堵油層,擠注完成后用清水頂替至封隔器以下。施工結(jié)束后,防返吐插管封隔器底部單流閥在底部壓力和自身彈簧的作用下自動關閉,防止堵劑返吐,然后起出上部插入擠堵管柱。1.2.5堵劑反洗井如果在擠注過程中出現(xiàn)壓力過高無法施工,或擠堵劑過程中堵劑由套管外竄漏至封隔器上部時,及時由油套環(huán)空進行反洗井,然后起出插入管柱。如果出現(xiàn)管柱難以起出等異?，F(xiàn)象,可正轉(zhuǎn)油管通過安全接頭實現(xiàn)丟手,起出上部油管。1.2.6消毒封隔器需要起出井下丟手的防返吐插管封隔器時,下入油管對扣撈矛或撈筒打撈封隔器,直接上提管柱解封封隔器并起出。1.3主要技術解封載荷:≤60kN。2相關設備2.1放置反向打開孔密封裝置2.1.1結(jié)構(gòu)防返吐插管封隔器由防撞部分、坐封部分、鎖緊部分、密封部分、錨定部分、丟手部分、插管密封和打撈解封等組成,結(jié)構(gòu)如圖2所示。2.1.2坐封裝置與封隔器下入封隔器時來自下部的撞擊和摩擦力被下接頭擋住,防止封隔器中途坐封;坐封時,液壓通過坐封裝置推動坐封環(huán)和鎖套,帶動上錐體下行壓縮卡瓦和膠筒,同時鎖環(huán)與鎖套相互嚙合鎖緊,實現(xiàn)封隔器的坐封和錨定;繼續(xù)加壓剪斷丟手剪釘后,坐封裝置與封隔器脫開丟手;解封時,下入對扣撈矛打撈打撈套內(nèi)部或下?lián)仆泊驌平夥馓淄獠烤?撈住解封打撈套后,上提管柱剪斷解封剪釘,封隔器解封、解卡,打撈出井。2.1.3壓力閥結(jié)構(gòu)及安全設計底部下接頭采用錐形設計,上大下小,可防止被堵劑固住,便于起出;同時底部設計有單流閥結(jié)構(gòu),施工結(jié)束后快速反向關閉,防止堵劑返吐影響效果和造成事故;液壓坐封可靠、安全;采用雙向錨定和雙向密封設計;采用常規(guī)修井的對扣撈矛或撈筒打撈并上提管柱解封,無須特殊打撈工具,操作簡單,打撈解封可靠。2.1.4主要技術2.2密封裝置連接并丟失手動裝置2.2.1結(jié)構(gòu)封隔器坐封丟手裝置由上接頭、活塞套、O形密封圈、中心管、坐封套和連接套等組成,結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.2.2壓縮封隔器坐封使用時,將連接套和封隔器上部的丟手接頭旋轉(zhuǎn)對接。坐封時,油管加壓,液體經(jīng)中心管進液孔推動上、下活塞下行,推動坐封套下行壓縮封隔器坐封環(huán)下行,封隔器坐封。坐封后繼續(xù)加液壓,將封隔器丟手接頭與剪釘剪斷,實現(xiàn)與封隔器的丟手。2.2.3主要技術內(nèi)徑:60mm;2.3管道插管保護2.3.1結(jié)構(gòu)插管保護器由上接頭、保護膠筒、膠筒座、銷釘、O形密封圈、調(diào)解帽、外套、插入密封管和插管密封圈組成,結(jié)構(gòu)如圖4所示。2.3.2管柱壓縮密封封隔器密封下井時,緩慢將下部插入密封管插入封隔器內(nèi),依靠插管密封圈密封,然后繼續(xù)緩慢下放管柱壓縮保護膠筒,密封封隔器上部油套環(huán)空。起管時直接上提即可抽出插管。2.3.3有效性和時效性插管密封采用多級組合式密封,可保證密封的有效性和長效性;插管密封上端設計保護膠筒,可有效防止上部油套環(huán)空漏失物向下沉積,避免卡管柱現(xiàn)象,同時增強密封可靠性。2.3.4主要技術密封壓差:50MPa。3高壓防返吐擠注封管柱及配套工具自2012年以來高壓防返吐擠堵管柱及配套工具在江漢、南陽和冀東等多個油田進行了18井次的現(xiàn)場試驗。其中直井和定向井17口,水平井1口,封隔器下井最大深度3305m,現(xiàn)場最大施工壓力達到36.5MPa。封隔器的下入、坐封、丟手和插入施工管柱的下入、對接、擠注、反洗、起出、封隔器解封等工藝均獲得成功,封隔器和插管驗封合格率100%。高壓防返吐擠堵管柱及配套工具的應用,解決了高壓擠注難、封隔器密封效果差、施工風險高和斜井起下難度大等問題,滿足油田高壓擠注堵劑封堵施工要求。G5-P7井是一口水平井,該井生產(chǎn)后期水淹,需要對水平段擠注顆粒調(diào)剖劑控水增油。施工時,下入高壓防返吐擠堵管柱,封隔器卡點2061m、井斜78.6°,加壓20MPa,坐封封隔器,繼續(xù)加壓至22MPa實現(xiàn)丟手。然后下入插管管柱,油管內(nèi)憋壓15MPa、套管憋壓25MPa無漏失,驗封合格。施工過程中擠注顆粒調(diào)剖劑1800m3,最高施工壓力23MPa,施工后順利拔出插管,并打撈出封隔器,施工成功。N41-X45井是一口深斜井,需要擠注水泥封堵漏失段。施工時,下入高壓防返吐擠堵管柱,封隔器卡點3459.8m,井斜28.6°,加壓20MPa,坐封封隔器,繼續(xù)加壓至23MPa實現(xiàn)丟手;然后下入插管管柱,憋壓25MPa無漏失,驗封合格。施工過程中擠注水泥8.5m3,施工壓力達35MPa,施工后候凝完畢,順利拔出插管。下入打撈管柱,順利打撈出封隔器,施工成功。4高壓壓縮管柱及管柱的密封優(yōu)化(1)高壓防返吐擠堵管柱及配套工具采用液壓坐封,耐高溫高壓;采用雙向密封和雙向錨定設計,滿足高壓井擠堵劑施工要求。(2)該管柱結(jié)構(gòu)中無尾管設計,底部為錐形和單流閥,施工后自動關閉,防止堵劑返吐,便于起出,可有效預防堵劑凝固卡住施工管柱等事故的發(fā)生。(3)封隔器坐封丟手和擠注分體式管柱設計,組合密封插管連接,密封可靠,插接方便,降低了施工風險。插管保護器插入坐封密封封隔器上部,不僅增強了封隔器密封效果,而且可防止油套環(huán)空污垢沉積。(4)管柱配接反洗閥,如果施工出現(xiàn)竄漏等情況,可及時反洗井,然后起出上部插入管柱,降低作業(yè)風險。(5)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明,該高壓防返吐擠堵管柱及配套工具解決了高壓擠注難、封隔器密封效果差、施工風險高和斜井起下難度大等問題,滿足油田高壓擠注堵劑封堵施工要求。坐