多級分注井逐級解封封隔器研制

多級分注井逐級解封封隔器研制申曉莉;陳立海;王子建;曹榮榮【摘要】ThephenomenonexistsinChangqingOilfielddevelopmentreservoir,thatmulti-layercomposite,thereservoirdevelopment,strongreservoirheterogeneity,requiretheWaterinjection'sreservoirimplementfineLayersWaterinjection.ThereisabigreleasingoperationriskwithconventionaltheY341-114typepackerinwaterinjectionLayerswell.Inordertosolvethisproblem,settingmechanismandunseatingmechanismofpackerisdeveloped,settinglatchmechanismandunseatingshearpinareoptimized,andtheY341-114typepackerwithreleasinggraduallyisre-searched.ThetestprovestheY341-114typepackerwithreleasinggraduallyperformanceisexcel-lent,conformstotherequirementsofthewaterinjectionlayerstouse,implementsthepackerre-leasinggraduallyinwaterinjectionlayerswell,andreducestheoperationrisk.%長慶油田開發(fā)油藏存在多層系疊合、層系內(nèi)油層發(fā)育、油層非均質(zhì)性強的現(xiàn)象，要求注水開發(fā)油藏實施精細(xì)分層注水。常規(guī)注水用Y341型封隔器在多層分注井上存在解封作業(yè)風(fēng)險大的問題。針對這一問題，開展封隔器坐封機構(gòu)、解封機構(gòu)研究，通過改進坐封鎖緊機構(gòu)、優(yōu)化解封剪釘，研制出Y341型多級分注井逐級解封封隔器。試驗證明：該封隔器具有坐封性能穩(wěn)定、單個解封力小（30~40kN）的優(yōu)點，同時能夠在多層分注井上實現(xiàn)從上而下依次解封的功能，克服多層分注井的解封載荷疊加效應(yīng)，降低了作業(yè)風(fēng)險?！酒诳Q】《石油礦場機械》【年(卷)，期】2014(000)004【總頁數(shù)】3頁(P71-72,73)【關(guān)鍵詞】封隔器;分層注水;結(jié)構(gòu)【作者】申曉莉;陳立海;王子建漕榮榮【作者單位】低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程試驗室，西安710021;長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安710018;長慶油田分公司安全環(huán)保處，西安710018;低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程試驗室，西安710021;長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安710018;低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程試驗室，西安710021;長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安710018【正文語種】中文【中圖分類】TE931.203長慶油田開發(fā)層系多，存在多層疊合現(xiàn)象，且層系內(nèi)油層發(fā)育，油層非均質(zhì)性強，精細(xì)分層注水是油藏剖面調(diào)整的一種有效方法［1-2］。為了提高原油采收率，需要對注水井進行分層注水，擴大注入水波及體積。隨著油藏刻畫精細(xì)化，要求注水開發(fā)油藏實施精細(xì)注水，分注層數(shù)越來越多，常規(guī)Y341型注水用封隔器能滿足油田兩層分層注水管柱的要求，其單個封隔器解封力為50~60kN。多層分注管柱上同時使用3個及以上的封隔器，多個封隔器需要整體上提一次解封，需要150~180kN的解封力才能有效解封，加上注水油管自身的重力，將接近修井機300kN的極限拉力，造成起鉆作業(yè)風(fēng)險大［3-5］。為此，本文利用常規(guī)Y341型注水用封隔器坐封及解封原理，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，研制了Y341型多級分注井逐級解封封隔器，其具有封隔器坐封性能穩(wěn)定、解封力?。▋H30~40kN）的特點，同時實現(xiàn)多個封隔器從上至下的依次解封，克服多層分注井的解封載荷疊加效應(yīng)，降低作業(yè)風(fēng)險，為分層注水工藝提供技術(shù)支撐。1技術(shù)分析1.1結(jié)構(gòu)Y341型多級分注井逐級解封封隔器結(jié)構(gòu)如圖1。該封隔器采用鎖指爪與鎖套配合鎖緊，能有效防止封隔器坐封后在注水壓力波動下失效，設(shè)計解封力僅30~40kN,可實現(xiàn)多個封隔器從上至下的依次解封。圖1Y341型多級分注井逐級解封封隔器結(jié)構(gòu)1.2工作原理當(dāng)封隔器下入至預(yù)定深度后，從油管注入的加壓液體沿內(nèi)中心管流入，經(jīng)連接接頭下端導(dǎo)壓孔進入。液壓作用在下活塞上，推動下活塞套上行，剪斷坐封剪釘，推動上活塞套和下膠筒座上行，壓縮邊膠筒和中膠筒，同時推動外中心管上行，推動鎖套上行，繼續(xù)壓縮膠筒，至鎖套套在鎖指爪上，被鎖環(huán)鎖定，防止膠筒回彈，實現(xiàn)坐封。反洗井時，液體從反洗套通孔進入，經(jīng)中心管和外中心管之間的環(huán)空，液壓推動反洗活塞壓縮彈簧向下運動，使中心管與外中心管之間的環(huán)空與上活塞套出液孔連通，形成過流通道，實現(xiàn)反洗井。洗井完成后，在彈簧作用下，反洗活塞向上運動，推動壓帽擠壓限位套上的T型圈，實現(xiàn)反洗活塞上端與下膠筒座下端面的密封，從而關(guān)閉洗井通道。解封時，上提管柱，帶動上接頭、中心管和上外套上移，剪斷解封剪釘，中心管上移，使鎖指爪與鎖環(huán)失去支撐點，二者分離，各膠筒在自身彈力作用下回收，實現(xiàn)封隔器解封。1.3主要技術(shù)參數(shù)最大外徑114mm最小通徑55mm總長1155mm適應(yīng)套管內(nèi)徑121-124mm坐封壓力10~15MPa工作壓力30MPa洗井壓力5MPa工作溫度130OC解封載荷30~40kN膠筒型號YS113連接螺紋2TBG1.4技術(shù)特點Y341型多級分注井逐級解封封隔器是在分析總結(jié)常規(guī)Y341型封隔器在多級分注井的應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化設(shè)計坐封鎖定結(jié)構(gòu)和解封機構(gòu)而成研制。該封隔器具有如下技術(shù)特點：1）坐封壓力低，在高壓注水區(qū)塊可采用水井注水系統(tǒng)從油管注水坐封，省去了水泥車坐封封隔器。2）改變了坐封鎖定機構(gòu)，采用鎖指爪與鎖套配合鎖緊，有效防止注水壓力波動下封隔器失效，提升封隔器的穩(wěn)定性。3）解封力低（僅需要30~40kN），且可以多級封隔器進行逐級解封，克服多層分注井的解封載荷疊加，降低作業(yè)風(fēng)險。2室內(nèi)試驗在室內(nèi)試驗井對其開展性能檢驗試驗，下入試驗井筒工具串為絲堵+多級分注井逐級解封封隔器3+多級分注井逐級解封封隔器2+多級分注井逐級解封封隔器1+油管短接，連接地面加壓系統(tǒng)及壓力試驗機（50MPa），加壓至15MPa完成封隔器坐封，穩(wěn)壓15MPa,30min不滲不漏；升壓至30MPa，穩(wěn)壓30min不滲不漏。上提管柱解封，拉力28kN封隔器解封，并且每級封隔器解封時均有明顯壓力顯示。試驗結(jié)果表明該封隔器在25MPa時，密封性能良好，單個封隔器解封力低（約30kN），并可實現(xiàn)逐級解封。3現(xiàn)場試驗Y341型多級分注井逐級解封封隔器于2012-06開始在華慶油田投入現(xiàn)場試驗，通過不斷改進完善后推廣應(yīng)用，至目前為止現(xiàn)場試驗了98井次，最大注水壓力22MPa，最大級為5級。在施工過程中未出現(xiàn)中途坐封、注水時未出現(xiàn)密封不嚴(yán)等現(xiàn)象，工藝成功率100%，最長有效期達450d，其間洗井及測試調(diào)配工作正常。隨著華慶油田細(xì)分注水井層段不斷增加，使用Y341型多級分注井逐級解封封隔器后效果明顯。例如C423井，細(xì)分前2級，細(xì)分后達到4級。2012-08-27下入Y341型多級分注井逐級解封封隔器，后進行了驗封流量調(diào)配，表明4級封隔器全部密封，工藝成功100%。2013-08-22該井增注作業(yè)，起鉆時4級封隔器逐級解封成功，最大拉力32kN，封隔器井下工作時間達到360d，期間測試4次，洗井2次。4結(jié)論1）研制的Y341型多級分注井逐級解封封隔器，有效降低了封隔器解封力（僅30~40kN），同時實現(xiàn)多套封隔器逐級解封功能。2）采用鎖指爪與鎖套配合鎖緊機構(gòu)，有效防止注水壓力波動下封隔器失效，提升封隔器的穩(wěn)定性。同時通過上提管柱使鎖指爪與鎖環(huán)失去支撐點，二者分離，實現(xiàn)封隔器逐級解封。3）通過室內(nèi)試驗及現(xiàn)場試驗，驗證了該封隔器解封力低，可實現(xiàn)管柱封隔器的逐級解封，滿足油田3~5級的分層注水需要。隨著油田精細(xì)注水開發(fā)，具有廣闊的應(yīng)用前景?！鞠嚓P(guān)文獻】[1]趙政璋，王元基，隋軍，等.油田注水開發(fā)技術(shù)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010.[2]于九政，陳偉，晏耿成，等.多級分注井封隔器研制與應(yīng)用[J].石油礦場機械，2012,41(11):