YSYK344型液控壓縮式封隔器研制與應(yīng)用

安百新

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營 257000）

YSYK344型液控壓縮式封隔器研制與應(yīng)用

安百新

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營 257000）

針對海上油田注水井封隔器存在反洗通道易堵塞、膠筒擴張坐封拉伸破壞嚴重等問題，研制了YSYK344型液控壓縮式封隔器。該封隔器采用地面液控方式控制封隔器工作狀態(tài)，通過活塞坐封距和坐封剪釘?shù)脑O(shè)計，避免了膠筒過分擠壓破壞和膠筒下井過程中自動坐封，提高了封隔器的安全性和可靠性。現(xiàn)場應(yīng)用20多井次，一次施工成功率達100%，為海上油田高效注水提供了技術(shù)保障。

液壓封隔器；坐封距；分層注水

分層注水工藝技術(shù)在海上油田的應(yīng)用，逐步暴露出海上所用封隔器的各類弊端：①Y341型可洗井封隔器，反洗閥密封性差，易串層。反洗通道小，易堵塞［1］；②YK344型液控擴張封隔器，下井過程中易自行坐封，破壞膠筒。膠筒坐封擴張拉伸嚴重，壽命周期短。因此，研制了YSYK344型液控壓縮式封隔器，并在室內(nèi)驗證試驗的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場成功應(yīng)用20余井次，能滿足高溫高壓復(fù)雜井況的使用要求。

1 結(jié)構(gòu)

YSYK344型液控壓縮式封隔器是為淺海油田而設(shè)計的，通過調(diào)節(jié)與之相連液控管線內(nèi)液壓油壓力實現(xiàn)坐封和解封，可單級或多級使用，對不同井徑水井進行分層注水。結(jié)構(gòu)如圖1。上接頭和下接頭分別設(shè)有液控接頭和輸油通道。此外，上接頭與支撐套之間、支撐套與活塞之間、活塞與下接頭之間用膠圈密封。與YK344型液控擴張封隔器比較，在結(jié)構(gòu)方面做了3方面改進。

1） 安裝坐封剪釘，提高坐封啟動壓力，避免因地層漏失快導(dǎo)致封隔器在下入過程中自行坐封。

2） 設(shè)定活塞額定坐封距，避免活塞上行過大導(dǎo)致膠筒擠壓破壞。

3） 設(shè)定調(diào)節(jié)環(huán)，便于封隔器各部件順利組裝調(diào)節(jié)。

圖1 YSYK344-150型液控壓縮式封隔器結(jié)構(gòu)示意

2 工作原理

在該封隔器入井前，將6.35 mm（1／4英寸）液控管線與封隔器液控接頭相連，液控管線貼附在油管外壁隨井下工具按設(shè)計深度下入注水井內(nèi)。由地面加壓裝置向液控管線內(nèi)泵入液壓油，使得液控管線與油套管環(huán)形空間形成壓力差，當(dāng)此壓差作用在活塞上的推力大于坐封剪釘力時，坐封剪釘剪斷，封隔器內(nèi)油壓推動活塞上行。地面加壓裝置繼續(xù)加壓至設(shè)計坐封壓力值，使膠筒充分壓縮完成坐封，將油套管環(huán)形空間封隔，再將液控管線首端針閥關(guān)閉，保持活塞內(nèi)油壓穩(wěn)定，使膠筒處于長期坐封密封狀態(tài)。

同時，可通過針閥近端的壓力表觀察液控管線內(nèi)的油壓變化，當(dāng)油壓偏低時可及時補壓至設(shè)計坐封壓力。解封時只需打開針閥泄掉液控管線內(nèi)的油壓，使液控管線與油套管環(huán)形空間的壓力平衡，膠筒依靠本身的彈力收縮推動活塞下行實現(xiàn)解封。

3 主要技術(shù)參數(shù)

最大下入深度為4 000 m，耐溫≤150℃，耐壓差≤30 MPa，坐封啟動壓差6 MPa，坐封壓差8～10 MPa，適用套管外徑177.8 mm、139.7 mm。

本次探測，沿鐵路正線線路方向縱測線布設(shè)3條(建議布設(shè)5條)，分左、中、右，測線間距1 017.5 mm。左測線按歸德至連界鐵路方向的左軌道外側(cè)0.3 m沿鐵路線布設(shè)，右測線按歸德至連界鐵路方向的右軌道外側(cè)0.3 m沿鐵路線布設(shè)，中測線按歸德至連界鐵路方向的線路中心線布設(shè)。

4 室內(nèi)驗封試驗

4.1 驗封試驗流程

首先，用篩管把2套YSYK344-115型液控壓縮式封隔器首尾連接，末端安裝導(dǎo)向絲堵。用?6.35 mm液控管線連接前后封隔器的液控接頭，將2個封隔器的液控系統(tǒng)串聯(lián)起來，并內(nèi)置于?139.7 mm套管短節(jié)。再將組合工具整體置于防爆干燥箱內(nèi)，用?6.35 mm液控管線將試驗流程連接完整，將封隔器液控系統(tǒng)和油管驗封系統(tǒng)與便攜式增壓裝置連接起來，同時，可通過針閥的開關(guān)來控制各系統(tǒng)流程轉(zhuǎn)換（如圖2）。

圖2 YSYK344-115型液控壓縮式封隔器室內(nèi)驗封試驗系統(tǒng)

4.2 驗封試驗步驟

1） 常溫高壓試驗

打開針閥Ⅰ，關(guān)閉針閥Ⅱ，用增壓裝置液控系統(tǒng)加壓至20 MPa，使封隔器坐封完全，關(guān)閉針閥Ⅰ，保持封隔器液控系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。打開針閥Ⅱ，用增壓裝置油管打壓驗封，逐級加壓5、10、20、25、30 MPa，各壓力點穩(wěn)壓30 min，觀察套管前后端有無出水現(xiàn)象，驗證封隔器膠筒密封可靠性，套管泄壓后，觀察記錄封隔器解封情況和膠筒恢復(fù)狀態(tài)。

2） 高溫高壓試驗

封隔器驗封試驗流程連接完成后，先將防爆干燥箱溫度設(shè)定在恒溫150℃，依次完成上述封隔器坐封和油管驗封步驟，再關(guān)閉針閥Ⅰ、Ⅱ，保持液控系統(tǒng)坐封壓力10 MPa、油管驗封壓力30 MPa，試驗周期60 d以上，泄壓后膠筒自身收縮順利解封。驗證數(shù)據(jù)如表1。

表1 YSYK344型液控壓縮式封隔器驗封試驗數(shù)據(jù)

通過上述驗證試驗表明：YSYK344型液控壓縮式封隔器具有更高的密封可靠性，膠筒解封后自身恢復(fù)迅速。活塞坐封距的設(shè)置使膠筒在液控壓力作用下處于最佳壓縮坐封狀態(tài)，避免了對膠筒過分擠壓肩突破壞，經(jīng)反復(fù)坐封、解封操作后，封隔器仍保持良好的密封封隔作用，同時，可在高溫高壓狀態(tài)下長期穩(wěn)定工作，整體性能滿足淺海油田注水完井安全作業(yè)要求。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

2013-08，在埕島油田CB25B-3、CB20CA-8井成功應(yīng)用液控壓縮式封隔器實施了地面液壓控制注水井同心雙管分注作業(yè)，分層效果明顯。

5.1 工藝流程

圖3 同心雙管分注工藝管柱

地面液壓控制注水井同心雙管分注工藝管柱［2］，如圖3所示，由兩級YSYK344-150型液控壓縮式封隔器封隔上下油層，密封工作筒連接101.6 mm（4英寸）外管和下部73.0 mm（2 7/8英寸）油管，實現(xiàn)60.3 mm（2 7/8英寸）內(nèi)管和73.0 mm（2 7/8英寸）油管通道的上下串聯(lián)，對下層注水；同時，101.6 mm（4英寸）外管和60.3 mm（2 7/8英寸）內(nèi)管環(huán)空形成獨立注水通道，對上層注水。

5.2 驗封效果

CB25B-3井下完同心雙管分層注水完井管柱，地面液壓控制封隔器坐封后，實施封隔器驗封工序。通過平臺增壓泵對內(nèi)、外管環(huán)空加壓10 MPa，觀察井口套管閥門和內(nèi)管注水閥門無漏水現(xiàn)象，證實各級封隔器封隔密封作用良好，達到現(xiàn)場應(yīng)用要求。如果封隔器坐封密封不嚴或膠筒失效，外管注入液則會通過油套環(huán)空或內(nèi)管通道返回井口，對應(yīng)井口閥門出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，并以此可準確推斷出密封失效的封隔器。

5.3 推廣應(yīng)用

至2014-02，YSYK344型液控壓縮式封隔器已在埕島油田同心雙管分注工藝完井和測調(diào)一體分注工藝完井作業(yè)施工中成功應(yīng)用20余井次，其中，高溫高壓井應(yīng)用3井次，最大下井深度3 200 m，最高井溫130℃，施工成功率達到100%，具有很好的推廣前景。

6 結(jié)論

1） YSYK344型液控壓縮式封隔器具有較高的密封可靠性，可有效起到油層封隔作用，提高注水井層段合格率，延長注水管柱檢修周期，保證有效注水。

2） 現(xiàn)場應(yīng)用時采用地面液控系統(tǒng)控制封隔器工作狀態(tài)，可適時實現(xiàn)坐封、解封工序，液控系統(tǒng)壓力長期穩(wěn)定，滿足海上安全高效作業(yè)要求。

3） 該封隔器適合海上高溫高壓注水井等復(fù)雜井況的使用。

［1］ 李常友，劉明慧，賈兆軍，等，液控式分層注水工藝技術(shù)［J］.石油機械，2008，36（9）：102-104.

［2］ 姜廣彬，劉艷霞，聶文龍，等.海上雙管注水雙控安全閥研制與應(yīng)用［J］.石油礦場機械，2012，41（11）：69-72.

Development and Application of YSYK344 Hydraulic Control Compression Packer

For offshore oil field water injection packer backwash channel easily blocked，rubber tube expansion setting tensile damage serious problems，YSYK344 hydraulic control compression packer was developed.The packer adopts the ground hydraulic control method of controlling the packer working status，by the piston setting distance and setting cutting nail design，the rubber tube of excessive destruction of extrusion and rubber tube automatic setting in the process of downhole was avoided，and the security and reliability of the packer were improved.The application in more than 20 Wells，a construction success rate reaches 100%，providing technical support for offshore oilfield effective water injection.

hydraulic packer；setting distance；separated layer water injection

TE931.203

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.10.019

1001-3482（2014）10-0082-03

2014-04-17

安百新（1983-），男，山東日照人，工程師，碩士，2013年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事淺海采油工藝技術(shù)研究，E-mail：baixin19＠163.com。