鋼絲投撈自平衡堵塞器的研制和應(yīng)用研究

柏小軍

中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司

鋼絲投撈自平衡堵塞器的研制和應(yīng)用研究

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本文介紹了鋼絲投撈自平衡堵塞器的研究背景，闡述鋼絲投撈自平衡堵塞器結(jié)構(gòu)原理，對(duì)鋼絲投撈自平衡堵塞器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行了深入探討與研究，以供參考。

鋼絲投撈；自平衡堵塞器；研制；應(yīng)用

前言

傳統(tǒng)鋼絲投堵工藝的堵塞器為實(shí)心工具，投堵打壓，封隔器坐封后，堵塞器上下存在壓差，壓差會(huì)將堵塞器壓在坐落接頭上，鋼絲無(wú)法將堵塞器順利提離坐落短節(jié)(球座)。為了解決這一難題，設(shè)計(jì)自平衡堵塞器，通過(guò)油管內(nèi)打壓，建立聯(lián)通堵塞器上下的通道，消除壓差作用，確保鋼絲順利提出。

1 鋼絲投撈自平衡堵塞器的研究背景

在深井甚至超深井完井作業(yè)中，完井管柱中要求兩個(gè)液壓坐封的封隔器，上部套管封隔器需投球，打壓坐封；下部裸眼封隔器是后期酸壓過(guò)程中通過(guò)控制排量，通過(guò)節(jié)流器節(jié)流坐封。因傳統(tǒng)的投球球座有球(座)落井(球直徑一般大于節(jié)流器內(nèi)徑)，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)封隔器坐封的施工。鋼絲投堵堵塞器是采用鋼絲下入堵塞器實(shí)現(xiàn)坐封套管封隔器，其與傳統(tǒng)投球坐封方式相比，無(wú)鋼球和球座落井，不影響封隔器下完井工具(裸眼封隔器)的正常使用，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)封隔器分別坐封。

傳統(tǒng)的鋼絲投堵堵塞器工藝所采用的堵塞器為實(shí)心工具，投堵后堵塞器承受向下壓力F，取堵塞器時(shí)泄油壓至0，故堵塞器上部壓強(qiáng)為液柱壓力；

2 鋼絲投撈自平衡堵塞器結(jié)構(gòu)原理

2.1 結(jié)構(gòu)

自平衡堵塞器由和尚頭、中心桿、密封鋼球、內(nèi)塞堵和導(dǎo)向頭構(gòu)成，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 鋼絲投撈自平衡堵塞器結(jié)構(gòu)圖

(1)和尚頭。和尚頭是和中心桿上端的實(shí)心圓球，鋼絲作業(yè)其他工具串(例如加重桿)的下端有特定的部位與其相連，從而實(shí)現(xiàn)鋼絲與自平衡堵塞器的連接。

(2)中心桿。中心桿由與和尚頭相接的實(shí)心圓桿和帶有螺紋的厚壁圓筒兩部分組成，厚壁圓筒上端凸起處對(duì)稱(chēng)開(kāi)兩個(gè)上傳壓孔；厚壁圓筒下端對(duì)稱(chēng)開(kāi)兩個(gè)下傳壓孔。

(3)密封鋼球。密封鋼球?yàn)榇蚩卒撉?，密封鋼球穿入中心桿且能在中心桿上傳壓孔的凸起和導(dǎo)向頭間上下移動(dòng)。密封鋼球的下部與球座內(nèi)壁擠壓后可以實(shí)現(xiàn)金屬密封。

(4)塞堵和銷(xiāo)釘。塞堵通過(guò)銷(xiāo)釘安裝在中心桿厚壁圓筒處，將下傳壓孔堵塞。

2.2 工作原理

設(shè)定自平衡堵塞器的內(nèi)堵塞銷(xiāo)釘剪切壓力值大于封隔器坐封壓力值，當(dāng)堵塞器密封鋼球存在上下壓差，鋼絲無(wú)法將堵塞器提離球座時(shí)，通過(guò)油管內(nèi)打壓剪斷中心桿內(nèi)堵塞銷(xiāo)釘，內(nèi)塞堵下行，溝通密封鋼球上下傳壓孔，平衡密封鋼球上下壓差。

2.3 工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)

①將鋼絲投撈自平衡堵塞器通過(guò)和尚頭連接在鋼絲工具串上；②送放鋼絲將鋼絲投撈自平衡堵塞器下放到球座位置，油管打壓，自平衡堵塞器與球座形成金屬密封，坐封封隔器；③驗(yàn)封封隔器成功后，油管泄壓，將鋼絲和自平衡堵塞器提出井口；④若鋼絲上提堵塞器困難，井口打壓(打壓值高于封隔器坐封時(shí)打壓值)，剪斷自平衡堵塞器銷(xiāo)釘，平衡堵塞器上下壓力；⑤將鋼絲和自平衡堵塞器提出井口。

3 鋼絲投撈自平衡堵塞器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

鋼絲投撈自平衡堵塞器經(jīng)過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均到設(shè)計(jì)要求后，在TK915-10、TP145CH等4口井開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，在4井次施工作業(yè)中，自平衡堵塞器均順利入井，成功完成封隔器坐、驗(yàn)封作業(yè)。TK915-10井坐封完后，上提張力300kg，正常上提，未進(jìn)行再次井口打壓剪斷自平衡堵塞器作業(yè)。下面以TP145CH井為例，描述鋼絲投撈自平衡堵塞器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

TP145CH井為托甫臺(tái)奧陶系一口開(kāi)發(fā)井，地層微漏，井口打壓2MPa，壓降1MPa/10min。該井的完井方式為酸壓完井，采用“水力錨＋PHP套管液壓封隔器(6218.83m)+K344裸眼封隔器(6633.15m)”套裸雙封完井管柱，完井井段為6633.15-7029.00m。完井管柱下到位、拆換井口后，用3.0mm鋼絲進(jìn)行投堵作業(yè)，本井自平衡堵塞器堵塞設(shè)置銷(xiāo)釘4顆，單顆剪切值8MPa，投堵工具串下深至6217.5m時(shí)，張力由4143N下降至3998N，確定投堵器到達(dá)目的深度，逐級(jí)正打壓4-8-12-16-20-22MPa，各穩(wěn)壓3min，打壓至25MPa，穩(wěn)壓10min，坐封封隔器，泄油壓至0MPa。環(huán)空打壓15MPa，穩(wěn)壓15min，驗(yàn)證封隔器坐封成功。

坐驗(yàn)封封隔器合格后，上提自平衡堵塞器，最大上提至5880N未能提動(dòng)，判斷堵塞器上下可能存在壓差，可計(jì)算堵塞器上下壓差：ΔP=ρhg-Pdown=(5880-4341)*4/π/0.0552=0.65*106Pa=0.65MPa

由計(jì)算可得，由于地層微漏，堵塞器下部壓力降低0.68MPa，造成堵塞器無(wú)法順利上提。

為聯(lián)通堵塞器上下部壓力，需要擊落自平衡堵塞器堵塞，現(xiàn)場(chǎng)油管打壓至31.5MPa，壓力突降至12MPa，判斷擊落自平衡堵塞器堵塞，正擠油田水1.5m3，油壓12↑15MPa，環(huán)空不返液，正驗(yàn)封合格。泄油套壓后再次上提，張力4870N，自平衡堵塞器順利上提至井口。

4口井在后期酸壓過(guò)程中完井工具均正常工作，酸壓均一次成功，表明鋼絲投撈自平衡堵塞器工藝應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼絲投撈自平衡堵塞器可解決由于地層存在漏失，壓差用在堵塞器上使其無(wú)法提出的問(wèn)題，提高作業(yè)成功率，并且其性能可靠。堵塞器上下存在壓差時(shí)，油管打壓，擊落自平衡堵塞器堵塞的方法快捷方便，規(guī)避剪鋼絲、壓井、起管柱帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)與損失。

[1]鮑煦鋒.鋼絲投堵式油管堵塞器[J].科技與企業(yè)，2013，14：287.

[2]宣士奇，劉海龍，華剛，王子磊.鋼絲投堵式油管堵塞器[J].石油機(jī)械，2011，S1：65-66.