液壓封隔器丟手管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)措施

藏璽+張凱+郭東樂

摘 要：目前油田的絕大部分油區(qū)都已進(jìn)入高含水開采階段，主力油層大多被非主力油層接替，深井、斜井、定向井及水平井等特殊井的數(shù)量越來越多，分層也越來越細(xì)，井況日趨惡化，使老油區(qū)原油穩(wěn)產(chǎn)難度增大。油井實(shí)施機(jī)械分層卡堵水采油技術(shù)，封掉高含水層。以控制油井含水的上升，達(dá)到有效提液的目的。近幾年，隨著油田挖潛力度的不斷加大，油井泵深不斷增大，封隔器施工難度也逐漸增加，對(duì)封隔器改進(jìn)是非常重要的。采用先液壓漲開座卡機(jī)構(gòu)座卡，再下放油管壓縮膠筒的方式座封，使其膠筒的密封性更可靠，并且操作簡(jiǎn)便，顯示明顯。丟手分離后，留井部分內(nèi)部是暢通的，可以配合其它工藝措施，如懸掛濾砂管防砂等工藝措施。

關(guān)鍵詞：液壓封隔器；卡水分層工藝管柱；改進(jìn)措施

采用液壓封隔器卡水、分層的工藝管柱由于其先進(jìn)性必將會(huì)越來越廣泛地得到應(yīng)用，但是從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來看，該工藝管柱的施工成功率較之常規(guī)工藝管柱要低。針對(duì)液壓封隔器丟手工藝管柱的中途坐封，或難以丟手等問題進(jìn)行了分析，提出了，優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝管柱，對(duì)封隔器的坐封機(jī)構(gòu)以及坐封啟動(dòng)壓差進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，作業(yè)施工成功率100%，降低了作業(yè)成本和難度，提高了作業(yè)施工的成功率。

1管柱結(jié)構(gòu)及工作原理

該工藝管柱主要由Y441型液壓封隔器、Y341型液壓封隔器、YDS丟手工具、單流閥等配套工具組成。管柱下至設(shè)計(jì)位置后，油管憋壓，液壓封隔器坐封，繼續(xù)打壓，丟手工具丟手，起出上部管柱，下入生產(chǎn)管柱即可生產(chǎn)。該管柱既可滿足直井的使用要求，又能滿足大斜度井甚至水平井的使用要求。液壓封隔器卡水、分層工藝管柱由于其先進(jìn)性必將越來越廣泛地被應(yīng)用。但是從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來看，液壓封隔器仍存在施工成功率較低的缺點(diǎn)。

（1）少量井中封隔器密封效果差；（2）液壓封隔器在下井過程中存在中途坐封的問題。其原因一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡完善；二是使用單位對(duì)其性能和要求不熟悉，作業(yè)失誤，導(dǎo)致封隔器中途坐封；（3）所用油管特別是舊油管的質(zhì)量普遍偏低，舊油管存在長(zhǎng)期受腐蝕或者偏磨，以至于部分舊油管強(qiáng)度難以達(dá)到所需要的丟手控制壓力而無法丟手，造成不得不重新起下管柱。

主要用于一趟管柱作業(yè)射孔和完井系統(tǒng)。施工完成后，可利用回收工具回收，經(jīng)保養(yǎng)后再次使用。特點(diǎn)：可承受10，000 PSI[70MPa]的壓力差；與標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置和封隔器配件兼容；多個(gè)膠筒確保坐封后密封穩(wěn)定性；封隔裝置機(jī)械鎖定確保坐封后封隔器中心管無位移；不需要進(jìn)行油管操作。

2改進(jìn)單流閥結(jié)構(gòu)以降低水擊壓力

所謂水力沖擊現(xiàn)象，也就是有壓系統(tǒng)中由于管路工作狀態(tài)的突然改變，使液體流速發(fā)生急劇變化，引起管內(nèi)壓強(qiáng)在大范圍內(nèi)波動(dòng)，形成水擊現(xiàn)象。操作上，對(duì)于下井封隔器管柱而言，取決于提、剎、放的緩和程度（即延長(zhǎng)速度變化的時(shí)間）。如果猛提、猛剎、猛放，則會(huì)產(chǎn)生巨大的水擊壓力。從管柱結(jié)構(gòu)上，我們可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得下放施工管柱的時(shí)候，液流的速度變化大大地減緩，以此大大地降低水擊壓力。解決方法是施工作業(yè)接單根時(shí)，管柱內(nèi)液流通道保持通暢。為此設(shè)計(jì)了一套常開閥。

3改進(jìn)封隔器的坐封機(jī)構(gòu)

原有的封隔器的坐封機(jī)構(gòu)不完善。由于施工作業(yè)操作不當(dāng)急停管柱時(shí)坐封活塞會(huì)受到向下的慣性力和水力沖擊，這個(gè)力大得足以剪斷坐封啟動(dòng)剪釘，引起中途坐封。經(jīng)過對(duì)封隔器該部件的分析，設(shè)計(jì)采用液壓活塞上行剪斷剪釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，活塞的慣性力將傳遞給中心管，不再作用在剪釘上。這就消除了活塞慣性力的沖擊，避免了工具下井過程中突停突放或者由于沖擊、震動(dòng)等原因造成中途坐封，提高封隔器的坐封啟動(dòng)壓力。

4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該卡水分層采油工藝管柱在油田現(xiàn)場(chǎng)施工一次成功率100%，累計(jì)增油7.9萬噸，減少重復(fù)作業(yè)21井次，創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益6125萬元。以A井為例。是一口側(cè)鉆水平井，作業(yè)前全井合采，含水已高達(dá)99.2%，作業(yè)后封住懸掛器處漏失層，生產(chǎn)側(cè)鉆水平段和直井段的一個(gè)油層，含水降至56%，效果明顯。作業(yè)施工時(shí)未因?yàn)樗_擊或者慣性力的影響而出現(xiàn)中途坐封，坐封打壓至14MPa，油管泄露，難以采取液壓方式丟手。此時(shí)液壓封隔器已正常坐封。如果采用常規(guī)液壓丟手工具，則必須起出全部管柱，重新作業(yè)。施工設(shè)計(jì)封漏分層采油工藝管柱時(shí)，采用了可倒扣液壓丟手YXD，故上提負(fù)荷16kN，將油管正轉(zhuǎn)29圈后，負(fù)荷突降，表明丟手成功。

5結(jié) 論

（1）管柱不僅適用于直井，而且適用于定向井、大斜度井以及水平井；（2）改進(jìn)后的封隔器坐封、解封可靠，承壓能力高，可達(dá)3OMPa，適于高壓水層的卡封；（3）封隔器不受交變載荷的作用，延長(zhǎng)了封隔器使用壽命；（4）完井后管柱處于自重伸長(zhǎng)狀態(tài)，丟手管柱不受生產(chǎn)管柱蠕動(dòng)的影響，無螺旋彎曲，有桿泵采油時(shí)改善了桿、管、泵的工作條件，有利于減少磨損，控制沖程損失，提高泵效；（5）檢泵作業(yè)時(shí)，僅將生產(chǎn)管柱起出，實(shí)現(xiàn)了深井淺修；（6）作業(yè)施工時(shí)，可以減緩水力沖擊，消除液壓封隔器活塞的慣性力，同時(shí)有倒扣丟手方式作為液壓丟手方式的有利補(bǔ)充；（7）正常生產(chǎn)時(shí)，保持生產(chǎn)通道的順暢，減少進(jìn)油阻力，提高了泵效。（8）采取以上措施對(duì)液壓封隔器工藝管柱進(jìn)行了改進(jìn)，保證了工具的可靠性，降低了作業(yè)成本和難度，提高了作業(yè)施工的成功率，具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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