防漏失與分層開采一體化工藝及工具研制

，， ，立，趙少，

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司,天津 300452；2.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452)①

隨著油田的不斷開發(fā)，地層能量、壓力呈逐年下降趨勢，導(dǎo)致地層虧空，油田作業(yè)過程中工作液漏失，造成儲層污染[1]、產(chǎn)能恢復(fù)期長。為了高效地開發(fā)油氣田，減少各種工作液對儲層的污染，降低油氣田產(chǎn)能恢復(fù)周期，利用防漏失閥來保護(hù)儲層防止污染[2-4]。但是，油田開發(fā)的不斷深入，地層情況越來越復(fù)雜，開發(fā)層系多，層間矛盾突出，合采已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求，分采已成為當(dāng)前油田開發(fā)的主要手段[5-6]，其中電潛泵Y型生產(chǎn)管柱是普遍采用的采油管柱，如圖1。

圖1 電潛泵Y型生產(chǎn)管柱

在完井期間，Y型生產(chǎn)管柱和分層開采管柱是通過螺紋連接在一起，一趟下入。無論是檢泵作業(yè)還是大修井作業(yè)，都需要將分采管柱一起起出。這存在以下幾個問題：① 檢泵作業(yè)過程中，無論是將分采管柱起出還是下入，均增加了作業(yè)量及作業(yè)風(fēng)險，增加了修井費用。若不動分采管柱，將大幅減少作業(yè)量，降低費用；② 大修井作業(yè)過程中，由于分采管柱作業(yè)周期長，尤其是出砂井，將生產(chǎn)管柱和分采管柱一起起出，存在困難，增加作業(yè)風(fēng)險。

針對以上兩種情況，本文探索了一種Y型生產(chǎn)管柱、防漏失閥及分層開采管柱一趟下入的新型工藝。既能實現(xiàn)檢泵過程中，電泵組與分層開采管柱脫開，單獨起出和回接，也能實現(xiàn)在大修作業(yè)時，根據(jù)作業(yè)情況，選擇電潛泵和分層管柱是同時起出還是分階段起出。在這兩個階段，均阻止了工作液漏入地層，提高作業(yè)安全性，保護(hù)油氣層，還能降低修井過程的作業(yè)成本、縮短作業(yè)周期。

1 一體化管柱結(jié)構(gòu)及工作原理

Y型生產(chǎn)管柱、防漏失閥及分層開采管柱一體化管柱結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由Y型生產(chǎn)管柱(電潛泵)+防漏失閥丟手接頭+防漏失閥+分層開采管柱組成。Y型生產(chǎn)管柱通過防漏失閥丟手接頭與防漏失閥連接在一起。分層開采管柱通過丟手接頭的下端螺紋扣連接，并通過防漏失閥。防漏失閥上端通過鎖定機(jī)構(gòu)與丟手接頭鎖定，下端連接錨定插入密封，下入到封隔器中。一體化管柱下入到位后，通過正常的操作流程，將錨定插入密封插入到封隔器中。然后，配長、坐好井口后，鋼絲投堵，管內(nèi)加壓，使分層開采管柱和Y型生產(chǎn)管柱脫手，起出鋼絲串；環(huán)空加壓，利用丟手接頭使防漏失閥和Y型生產(chǎn)管柱脫手；投Y堵，開泵生產(chǎn)。

圖2 防漏失閥、Y型生產(chǎn)管柱及分層開采管柱一趟下入管柱

若進(jìn)行檢泵，先撈出“Y”堵后，直接投球，用合適密度的修井液洗井、壓井；起出電泵管柱，管柱上提5 m后，閥自動關(guān)閉。在作業(yè)過程中，防污閥起到工作液漏失地層，防止儲層污染。

檢泵完畢后，若選擇合采，則將生產(chǎn)管柱下到位，進(jìn)行生產(chǎn)；若繼續(xù)選擇分采，則生產(chǎn)管柱下部連接防漏失閥的開關(guān)工具，將防漏失閥打開即可。

后期防漏失閥失效，則只需下打撈工具進(jìn)行打撈即可，防砂外層管柱則留在井里。

2 工藝特點

1) 研制的工藝管柱解決了防漏失閥下入的問題及檢泵期間的漏失問題。目前，防漏失閥安裝在頂部封隔器之下，存在防漏失閥失效，必須采取大修才能更換閥，大幅增加作業(yè)費用。防漏失閥安裝在頂部封隔器之上，存在單獨下入一趟鉆將閥下入到位，同樣也是增加作業(yè)費用。本工藝將防漏失閥與整個生產(chǎn)管柱一起下入，減少了下鉆次數(shù)，保證了作業(yè)的可靠性。

防漏失閥與配套的服務(wù)工具配合，保證了檢泵和洗井期間，工作液漏失地層，縮短返排時間，保證產(chǎn)能。

2) 該工藝管柱的2種丟手工具實現(xiàn)了一趟管柱下入和Y型生產(chǎn)管柱和分層開采管柱脫開的功能。防漏失閥的丟手工具保證防漏失閥和生產(chǎn)管柱一趟鉆下入，并承擔(dān)了生產(chǎn)通道的功能，溝通油層和電潛泵。分層開采管柱的丟手工具使Y型生產(chǎn)管柱和分層開采管柱脫開，實現(xiàn)了檢泵時，僅需要更換電潛泵而分層開采管柱不動，保證油層穩(wěn)定開采。

3 關(guān)鍵配套工具

3.1 防漏失閥

防漏失閥結(jié)構(gòu)如圖3所示，其由開關(guān)機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)、閥板機(jī)構(gòu)等組成。防漏失閥采用閥板結(jié)構(gòu)，具有單向開啟功能[7]。在洗井或者修井過程中，防止工作液漏失地層中，避免地層污染，減少返排時間。在此工藝中，防漏失閥下端連接插入錨定密封，管柱下入到位后，插入到在頂部封隔器之上；上端通過防漏失閥丟手工具與Y管電潛泵管柱連接，形成一趟下入管柱。在地面組裝時，閥板被打開，配長油管穿過，油管上端扣連接在丟手工具，油管下端超出防漏失閥，下入井時連接分層開采管柱。當(dāng)需要檢泵或者大修井時，上提生產(chǎn)管柱1 m左右，防漏失閥的閥板在彈簧的作用下自動關(guān)閉，起到漏失作用。作業(yè)完畢后，只需下入對應(yīng)的回接管柱和開關(guān)工具即可生產(chǎn)。整個作業(yè)過程中，閥板一直處于防漏失狀態(tài)。

圖3 防漏失閥基本結(jié)構(gòu)

3.2 防漏失閥丟手工具

防漏失閥丟手工具是一體化管柱的連接工具，是Y管電潛泵管柱、防漏失閥工具、分層開采管柱的結(jié)合點；同時也是生產(chǎn)通道，溝通油層和電潛泵。防漏失閥丟手工具結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 防漏失閥丟手工具

作業(yè)時，丟手工具外層下端連接防漏失閥，丟手工具的彈性爪上端連接Y管電潛泵管柱，下端連接一根配長油管，用于連接分層開采管柱。整體管柱下到位后，環(huán)空加壓，剪斷剪切銷釘，鎖定套在活塞力的作用下向下移動，直至出油孔對齊。此時，彈性爪解鎖 ，生產(chǎn)管柱和外層完井管柱脫開。檢泵時，彈性爪和生產(chǎn)管柱被提出井筒，其余部件留在井里，不影響作業(yè)。檢泵完畢后，下入相應(yīng)的回接管柱即可進(jìn)行生產(chǎn)。本丟手工具的出油孔功能取代了原生產(chǎn)管柱中的帶孔管的作用，成為原油從油管內(nèi)流通到套管環(huán)空的通道，出油孔的當(dāng)量通徑滿足采油需求。

3.3 分層開采管柱丟手工具

分層開采管柱丟手工具結(jié)構(gòu)如圖5所示。此丟手工具上端通過配長油管連接到防漏失閥丟手工具，下端接分層開采管柱。管柱到位后，投球，管柱內(nèi)加壓，剪切銷釘被剪斷，鎖定爪套下移，鎖定爪被解鎖。當(dāng)檢泵時，回接筒留在井里，分層管柱不動，保證了作業(yè)的可靠性。再次下入電潛泵時，其管柱下部所帶的模塊密封插入回接筒中即可生產(chǎn)。

4 井下試驗

該工藝和配套工具于2016-08在中海油試驗井進(jìn)行了井下試驗，試驗井深1 800 m，井斜70°。試驗時首先在井里下入防砂頂部封隔器并坐封，然后將防漏失閥與分層開采管柱一趟下入，通過環(huán)空加壓，防漏失閥與送入工具順利脫手。通過油管投球后加壓，中心管柱與分采管柱順利脫手。試驗驗證了2種脫手方式的可靠性，證明了該工藝的可行性。

5 結(jié)論

1) 通過對該套工藝的研究，實現(xiàn)了完井管柱防漏失與分層開采的一體化技術(shù)。

2) 本工藝實現(xiàn)了檢泵作業(yè)時，Y管生產(chǎn)管柱和分層開采管柱分段起出，解決了分采管柱遇卡導(dǎo)致生產(chǎn)管柱不能起出的問題，提高了作業(yè)時效，縮短了作業(yè)時間。

3) 本工藝解決了修井作業(yè)期間，洗井液或者完井液漏失地層的問題，保護(hù)了儲層，可滿足油田中后期開采的需要, 值得推廣應(yīng)用。

4) 該工藝技術(shù)目前采用的配套工具，都是通過機(jī)械運(yùn)動控制工具的各種功能。隨著智能化的進(jìn)一步發(fā)展，今后可以通過智能控制實現(xiàn)配套工具的相關(guān)功能。

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[1] 李貴川，楊進(jìn).渤海自營油田油井作業(yè)儲層保護(hù)機(jī)械措施研究與應(yīng)用[J].中國海上油氣，2012,24(1)：51.

[2] 張積明，李樹臻，王志云.自動保護(hù)油層井底開關(guān)的研制[J].石油機(jī)械，2000,28(6):40-41.

[3] 張揚(yáng)，李樹臻.多砂井用保護(hù)油層井底開關(guān)的研制[J].石油機(jī)械，1999,27(9)：37-38.

[4] 王利軍，吳承浩，左凱，等.新型油層保護(hù)閥的研制與試驗[J].石油機(jī)械，2012,40(9)：100.

[5] 李志廣，閆永維，李風(fēng)濤，等.保護(hù)油層分層采油工藝管柱試驗研究[J].石油礦場機(jī)械，2014,43(11)：57.

[6] 于昭東，叢娟，曾凡春.出砂油井分層開采工藝技術(shù)研究[J].內(nèi)江科技，2012(11)：107.

[7] 王利軍，陳杰，閆偉，等.重入式防漏失閥結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用[J].通用機(jī)械，2017(2):38-39.