海上油田潛油電泵“Y”型管柱測試堵塞器的研究及應(yīng)用

萬禧煌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300450)

海上油田多采用水平井或大位移井同時(shí)開采多個(gè)油層[1]，為提高油藏的采收率，保障各油層合理的開采速度，需要定期對(duì)油藏中特定的油井、油層進(jìn)行測試，以便跟蹤獲取井下各生產(chǎn)層位流體的溫度、壓力、密度和流體性質(zhì)等相關(guān)動(dòng)態(tài)參數(shù)[2-3]。目前在現(xiàn)場進(jìn)行產(chǎn)液剖面測試過程中，通過電纜將測試堵塞器下入與 Y接頭連接的工作筒內(nèi)，測試儀器隨著電纜作業(yè)繼續(xù)下入井底[4]，在實(shí)際施工過程中往往由于測試堵塞器卡死電纜或密封不嚴(yán)泄露回流現(xiàn)象，導(dǎo)致測試施工作業(yè)失敗。筆者針對(duì)現(xiàn)場施工中相關(guān)復(fù)雜問題，成功改進(jìn)研制了一種雙級(jí)密封測試堵塞器，有效解決了抱死電纜遇卡或密封不嚴(yán)等問題，提高了測試施工成功率。

1 技術(shù)分析

1.1 現(xiàn)有測試堵塞器存在問題

目前海上油田潛油電泵“Y”型管柱所使用的測試堵塞器在密封結(jié)構(gòu)方式上，主要采用塔盤密封膠塊與電纜形成密封。在實(shí)際產(chǎn)液剖面測試過程中，由于受到井內(nèi)溫度、壓力、井深、井斜、方位角空間變化引起綜合摩擦因數(shù)發(fā)生變化[5]，使測試堵塞器的密封部分調(diào)節(jié)困難；若對(duì)塔盤密封膠塊松緊調(diào)節(jié)的間隙過大，則容易造成密封不嚴(yán)導(dǎo)致生產(chǎn)液體泄露回流，若對(duì)塔盤密封膠塊松緊調(diào)節(jié)的間隙較小，則易于造成密封膠皮入井后膨脹過度(圖1)，從而形成電纜摩擦力過大卡死電纜的現(xiàn)象[6]，最終導(dǎo)致該井施工失敗。

圖1 塔盤密封測試堵塞器膠皮膨脹卡死電纜狀態(tài)Fig.1 Cable stuck by rubber expansion of tray seal test plugger

1.2 整體改進(jìn)設(shè)計(jì)思路

針對(duì)塔盤密封測試堵塞器在應(yīng)用中出現(xiàn)的系列問題，通過梳理分析，圍繞測試堵塞器密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要采用盤根膠塊和流管結(jié)合的雙級(jí)密封結(jié)構(gòu)，其容易組裝，可靠性高，操作簡單，切實(shí)解決了現(xiàn)場塔盤密封膠塊松緊調(diào)節(jié)間隙把握不當(dāng)，入井后膨脹卡死電纜等諸多問題。

2 結(jié)構(gòu)原理

2.1 主要結(jié)構(gòu)

雙密封測試堵塞器結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由打撈頭、一級(jí)盤根密封、二級(jí)流管密封、外殼本體、臺(tái)階密封及導(dǎo)向頭組成。

圖2 雙密封測試堵塞器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure sketch of double seal test plugger

2.2 工作原理

在入井前，將電纜從密封盤根中心穿過，并根據(jù)測試電纜實(shí)際外徑選擇相應(yīng)不同內(nèi)徑型號(hào)的流管，依次組裝至測試堵塞器本體內(nèi)，組合成雙層密封。流管大于電纜直徑 0.1～0.2mm，不受井下流體性質(zhì)及溫度影響，不會(huì)產(chǎn)生膨脹抱死電纜；堵塞器上端增加小盤根形成一級(jí)密封，由于裝載量大幅度減少，膠塊膨脹擠壓能力下降，且下部有二級(jí)流管作用，因而對(duì)盤根調(diào)節(jié)量精度的操作要求大為降低，現(xiàn)場容易實(shí)現(xiàn)快速組裝。

2.3 技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 雙密封測試堵塞器主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main technical parameters of double seal test plugger

2.4 性能特點(diǎn)

①由一級(jí)盤根密封和二級(jí)流管密封組合形式，密封能力好，效果佳。

②密封結(jié)構(gòu)一級(jí)盤根密封采用小盤根膠塊，膨脹變形能力下降，難以擠壓抱死電纜。

③結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝，加工及維護(hù)成本低廉。

3 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

雙密封測試堵塞器目前已在渤海油田多口生產(chǎn)井先后進(jìn)行產(chǎn)液剖面測試，均正常完成了測試作業(yè)需求，特別是解決了某油田 1#井等四口井因傳統(tǒng)塔盤測試堵塞器反復(fù)出現(xiàn)卡死而未能順利展開測試的問題。

1#井為某油田一口定向井，具有中高孔滲的地質(zhì)特征，原油流體粘度低、含硫量低，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量中等，井下生產(chǎn)管柱類型為Y型電潛泵分采管柱。為了明確各層產(chǎn)出現(xiàn)狀，對(duì)該井進(jìn)行了產(chǎn)液剖面測試，現(xiàn)場組下塔盤式測試堵塞器連接測試儀入井到位且驗(yàn)封合格，進(jìn)行五上五下測量時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜遇卡，未能實(shí)現(xiàn)測試。

通過問題研究并更換雙密封測試堵塞器連接測試儀再次組織測試，重新入井到位后，井口正擠8MPa×10min驗(yàn)封雙密封測試堵塞器座封合格，啟泵恢復(fù)生產(chǎn)并跟蹤 24h計(jì)量化驗(yàn)生產(chǎn)穩(wěn)定后，正常錄取了五上五下連續(xù)流量資料，順利完成了該井產(chǎn)液剖面測試并獲取了相關(guān)資料數(shù)據(jù)(圖3)。

前期未能順利展開測試的剩余三井次，現(xiàn)場先后在重新采用雙密封測試堵塞器后均一次成功實(shí)現(xiàn)了相關(guān)產(chǎn)液剖面測試工作，表明雙密封測試堵塞器性能良好，具有一定的推廣優(yōu)勢。

圖3 某油田1#井測試綜合解釋成果Fig.3 Comprehensive interpretation result of well 1 # in an oilfield

4 結(jié) 論

①該雙級(jí)密封測試堵塞器可滿足 Y管柱電潛泵結(jié)構(gòu)井進(jìn)行產(chǎn)液剖面測試作業(yè)需求。

②現(xiàn)場應(yīng)用表明，該雙級(jí)密封測試堵塞器克服了傳統(tǒng)堵塞器密封存在的不足，針對(duì)產(chǎn)液剖面測試過程中因膠塊膨脹產(chǎn)生電纜抱死或密封泄露回流等現(xiàn)象提供了解決方案。

③該雙級(jí)密封測試堵塞器應(yīng)用性能效果好，保障測試質(zhì)量效率，從而避免產(chǎn)生相關(guān)復(fù)雜情況，減少了潛油電泵因多次重復(fù)啟停而引發(fā)故障的成本，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。