井下液压式不压井装置

1、井下液压式不压井装置张树森 王贵军 党伟 贾红战 梅雷 曹骕骕（渤海钻探工程技术研究院）摘要 在对高压油、气井起、下生产管柱作业时，为了防止井喷，保证在安全的条件下施工，往往要对高压油、气井进行压井作业。这不仅增加了作业成本，也不可避免地造成地层和环境的污染。为了解决高压油、气井在起、下生产管柱时需要压井的问题，研究、设计了井下液压式不压井装置。井下液压式不压井装置是通过地面从油管打压，控制该装置的启闭状态，即装置关闭时，可不压井起下生产管柱；装置打开时，可正常抽油生产。井下液压式不压井装置是与Y441丢手悬挂式封隔器配合使用。将该装置与Y441丢手封隔器相连接（井下液压式不压井装置调整到开的

2、状态），下到井内设计位置，油管打压使Y441丢手封隔器座封并丢手。这时封隔器和不压井装置被丢在井内的设计位置，同时，井下液压式不压井装置在压力的作用下被关闭（在座封封隔器和丢手压力作用下，井下液压式不压井装置被关闭），这时，封隔器封隔油、套管环形空间，井下液压式不压井装置封隔油管，其下部的油、气流被阻隔，不压井起出施工管柱，下生产管柱。当生产管柱下到设计位置后，从油、套管环形空间打压使井下液压式不压井装置打开，其、下连通，即可生产。需要起管柱时，再从油、套管环形空间打压，井下液压式不压井装置被关闭，其下部的油、气流被阻隔，实现不压井起管柱。井下液压式不压井装置主要由上接头、球罩、球、球座、活塞

3、、焊接启闭环、压缩弹簧、换向销钉、外连接筒、轨道环、轨道轴、单流阀、下接头、空心螺钉等部件组成。该装置是通过从油管加液压，在压力作用下，球坐到球座上，使液流通道被关闭。同时，压力也作用在活塞的顶端，使活塞下行，由于焊接启闭环和活塞是焊接在一起的，随活塞一起下行，关闭外连接筒侧面的进液孔。由于在外连接筒进液孔两端有密封圈，保证了井内的液、气体不能进入到该装置腔内。在活塞下行的同时，压缩弹簧被压缩，安装在活塞上的换向销钉沿轨道环（轨道环的外表面各有一条长轨道槽和短轨道槽）的短轨道下行至下死点。此时，该装置处于关闭状态。当压力卸掉后，在压缩弹簧的作用下，换向销钉被弹到短轨道下死点的上部，该装置仍处于

4、关闭状态；当需要打开该装置时，从油管打压，在压力作用下，球坐到球座上，液流通道被关闭，活塞下行，压缩弹簧再次被压缩，换向销钉被换向到长轨道的下死点，当压力卸掉后，压缩弹簧伸张复原，活塞、焊接启闭环被推动上行，焊接启闭环侧面的孔与外连接筒进液孔相对齐，该装置处于打开状态，井内的液、气体进入到不压井装置腔内，顶开坐在球座上的球，流入该装置和Y441丢手封隔器的上部，上、下连通。此时，换向销钉沿轨道上行，直至达到长轨道的上死点，在压缩弹簧的作用下也随之上行。到目前已现场应用了59口井，成功率98%，取得了很好的应用效果。关键词 不压井 井下液压式不压井装置 生产管柱引 言在对高压油、气井起、下生产管

5、柱作业时，为了防止井喷，保证在安全的条件下施工，往往要对高压油、气井进行压井作业。这就不可避免地污染地层和环境，增加作业成本。为了解决高压油、气井起、下生产管柱作业时先压井后作业问题，避免因压井对地层和环境可能造成污染，渤海钻探工程技术研究院联同大港油田公司钻采工艺研究院、大港油田公司第一采油厂地质研究所等单位于2005年12月共同研制了井下液压式不压井装置（以下简称不压井装置），不压井装置研制及现场应用成功，解决了高压油、气井起、下生产管柱作业时先压井后作业的问题，避免因压井对地层和环境可能造成污染，降低了作业成本。其工艺管柱工作原理为：将不压井装置与Y441丢手封隔器相连接（不压井装置处于

6、开的状态），下到井内设计位置，油管打压使Y441丢手封隔器座封并丢手。这时封隔器和不压井装置被丢在井内的设计位置，同时，不压井装置在压力的作用下被关闭（在座封封隔器和丢手压力作用下，不压井装置被关闭），在封隔器和不压井装置的作用下，其下部的油、气流被阻隔，不压井起出施工管柱，下生产管柱。当生产管柱下到设计位置后，从油、套管环形空间打压使不压井装置打开，即可生产。需要起管柱时，再从油、套管环形空间打压，不压井装置被关闭，其下部的油、气流被阻隔，实现不压井起管柱。液压式不压井装置技术分析1、 结构该不压井装置主要由上接头、球罩、球、球座、活塞、焊接启闭环、压缩弹簧、换向销钉、外连接筒、轨道环、轨道

7、轴、单流阀、下接头、空心螺钉等部件组成。见下图2、 工作原理从油管加液压，在压力作用下，球坐到球座上，使液流通道被关闭。同时，压力也作用在活塞的顶端，使活塞下行，由于焊接启闭环和活塞是焊接在一起的，随活塞一起下行，关闭外连接筒侧面的进液孔。由于在外连接筒进液孔两端有密封圈，保证了井内的液、气体不能进入到不压井装置腔内。在活塞下行的同时，压缩弹簧被压缩，安装在活塞上的换向销钉沿轨道环（轨道环的外表面各有一条长轨道槽和短轨道槽）的短轨道下行至下死点。此时，不压井装置处于关闭状态。当压力卸掉后，在压缩弹簧的作用下，换向销钉被弹到短轨道下死点的上部，不压井装置仍处于关闭状态；当需要打开不压井装置时，从

8、油管打压，在压力作用下，球坐到球座上，液流通道被关闭，活塞下行，压缩弹簧再次被压缩，换向销钉被换向到长轨道的下死点，当压力卸掉后，压缩弹簧伸张复原，活塞、焊接启闭环被推动上行，焊接启闭环侧面的孔与外连接筒进液孔相对齐，不压井装置处于打开状态，井内的液、气体进入到不压井装置腔内，顶开坐在球座上的球，流入不压井装置和Y441丢手封隔器的上部，上、下连通。此时，换向销钉沿轨道上行，直至达到长轨道的上死点，在压缩弹簧的作用下也随之上行。3、技术指标：（1）、启、闭换向压力：7MPa；（2）、适用温度：150；（3）、适用压差：45MPa；（4）、适用下入深度：4000m；（5）、最大外径：114mm，

9、最小通径：62mm，总长470mm。现场应用情况该不压井装置主要在大港油田的港东、联盟、板桥等地区应用的比较多，上述地区地层压力比较高，起、下生产管柱作业时，为了防止井喷，保证在安全的环境下施工，往往要压井作业。特别是板桥地区，不仅地层压力高，同时，由于邻近海滩，井场周围有很多养鱼池、养虾池和盐池，对环境保护的要求更高。长25-17，该井为板深51-1断块低部位，井深为3848.34m，油藏压力系数为1.08，属高压油藏。施工日期：2006年5月7日，设计不压井装置在井内所下位置为3550m，不压井管柱配置：不压井装置+Y441丢手封隔器+27/8TBG油管（2000m）+27/8UP TBG

10、油管（1550m）。施工步骤：1、冲砂 用27/8油管+笔尖正冲砂至人工井底（3848.34m）；2、通井 下27/8油管底带通井规通井至3600m；3、刮削 下51/2套管刮削器刮削，在射孔井段、封隔器座封井段反复刮削3次以上；4、下不压井管柱 不压井装置（开的状态）+Y441-114丢手封隔器+ 51/2套管扶正器+27/8TBG油管（2000m）+27/8UP TBG油管（到井口）；5、封隔器座封、丢手 测出井下管柱悬重后，座好井口，连好流程，地面管线试压25MPa，合格后，从油管正打压5MPa、10MPa、12MPa、15MPa、18MPa每个压力点各稳压5min，后继续打压22MPa

11、，稳压5min，泄压后上提管柱，上提拉力大于原管柱悬重5-8t，负荷恢复原管柱悬重，即完成丢手；6、丢开后上提管柱3-5m，再缓慢下探,有遇阻显示则封隔器座封合格（加压负荷不大于3t）；7、起出不压井管柱。下不压井作业管柱，并按地质方案要求进行下步工序；8、按施工要求生产管柱：下入顺序：丝堵+ 27/8平式油管5根+筛管+51/2套管扶正器+57mm柔性金属泵筒+油管短节+51/2套管扶正器+27/8平式油管3根+泄油器+ 27/8平式油管+ 27/8加厚油管达到下泵深度（音标位置500m）；9、按施工要求配好杆柱；抽油杆下井顺序为：56mm柔性金属泵柱塞+19mmD级杆50m+19mmD级斜

12、井抽油杆（9401627m）+22mmD级斜井抽油杆（660940m）+22mmD级抽油杆；10、装井口，调好防冲距；11、关闭油管闸门，套管打压7MPa，打开不压井装置；12、试抽三天,生产正常后,必须诊断,合格后才能履行交接手续；施工总结：该井的施工，历时三天，在设计压力下完成了封隔器的座封、丢手，同时，不压井装置被关闭。在不压井的条件下下了生产管柱后，套管打压7MPa，不压井装置被打开，投入了生产。通过现场应用表明，不压井装置在设计压力下被关闭和打开，证明该不压井装置完全符合设计要求，打开、关闭灵活、可靠。注意事项：1、不压井开关在下井前要保持清洁，不得磕碰和锈蚀；2、下放不压井管柱时要

13、求操作平稳，油管下放速度每分钟不得超过10m，严禁墩井口。经济效益预测从2006年至今，已现场应用了59口井，成功率98%。根据现场应用情况计算，每口井可节省作业费用4.3660万元。液压式井下不压井装置的研究、应用，所取得的经济效益和社会效益都是巨大的，市场应用前景非常广阔。结论和认识1、该不压井装置的研制成功，解决了高压油、气井起、下生产管柱需要压井的难题，不仅节省了施工费用，更主要的是避免了因压井对油层可能造成的污染，同时，该不压井装置采用液压作为启、闭换向的动力，使不压井装置的打开、关闭更灵活、简便、可靠；2、该不压井装置在结构设计上采用长、短轨道换向的原理，可以实现多次启、闭换向，同单次换向比，该不压井装置具有技术含量高，适用性强，应用范围广，减少作业次数，降低作业成本的优点；3、该不压井装置在研究、设计时，始终遵循着科学、先进的理念，因此，该不压井