分层调剖注水一体化管柱研究及应用

分层调剖注水一体化管柱

研究及应用

内容

一、一体化管柱研究背景二、分调注水一体化工具的研制三、分调注水一体化管柱设计及应用五、结论四、分调测试工艺改进一、一体化管柱研究背景1、笼统注水井调剖污染大2、分注井改笼调及下专用分调管柱周期长费用高3、分注井分调存在三个口袋问题井况风险大常规分注管柱实施分层调剖存在的问题

制约分层调剖有三大“口袋”问题无法解决封隔器胶筒到配水器出口之间的油套环形空间“口袋”问题球座以上和配水器出口之间油管内“口袋“问题人工井底到配水器出口或油层的吸入层之间的“口袋”问题

分调偏1时，堵剂在油套环形空间沉淀和凝固，导致调剖管柱固死在套管，易造成井下大修或井筒报废事故。偏配调剖层封隔器封隔器上部口袋被埋球座筛丝偏配保护层口袋

球座以上配水器出口之间油管内存在“口袋”。调剖剂将在油管里沉淀和凝固，导致后续调配注水不成功。

调剖层偏配封隔器球座.筛.丝偏配保护层

油管内口袋被埋

油管口袋球座、筛、丝调剖层封隔器偏配人工井底以上口袋被埋人工井底人工井底口袋调剖最下层时，堵剂在配水器出口或油层吸入层以下沉积凝固，把尾管固死在套管里，易造成井下大修事故。二、分调注水一体化工具的研制

技术思路及原理主要研究内容技术思路及原理1、消除调剖口袋:分层调剖注水一体化管柱的研制与应用，消除能导致堵剂沉淀的三大“口袋”。2、实现调后配水:专用堵塞器和配水密封段的研制与应用，解决调剖分层注水问题。3、解决投捞测试难题:研制测试密封段丢手装置，解决防止油管内沉淀的密封段丢手、打捞问题；液压震荡器、测试投捞器下导向锥的研制与应用，解决调剖作业前后测试投捞难的问题。主要研究内容1、研制和改进一体化的配水封隔器⑴、研制设计有环量旋转绕流配水器⑵、研制改进配套的配水堵塞器2、研制一体化管柱测试配套工具⑴、研制配水密封段塞⑵、研制测试密封段丢手装置⑶、研制配套液压震荡器⑷、改进测试投捞器分层调剖注水一体化封隔器Y341-114TP

研制后的配水器与封隔器进行了有效的对接，形成了配水封隔器，消除了封隔器肩部以上的口袋。分层调剖配水封隔器1.上接头；2.O型圈；3.连接套筒；4.导向扶正体；5.主体；6.调节环；7.O型圈；8.内中心管；9.胶筒；10.隔环；11.外中心管；12.胶筒垫；13.卡瓦承载套；14.卡瓦；15.锁套；16.解封套；17.连接头；18.O型圈；19.上液缸；20.下液缸；21.下接头。分调注水配水器的结构及工作原理

常规偏心配水器偏孔开口与套管壁呈90度直角，在油管背面有一个180度的死角，堵剂易在死角沉淀，重新研制设计的偏心配水器以有环量旋转绕流通道，堵剂由上向下沿圆柱做螺旋环状旋转绕流运动,出口与套管壁呈45度斜角，堵剂在由螺旋状旋转绕流下降过程中，在出口有一定的旋转力和提升合力，解决了偏配背面180度的死角问题，使封隔器上部不留堵剂，以保证封隔器和井下管柱的起下安全。研制设计的有环量旋转绕流配水器

分调注水配水器与常规偏配对比图1、改变了射流方式2、改变了导向方式3、设计了密封段卡槽分调注水配水器与常规偏配对比图设计改进后的配水堵塞器的结构及工作原理

改进后的配水堵塞器比普通配水堵塞器短50mm，采用上部注水方式，打捞杆下部有注水孔，密封采用两道“O”形盘根密封，当堵塞器正常工作时，将配水器偏孔出液孔上下封死，注入水从上部注入，配水咀起控制水量的作用为了防止地层压差过大将堵塞器本体顶出产生漏失，故在本体上装有一个灵活的小挡块，挡块间装有弹簧靠其弹力使挡块张开，挡块头部顶在分水器的凹槽内，使本体堵塞器不能上移，克服了地层压差过大顶出堵塞器和密封不严产生漏失现象，当上提打捞头时本体迫使张开的挡块收回，既可起出堵塞器。改进后的配水堵塞器图改进后的配水堵塞器与常规堵塞器对比图

分调注水配水器与常规偏配对比图三、分调一体化管柱的设计及应用1、密封段配水器的研制2、适用不同井况下的管柱配水密封段的结构及工作原理

分调注水密封段主要由打捞头、支撑卡、密封胶圈、水咀组成，主要功能有三项；1、装死咀子密封油管。2、装水咀给下不部套管变形的层段配水,3、增加了泄压通道，减少了上提压力。

分调注水密封段图分层注水调剖一体化管柱的结构工作原理图12分层调剖注水一体化管柱设计一体化封1一体化封2偏2一体化封3偏3双球座筛管、丝堵人工井底油层油层油层从上向下由配水一体化封隔器一级+配水一体化封隔器二级+配水一体化封隔器三级+密封段工作筒+单球座+喇叭口组成。分层调剖注水一体化管柱的设计，消除了能导致堵剂沉淀一切口袋，调剖完成后不动管柱，只通过测试手段，就可完成分层注水，管柱结构不改变目前的测试调配工艺。分层调剖注水一体化管柱技术油层油层封隔器工作筒喇叭口人工井底一体化注水调剖管柱油层油层油层封隔器封隔器喇叭口人工井底一体化注水调剖管柱油层油层油层Y341-114TP单球座人工井底一体化注水调剖管柱Y341-114TPY341-114TP四、分调测试工艺改进1、密封段丢手的研制2、液压震荡器的研制3、测试投捞器的改进测试密封段丢手装置的研制与应用

密封段投入释放装置是由两级凸轮、保护筒、滑道组成，先将释放凸轮锁住密封段打捞头送入保护筒内，然后第一级凸轮再将释放凸轮锁在保护筒内保护起来，避免裸露的密封段,在下井过程中遇阻砸开释放凸轮使密封段落入井底。密封段投入释放装置下过工作筒之后上提再进入工作筒第一级凸轮和密封段支撑爪先后打开，被保护的第二级释放凸轮沿滑道下滑裸露出保护筒，密封段的支撑卡体定位于支撑台阶上，保护筒沿滑槽轨道下行砸开第二级保护凸轮密封段塞释放在预定的位置。密封段丢手装置图液压震荡器的研制与应用

液压震荡装置是测试配套使用的工具，以提高测试投捞的成功率，减缓井底工具直接作用在钢丝上的作用力，避免测试钢丝负载过大的上提作用力导致测试钢丝断脱。震荡器接在加重杆和测试打捞筒的中间，当测试打捞筒抓住堵塞器或密封段塞的打捞头时，在上部加重杆的重力作用下，震荡器的拉杆进入活塞筒，上提时活塞关闭，在上提拉力50～450Kg时20～5s秒时间，瞬间卸压暴发撞击力10～900Kg，撞击头和撞击壁相碰撞力量大于钢丝接头绳帽的极限拉伸力，可以往复操作多次撞击，直到把堵塞器或密封段塞提出工作筒。液压震荡器图测试投捞器的改进

由于有环量旋转绕流配水器采用上部导向，在测试投捞过程中取消常规下导向装置，装上测试投捞器下导向锥，它采用φ45mm的钢管在侧向开了个宽10mm长400mm的裆，下部接φ40mm长度为150mm的导向锥，这样的结构不但消除了活塞效应，而且减少了因井筒脏造成的投捞器测试遇阻的几率。测试投捞器下导向锥图

另外,为了解决油管结垢或调剖堵剂在堵塞器上沉淀造成测试投捞困难，应用了测试套铣筒，利用测试钢丝下到预定位置进行套铣，大大提高了测试成功率。另外，针对调后结垢井加工了机械除垢装置。积累了不洗井投捞的经验。分层调剖注水一体化管柱施工工艺①、起出井下管柱后套管校深。②、按图将管柱下到设计位置，测试队二次油管校深，根据测试校深结果确定封隔器的卡点，以保证封隔器的密封性。③、洗井合格后，打压15MPa座封。④、测试队根据调驱调剖层位捞出专用堵塞器、投入密封段。⑤、调剖后捞出密封段，通过测试调配直接进行分层注水。采用成熟配套的工艺技术配合分层调剖注水一体化管柱1、磁定位二次校深技术为了保证封隔器的密封性和可靠性，除封隔器本身胶筒质量外，卡点的选择也是一个重要因素，卡点除不能卡在节箍和炮眼上外，卡在套管腐蚀结垢点，也会导致封隔器的密封性减弱，为了选好卡点避开套管节箍、炮眼、腐蚀结垢点，坚持每口井采用磁定位二次校深技术。2、制定分层调剖井封隔器保护与失效判断的方法

为提高分层调剖井工艺成功率和降低分层施工风险，在总结以往封隔器失效原因的基础上，制定了分层施工井封隔器保护办法，同时制定封隔器失效判断方法，以及在分调时封隔器失效后的处理原则。主要内容包括施工前非调层注水升压、目的层停注降压，施工时非目的层注水保护等；封隔器失效判断方法主要包括升压法、降压法和密度差异法；在分调井封隔器失效后，则首先确保环空无堵剂、防止卡管柱、再确保管柱无堵剂，防止堵管柱的处理原则。结论1、分层调剖注水一体化管柱技术融汇了调剖工艺技术、测试工艺技术、井下工具工艺技术等多项工艺技术的集成，符合集约化的发展方向，在国内分层调驱调剖技术方面的具有先进水平，工艺技术上