高压防返吐挤堵管柱的研究

高压防返吐挤堵管柱的研究

0高温高压管测量系统的不足油田开发进入高含水阶段后，油层水位先后出现，如油孔、套筒坍塌、坍塌和倾斜。用高强度密封剂密封是解决这些问题的有效方法。但该方法在施工过程中存在以下问题:(1)目前采用的扩张式封隔器或机械坐封封隔器不能承受高温高压,存在挤注不进或施工过程中密封失效等问题;(2)由于尾管结构不合理,所以在候凝过程中易被固住造成大修;(3)挤注过程中出现窜漏后不能及时将施工管柱起出,增加后期大修难度。为了提高高压挤注堵剂工艺成功率,降低施工风险,尽快让该类井恢复生产,开展了高压防返吐挤堵管柱及配套工具研究工作,经过2年多的研究与试验,开发形成了既能高压挤堵剂,又能安全起出的管柱及配套工具,并对管柱及工具在江汉、南阳和冀东等多个油田进行了现场试验。1高压过载、挤出和堵塞管柱1.1结构高压防返吐挤堵管柱由Ø63.5mm(in)油管、安全接头、反洗阀、插管保护器和防返吐插管封隔器组成,如图1所示。1.2工作原则1.2.1管口开封器设封管柱下入由油管和防返吐插管封隔器组成的丢手管柱后,油管憋压20MPa,坐封封隔器,继续憋压至油管压力突降或套管返水,实现油管与封隔器的脱开,然后上提油管起出坐封管柱。1.2.2柱下至封隔器位置将由安全接头、反洗阀和插管保护器等组成的挤堵管柱下至封隔器位置时,测量井口油管与井口距离,计算插管完全插入封隔器后井口所需短节长度,配接好短节后缓慢下放油管直至插入密封管插入封隔器内。1.2.3验封油管内试挤,压力达到设计挤注压力,套管无漏失为合格。1.2.4封隔器顶开防返吐管线封隔验封合格后,按照设计要求向油管内挤注堵剂,堵剂经过油管、插管保护器顶开防返吐插管封隔器底部单流阀座进入封堵油层,挤注完成后用清水顶替至封隔器以下。施工结束后,防返吐插管封隔器底部单流阀在底部压力和自身弹簧的作用下自动关闭,防止堵剂返吐,然后起出上部插入挤堵管柱。1.2.5堵剂反洗井如果在挤注过程中出现压力过高无法施工,或挤堵剂过程中堵剂由套管外窜漏至封隔器上部时,及时由油套环空进行反洗井,然后起出插入管柱。如果出现管柱难以起出等异常现象,可正转油管通过安全接头实现丢手,起出上部油管。1.2.6消毒封隔器需要起出井下丢手的防返吐插管封隔器时,下入油管对扣捞矛或捞筒打捞封隔器,直接上提管柱解封封隔器并起出。1.3主要技术解封载荷:≤60kN。2相关设备2.1放置反向打开孔密封装置2.1.1结构防返吐插管封隔器由防撞部分、坐封部分、锁紧部分、密封部分、锚定部分、丢手部分、插管密封和打捞解封等组成,结构如图2所示。2.1.2坐封装置与封隔器下入封隔器时来自下部的撞击和摩擦力被下接头挡住,防止封隔器中途坐封;坐封时,液压通过坐封装置推动坐封环和锁套,带动上锥体下行压缩卡瓦和胶筒,同时锁环与锁套相互啮合锁紧,实现封隔器的坐封和锚定;继续加压剪断丢手剪钉后,坐封装置与封隔器脱开丢手;解封时,下入对扣捞矛打捞打捞套内部或下捞筒打捞解封套外部均可,捞住解封打捞套后,上提管柱剪断解封剪钉,封隔器解封、解卡,打捞出井。2.1.3压力阀结构及安全设计底部下接头采用锥形设计,上大下小,可防止被堵剂固住,便于起出;同时底部设计有单流阀结构,施工结束后快速反向关闭,防止堵剂返吐影响效果和造成事故;液压坐封可靠、安全;采用双向锚定和双向密封设计;采用常规修井的对扣捞矛或捞筒打捞并上提管柱解封,无须特殊打捞工具,操作简单,打捞解封可靠。2.1.4主要技术2.2密封装置连接并丢失手动装置2.2.1结构封隔器坐封丢手装置由上接头、活塞套、O形密封圈、中心管、坐封套和连接套等组成,结构如图3所示。2.2.2压缩封隔器坐封使用时,将连接套和封隔器上部的丢手接头旋转对接。坐封时,油管加压,液体经中心管进液孔推动上、下活塞下行,推动坐封套下行压缩封隔器坐封环下行,封隔器坐封。坐封后继续加液压,将封隔器丢手接头与剪钉剪断,实现与封隔器的丢手。2.2.3主要技术内径:60mm;2.3管道插管保护2.3.1结构插管保护器由上接头、保护胶筒、胶筒座、销钉、O形密封圈、调解帽、外套、插入密封管和插管密封圈组成,结构如图4所示。2.3.2管柱压缩密封封隔器密封下井时,缓慢将下部插入密封管插入封隔器内,依靠插管密封圈密封,然后继续缓慢下放管柱压缩保护胶筒,密封封隔器上部油套环空。起管时直接上提即可抽出插管。2.3.3有效性和时效性插管密封采用多级组合式密封,可保证密封的有效性和长效性;插管密封上端设计保护胶筒,可有效防止上部油套环空漏失物向下沉积,避免卡管柱现象,同时增强密封可靠性。2.3.4主要技术密封压差:50MPa。3高压防返吐挤注封管柱及配套工具自2012年以来高压防返吐挤堵管柱及配套工具在江汉、南阳和冀东等多个油田进行了18井次的现场试验。其中直井和定向井17口,水平井1口,封隔器下井最大深度3305m,现场最大施工压力达到36.5MPa。封隔器的下入、坐封、丢手和插入施工管柱的下入、对接、挤注、反洗、起出、封隔器解封等工艺均获得成功,封隔器和插管验封合格率100%。高压防返吐挤堵管柱及配套工具的应用,解决了高压挤注难、封隔器密封效果差、施工风险高和斜井起下难度大等问题,满足油田高压挤注堵剂封堵施工要求。G5-P7井是一口水平井,该井生产后期水淹,需要对水平段挤注颗粒调剖剂控水增油。施工时,下入高压防返吐挤堵管柱,封隔器卡点2061m、井斜78.6°,加压20MPa,坐封封隔器,继续加压至22MPa实现丢手。然后下入插管管柱,油管内憋压15MPa、套管憋压25MPa无漏失,验封合格。施工过程中挤注颗粒调剖剂1800m3,最高施工压力23MPa,施工后顺利拔出插管,并打捞出封隔器,施工成功。N41-X45井是一口深斜井,需要挤注水泥封堵漏失段。施工时,下入高压防返吐挤堵管柱,封隔器卡点3459.8m,井斜28.6°,加压20MPa,坐封封隔器,继续加压至23MPa实现丢手;然后下入插管管柱,憋压25MPa无漏失,验封合格。施工过程中挤注水泥8.5m3,施工压力达35MPa,施工后候凝完毕,顺利拔出插管。下入打捞管柱,顺利打捞出封隔器,施工成功。4高压压缩管柱及管柱的密封优化(1)高压防返吐挤堵管柱及配套工具采用液压坐封,耐高温高压;采用双向密封和双向锚定设计,满足高压井挤堵剂施工要求。(2)该管柱结构中无尾管设计,底部为锥形和单流阀,施工后自动关闭,防止堵剂返吐,便于起出,可有效预防堵剂凝固卡住施工管柱等事故的发生。(3)封隔器坐封丢手和挤注分体式管柱设计,组合密封插管连接,密封可靠,插接方便,降低了施工风险。插管保护器插入坐封密封封隔器上部,不仅增强了封隔器密封效果,而且可防止油套环空污垢沉积。(4)管柱配接反洗阀,如果施工出现窜漏等情况,可及时反洗井,然后起出上部插入管柱,降低作业风险。(5)现场试验结果表明,该高压防返吐挤堵管柱及配套工具解决了高压挤注难、封隔器密封效果差、施工风险高和斜井起下难度大等问题,满足油田高压挤注堵剂封堵施工要求。坐