Y34195X可洗井注水封隔器研制应用

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1、Y341-95X可洗井注水封隔器研制应用钭半虫崴缸西南石油大学(自然科学版)2011年10月第33卷第5期JournalofSouthwestPetroleumUnivers(Science&TechnologyEdition)v0l_33No.5Oct.2011编辑部网址:http:/wv,v.swpuxb.corn文章编号:16745086(2011)o5017204中图分类号:TE931DOI:lO.3863.issn.16745086.2011.05.032文献标识码:AY34195X可洗井注水封隔器研制应用水李志勇,栾中伟,龚家勇,陈旭,吴荣荣1.中国石化河南油田分公

2、司第一采油厂,河南南阳474780;2.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳473132摘要:油田开发后期,由于套管腐蚀,地层运移,注水压力波动等原因,注水井套管变形情况越来越严重,采取补贴加目措施后内径缩小,常规注水封隔器不能通过补贴段,无法实现分层注水.分析了几种小直径注水封隔器存在的技术缺陷,即:寿命短,耐温耐压能力低,无法实现不解封反洗井以解除注水量下降,测试遏阻等.参考国内有关封隔器设计研究的成果,从满足生产现场不解封反洗井的需要,提高密封胶筒耐温耐压能力等方面出发,研制了可不解封反洗井的压缩式Y34195X可洗井注水封隔器,介绍了其结构特点,工作原理,性能参数,使用方

3、法.现场应用表明:其结构新颖合理,性能优越稳定,能够满足套管补贴井分层注水的需要.关键词:反洗井;注水封隔器;结构特点;工作原理;研制;双河油田网络出版地址:http:#李志勇,栾中伟,龚家勇,等.Y34195X可洗井注水封隔器研制应用【J】.西南石油大学:自然科学版,2011,33(5):172175.引言双河油田在进入开发后期后,地层能量越来越低,普遍采用了注水驱油,注聚合物驱油,酸化解堵增注,增产等生产工艺1;而且由于地层运移,酸化压裂,注水封隔器坐封,腐蚀,通井刮削等原因,导致油水井套管变形,错断,穿孔等现象越来越严重,又采用了套管整形加固,套管补贴等大修施工工艺,51/2"

4、(1in=25.4mm)套管内径由124mln变形为101l14mill,常规的Y341twodashl14注水封隔器不能到达变形段以下位置,无法实现分层注水,注聚合物或者对变形段以下层段进行酸化解堵等施工作业【2】.1技术分析为解决以上问题,有关单位研制了Y34195注水封隔器,K34495注水封隔器,K34495B保压注水封隔器等产3.4l,它们均可顺利通过套管变形段并座封于124mm直径套管实现层位的封隔,但Y34195注水封隔器不能实现不解封反洗井,K34495注水封隔器及K34495B保压注水封隔器必须在解封后才可以反洗井,而且这两种注水封隔器使用的扩张式胶筒的耐温,耐压能力非常有限

5、,注水或注聚合物压力的波动会造成胶筒受力不断变化,反洗井时注水封隔器解封,扩张式胶筒回缩,当反洗井结束后恢复注水或注聚合物,注水封隔器重新座封,扩张式胶筒再次扩张,如此反复,扩张式胶筒就非常容易疲劳,然后失效爆裂【5-8】.另外,K34495注水封隔器及K34495B保压注水封隔器的扩张式胶筒在下井过程中通过变形井段时还容易被摩擦,刮碰受损,也是影响其应用效果的主要原因9,l0】.2Y34195X可洗井注水封隔器的研制为了解决注水生产中遇到的技术难题,技术人员有的放矢进行技术攻关,经过多次改进并优化设计,研制了一种结构简单,工作可靠,性能稳定的可收稹日期:201106-01网络出版时间:201

6、l924作者简介:李志勇(1967一),男(汉族),河南商丘人,工程师,主要从事生产技术管理工作.第5期李志勇,等:Y34195X可洗井注水封隔器研制应用以不解封反洗井的Y34195X可洗井注水封隔器,以满足套管变形,补贴油水井的分层注水,注聚合物或酸化解堵施工作业需要.2.1结构特点根据生产需要研制的Y34195X可洗井注水封隔器的结构如图1所示.主要构成包括坐封机构,ABAABBl一上接头:2一密封圈;3一反洗套;4一锁爪;5上中心管;6一锁环;7一外管;8一调节环;9一碟型护碗1O一长胶筒;l1一隔环:12一短胶筒;13一坐封座;14一环型盘根;15一洗井活塞;l6一密封圈;l7一密封圈

7、l8一坐封套;19一连接套;20一下中心管;21坐封销钉;22一下活塞;23一缸套;24一下接头.图lY34195X可洗井注水封隔器结构图Fig.1Y34195XwashingwaterinjectionPackersstructurediagram锁紧机构,洗井机构,解封机构等4部分.由于注水封隔器最大外径为951Tim,再在其中设计洗井通道,上中心管与外管的结构尺寸受到很大限制,但是还必须尽可能增加壁厚,保证耐压和抗拉强度以满足生产需要【11,为此巧妙地在上中心管外圆面均匀分布12个花键槽,洗井通道由花键槽与外管之间形成的空间构成(图2),上中心管与外管为0.5mm的间隙配合,花键槽凸出部

8、分不但作为上中心管的加强筋,同时成为薄壁外管的内壁支撑,防止外管被挤压变形.a调节环加强筋截面图b坐封座加强筋截面图图2洗井通道结构及调节环,坐封座开口弹?眭加强筋截面图Fig.2Wellwashingchannelstructuresandadjustingring,resilientribsection为了确保提高密封胶筒的肩部保护强度以及外管机械强,在调节环下端及坐封座上端设174西南石油大学(自然科学版)2011年计了开口式弹性加强筋(图2),注水封隔器工作时,沿径向张开,外径可以变大到和套管内径同样的124mm,对被轴向压缩而径向扩张的胶筒肩部形成充分的保护,提高其耐压能力.当上提管

9、柱注水封隔器解封后,胶筒,调节环和坐封座承受的轴向压力均被解除,在自身弹力的作用下,胶筒以及调节环,坐封座上的开口式弹性加强筋同时回位,外径回复到95mm,则可以顺利通过套变或套管补贴段,实现整个管柱的正常起出.2-2工作原理(1)采用Y34195X可洗井注水封隔器配合KPX一95偏心配水器(KPX一95F防返吐偏心配水器),中部球座(或其他管底部件),按照地质及工程设计方案组成工艺管柱下人变形套管或油水井补贴套管【l3J13.下完管柱到设计位置后,油管内打压,当压力达到5-6MPa时,对活塞及洗井活塞的推力形成的合力将坐封销钉剪断,推动坐封套,坐封座并带动外管,锁环一起向上运动.继续升高压力

10、达到1215MPa时,3个胶筒受坐封座与反洗套的挤压开始向上,向外压缩变形,密封油套环空,实现对上下层段的封隔,同时调节环下端,坐封座上端开口式弹性加强筋及碟型护碗沿径向张开,外径变大到套管内径同样的124I/llTI,对被压缩扩张的胶筒肩部形成充分的保护.此时锁环与锁爪相互啮合锁紧,洗井活塞内部密封圈依然处于密封位置,保证洗井通道的密封.(2)测试或其他施工作业需要反洗井时,油管内泄压,由于锁环与锁爪锁牙紧紧啮合在一起实现锁紧,所以此时注水封隔器不解封,高压洗井液经上部油套环形空间从反洗套进液槽进入上中心管与外管形成的环形空间,压力作用在洗井活塞上部,推动其向下移动,上内管上的l2个凹槽全部

11、显露于洗井活塞以外,同时坐封套上的出液槽打开,从而洗井通道打开,注水封隔器上下油套环形空间连通,高速高压洗井液经由上部油套环形空间从洗井通道进入下部油套环形空间,然后依次以同样方式打开下级注水封隔器的洗井通道,最后洗井液从中部球座(或其他管底部件)进入油管柱以内返回地面,实现不解封反洗井15.(3)反洗井后改正注时,地面反洗阀门关闭,再次从油管内加压,压力传人洗井活塞下部密封腔,推动其向上移动关闭洗井通道,从而进行正常注水.(4)在作业时上提管柱,带动注水封隔器中心管上移,其上部凸起的内锥面与锁爪前端的外锥面发生相对运动,迫使分瓣的锁爪回收而外径变小,由于密封胶筒与套管之间向下的摩擦力,带动锁

12、环向下运动解除自锁,密封胶筒回缩,同时开口式碟型护碗在自身弹力下回收,注水封隔器得以解封,即可以顺利起出井内管柱.(5)如果需要在变形套管,油水井补贴套管内进行酸化解堵施工作业,则只需要将Y34195X可洗井注水封隔器与配套的酸化解堵井下器具,如KZL一95坐封连通器,K7455系列可控节流装置等按酸化解堵设计要求合理组合,依照与注水施工同样的操作方式完成管柱下放,注水封隔器座封,分层酸化解堵,反洗井排酸,注水封隔器上提解封等施工工序.2-3主要技术参数总长:L=I680mm;最大外径:=95mm;最/J,内径:in=44mm;洗井通道最小过流面积:At=570mm;坐封销钉剪断压力:=810

13、MPa;坐封压力:如=l5MPa;耐压能力:6=25MPa;耐温能力:T=120oC;解封负荷N=1520kN;抗拉负荷:N=600kN;上下连接螺纹扣型:2/8TBG.3现场应用效果双河油矿注水井双J2110井由于套管变形,于200405172o040528大修整形加固,套管加固段1417.411424.26m,加固后内径101mm.随后完井下入两台K34495注水封隔器及配套小直径工具分3层配注,短期内测试即发现两台封隔器均失效,为此只能按井口合注根据对应地层厚度分水,注水压力13MPa,注水层1分水39m3,注水层2分水38m3,注水层3分水30m3,无法准确分层注水,影响对应油井开发效

14、果.根据开发生产需要,在注水井双J2110井对应层系新增3口油井,要求准确分层注水以给不同油第5期李志勇,等:Y34195X可洗井注水封隔器研制应用l75井补充能量,为此于2009年7月该井进行分注换封作业,20090726下人Y34195X可洗井注水封隔器分3层配注(图3),注水压力提高到15MPa,注水层l不吸水,注水层2吸水40m3,注水层3吸水31m;随后用该管柱对注水层1对应层位进行酸化增注,再次分注,在15MPa注水压力下,注水层1吸水43m3,注水层2吸水40m3,注水层3吸水31m3,经过多次测试反洗井均未发生封隔器失效现象,成功实现了分注目标.00m00m隔器1441.000

15、0m图3双J2110井套变补贴后二级三段分注管柱示意图FIg-3DualJ2110Tutuwellsaftersubsidiessketchoftwolevelthree.note.4结语(1)由于Y34195X可洗井注水封隔器内径小于常规注水封隔器的内径(46mm),所以测试投捞时必须配套应用最大外径为42mm的小直径投捞器.(2)洗井通道由间隙配合的上中心管与外管之问的花键槽构成,如零配件腐蚀结垢必将造成通道堵塞以致作业时解封困难,因此应选用防腐蚀结垢的材料制造,或者进行表面防腐防垢处理.(3)针对注水井因套管变形,补贴后内径变小,常规Y341一l14注水封隔器无法通过,而原有Y34195

16、注水封隔器及K34495注水封隔器不但不能不解封反洗井,而且耐温耐压能力低,容易短期内出现封隔失效的问题,研制应用的Y34195X可洗井注水封隔器具有结构新颖,原理可行,工作可靠,性能稳定等特点.(4)Y34195X可洗井注水封隔器可以满足变形套管,油水井补贴套管井的分层注水,注聚合物或酸化解堵施工作业等多种需要,具有很好的推广应用价值.参考文献万f=_溥,罗英俊.采油技术手册.第二分册注水技术【M.修订本.北京:石油工业出版社,1992.姜常坤.聚驱小直径分注管柱及配套工具的设计和应用D】.大庆:大庆石油学院,2006.张立新,沈泽俊,李益良,等.我国封隔器技术的发展与应用J.石油机械,20

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