裸眼井封隔器及其應(yīng)用

1、裸眼井封隔器及其應(yīng)用江漢油田分公司采油工藝研究院井下工具研究所摘要近年來裸眼井越來越多,對(duì)裸眼井地層進(jìn)展酸化、壓裂、注水、堵水和試油試氣等分層舉措作業(yè)需要使用裸眼封隔器.為了滿足這種需要,研究了K341、K342、K344三種類型的裸眼井封隔器.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí),其最大密封系數(shù)到達(dá)了1.486,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通壓縮式封隔器密封系數(shù)1.11.15的水平,最高工作壓差到達(dá)47MPa,最高工作溫度到達(dá)142C.介紹了這三種封隔器的工作原理、現(xiàn)場(chǎng)施工管柱和現(xiàn)場(chǎng)使用情況.關(guān)鍵詞裸眼井裸眼封隔器管柱應(yīng)用前言因油氣田開發(fā)的需要以及完井技術(shù)的開展,油氣井尤其是碳酸鹽巖等致密地層鉆探的油氣井,采用裸眼井完井的方式日益增多

2、.裸眼井需要裸眼封隔器才能進(jìn)展酸化、壓裂、注水、堵水和試油試氣等分層措施作業(yè),由此導(dǎo)致對(duì)裸眼井封隔器需求的增長(zhǎng).裸眼井在鉆井過程中,有時(shí)需要進(jìn)展中途測(cè)試,以取得較為詳細(xì)的資料,對(duì)地層進(jìn)展更加準(zhǔn)確的判斷,由此決定是否追加投入,繼續(xù)完成下步施工,從而節(jié)省不必要的開支.裸眼井封隔器還可以用在套管變形井和一些常規(guī)封隔器不適宜應(yīng)用的油井的采油、堵水、舉措作業(yè)等.在采油井中,勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井,后期采油中這些井缺少配套的井下封隔器,裸眼井封隔器那么能夠滿足這些井的酸化、壓裂、注水、堵水和試油試氣等分層舉措作業(yè)的施工需求.工作原理一、擴(kuò)式膠筒一構(gòu)造其構(gòu)造分三層,以彈性不銹鋼片做疊層

3、骨架,加以膠筒、外筒組成.二主要特點(diǎn)1、擴(kuò)系數(shù)大,可以到達(dá)1.21.6,即可用小直徑膠筒圭鬲大直徑井眼.2、容易擴(kuò)和收縮,即易坐封和解封,膠筒壓差為11.5MPa即可實(shí)現(xiàn)封隔器膠筒的初封.3、耐高溫125150C,最高達(dá)180C.4、承壓差大,最大工作密封壓力到達(dá)50MPa以上.5、剩余變形小,通常剩余變形不超過2%.6、對(duì)井眼適應(yīng)性強(qiáng),可用于先期完井的裸眼井、套管側(cè)鉆開窗井、后期完井的裸眼井、組合套管井和特殊套管井的工藝舉措中.二、K344型裸眼井封隔器一構(gòu)造由上接頭、中央管、密封膠筒、下接頭等組成,見圖1所示.上接頭中央管進(jìn)液口密封膠筒下茬頭圖LE344LE344型封隔器結(jié)構(gòu)示施二原理這種

4、封隔器的構(gòu)造簡(jiǎn)單,從油管加液壓,液體經(jīng)中央管進(jìn)液口進(jìn)入膠筒腔,從而使膠筒脹大坐封,封隔油套環(huán)形空間.放掉油管壓力,封隔器膠筒回收,實(shí)現(xiàn)解封.三、K341/342型裸眼井封隔器低壓差液壓坐封一構(gòu)造由上接頭、隔離環(huán)、解封銷釘、中央管、限制閥、關(guān)閉彈簧、密封膠筒、下接頭等組成.二原理封隔器坐封時(shí),中央管打壓,當(dāng)壓力大于1MPa時(shí),壓力液體通過進(jìn)液口,推開限制閥,使膠筒擴(kuò)坐封.油管放壓之后,限制閥回位關(guān)閉進(jìn)液口,阻止進(jìn)入膠筒部的液體流回到中央管,使封隔器膠筒始終保持密封狀態(tài),不會(huì)因油管放壓而解封,實(shí)現(xiàn)封隔器的長(zhǎng)期井下密封.K341解封時(shí)直接上提油管,剪斷解封銷釘,中央管向上移動(dòng)一段距離,泄壓槽通過限制

5、閥的密封圈,中央管與膠筒之間形成的腔體的液體排出,實(shí)現(xiàn)封隔器解封.K342解封時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)油管,翻開反扣接頭,中央管向上移動(dòng)一段距離,泄壓槽通過限制閥的密封圈,中央管與膠筒之間形成的腔體的液體排出,實(shí)現(xiàn)封隔器解封.四、K341/K342型裸眼井封隔器高壓差投球坐封一構(gòu)造由上接頭、坐封鋼球、坐封剪環(huán)、初坐剪環(huán)、初坐剪釘、坐封剪釘、限制閥、解封銷釘K342是反扣接頭、中央管、關(guān)閉彈簧、密封膠筒、下接頭等局部組成.二原理封隔器坐封之前,由于過流通道被坐封剪環(huán)關(guān)閉,中央管部的壓力不能夠通過過流通道傳遞,所以,無論中央管或外部的壓力都不可能使封隔器坐封,因此,可以進(jìn)展大排量的正反向頂替泥漿和洗井等施工作

6、業(yè).封隔器坐封時(shí),首先從油管投球,然后油管打壓,在壓力的作用下,剪斷剪釘,液體從過流通道進(jìn)入,推動(dòng)限制閥,翻開中央管一膠筒的環(huán)形通道,液體進(jìn)入膠筒部,膠筒在壓力的作用下擴(kuò),實(shí)現(xiàn)封隔器的坐封.油管放壓之后,限制閥回位關(guān)閉進(jìn)液口,阻止進(jìn)入膠筒部的液體流回到中央管,使封隔器膠筒始終保持密.word.封狀態(tài),實(shí)現(xiàn)封隔器的長(zhǎng)期井下密封規(guī)格型號(hào)K344/342/341外徑,mm14812880適應(yīng)井徑,mm16. .21514019095-127最大工作壓力,MPa504020內(nèi)徑,mm6230工作溫度.c150|技術(shù)指標(biāo)及技術(shù)特點(diǎn)一、技術(shù)指標(biāo)規(guī)格型號(hào)K344/342/341外徑,mm14812880適應(yīng)

7、井徑,mm16021514019095127最大工作壓力,MPa504020徑,mm6230工作溫度,C150二、技術(shù)特點(diǎn)1、K342/K341型封隔器高壓差投球坐封的裸眼井封隔器,適合泥漿頂替、完井管柱、地層預(yù)處理的酸壓等施工.低壓差液壓坐封的裸眼井封隔器,能夠組成多級(jí)封隔器管柱,完成裸眼井的分層測(cè)試和分層舉措的需要.這兩種坐封構(gòu)造能夠在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)施工需要進(jìn)展轉(zhuǎn)換,適應(yīng)多用途的要求.2、K342與K344之間的轉(zhuǎn)換也能夠在現(xiàn)場(chǎng)完成.可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求,快速完成封隔器的適應(yīng)性改造.3、通過環(huán)形限制閥保持膠筒的擴(kuò)狀態(tài),這種構(gòu)造的限制閥構(gòu)造簡(jiǎn)單,工作可靠.施工管柱一、K344型裸眼封隔器構(gòu)成的酸壓

8、管柱見圖21、封隔器K344裸眼井封隔器.2、管柱構(gòu)造酸壓下層：封隔器+節(jié)流球座.酸壓上層：節(jié)流滑套+封隔器+反洗球座.3、 工作原理在開場(chǎng)施工時(shí),油管部的液體在節(jié)流球座產(chǎn)生節(jié)流壓差,當(dāng)節(jié)流壓差大于1MPa之后,K344封隔器膠筒擴(kuò)密封井壁.膠筒一旦密封井壁之后,封隔器上下壓差增加,加速封隔器的坐封過程.施工完成時(shí),油管部的液體流動(dòng)停頓,此時(shí)無節(jié)流壓差,下壓和油管部的壓力平衡,封隔器膠筒部的液體隨膠筒的回彈力被擠出膠筒部,封隔器解封.二、K342/K341下層措施/完井/采油管柱見圖3)1、封隔器K342、K341高壓差投球坐封裸眼井封隔器.2、管柱構(gòu)造完井管柱/舉措管柱/采油管柱：封隔器+篩

9、管.3、工作原理K341/K342封隔器高壓差投球坐封組成的管柱,可以進(jìn)展大排量的正反向頂替泥漿和洗井等對(duì)地層的預(yù)處理施工.需要封隔器坐封時(shí),中央管投球打壓,坐封封隔器,即可以進(jìn)展酸化或壓裂等舉措施工.施工完成后,可以根據(jù)需要對(duì)地層進(jìn)展抽吸求產(chǎn)、測(cè)試壓力恢復(fù)、測(cè)流壓和靜壓.用于.word.圖2 2曬4444典幅器雌管在圖3 3K341K341儂4242舉措/克井屎油艙舉措管柱：完成施工后,需要起出管柱時(shí),K341封隔器上提管柱即可解封,K342順時(shí)針旋轉(zhuǎn)油管解封.封隔器解封之后起出管柱,完成現(xiàn)場(chǎng)施工.用于完井管柱：直接轉(zhuǎn)入采油采氣三、K341/K342分層舉措/采油/注水管柱見圖41、封隔器K

10、342、K341低壓差液壓坐封裸眼井封隔器.2、管柱構(gòu)造分層舉措/采油管柱：封隔器+連通閥+封隔器+堵頭.分層注水管柱：封隔器+配水器+封隔器+反洗凡爾.3、工作原理用于分層舉措/采油管柱：由K341/K342低壓差液壓坐封裸眼井封隔器、連通閥和堵頭組成.管柱下到設(shè)計(jì)深度之后,中央管打壓封隔器低壓差液壓坐封,壓力繼續(xù)升高翻開連通閥后,封隔器中間的地層被隔斷.可以對(duì)地層進(jìn)展抽吸求產(chǎn)、酸化、壓裂等處理,以及對(duì)地層進(jìn)展測(cè)試壓力恢復(fù)、測(cè)流壓和靜壓,直至完井采油采氣.用于分層注水管柱：由K341/K342低壓差液壓坐封裸眼井封隔器、配水器帶堵塞器和反洗凡爾組成.管柱下到設(shè)計(jì)深度之后,對(duì)井筒進(jìn)展反洗井施工

11、.洗井完畢之后,中央管打壓封隔器低壓差液壓坐封,壓力升高到5MPa以上保持2min,保證封隔器可靠坐封.再通過投撈操作,更換水嘴后正常注水.假設(shè)需要起出管柱,K341封隔器上提管柱解封,K342順時(shí)針旋轉(zhuǎn)油管解封,封隔器解封之后起出管柱,完成現(xiàn)場(chǎng)施工.四、K341/K342選擇性封堵管柱見圖51、封隔器K342-148、K342-128、K341-148、K341-128、K341-80的低壓差液壓坐封裸眼井封隔器.2、管柱構(gòu)造選擇性封堵管柱1:丟手接頭+低壓差液壓坐封裸眼井封隔器+油管+低壓差液壓坐封裸眼井封隔器+坐封球座+篩管.選擇性封堵管柱2:丟手接頭+低壓差液壓坐封裸眼井封隔器+油管+

12、高壓差投球坐封裸眼井封隔器+篩管.3、工作原理選擇性封堵管柱：由K341/K342低壓差液壓坐封裸眼井封隔器、油管和篩管組成.管柱下到設(shè)計(jì)深度之后,投球,中央管打壓使封隔器坐封,壓力繼續(xù)升高打掉球座,連通下部地層,封隔器中間的地層被隔斷,從而到達(dá)封堵中間層,開采上下層的目的.需要解除地層封堵時(shí),解封封隔器之后,起出管柱.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況擴(kuò)式封隔器在江漢、玉門和油田總共應(yīng)用了6口井.其中氣井酸壓1口井、油井酸壓5口井、裸眼井舉措試氣1口井.工藝成功率100%.從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來看,在7in41/2in組合套管井施工中,由于上部套管變形,使用小尺寸的裸眼井封隔器,實(shí)現(xiàn)了小尺寸井眼的酸壓施工.在堿1井氣

13、井的現(xiàn)場(chǎng)施工中,使用外徑148mm的裸眼井封隔器,實(shí)現(xiàn)了95/8in大井眼的密封要求,這兩口井中裸眼井封隔器的密封系數(shù)分別到達(dá)了1.266和1.486,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通壓縮式封隔器密封系數(shù)1.1的水平.采用裸眼井封隔器對(duì)特殊尺寸井眼和套管變形井進(jìn)展施工,解決了特殊套管井和變形套管井的酸壓施工問題擴(kuò)展了油井增產(chǎn)舉措施工的技術(shù)選擇和增產(chǎn)技術(shù)的手段,到達(dá)了節(jié)約施工本錢,提升油田采收率的目的.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果證實(shí),裸眼井封隔器及其配套的管柱密封性能良好,適用于各種尺寸井的酸壓施工,工藝簡(jiǎn)單,平安可靠.結(jié)論和建議K344、K341、K342三種類型裸眼井封隔器中,K341和K342型的封隔器有低壓差液壓坐封和高壓差.word.投球坐封兩種構(gòu)造.高壓差投球坐封的構(gòu)造設(shè)計(jì),可以滿足完井工藝中頂替泥漿的工藝要求.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的油層我341區(qū)342封隔器低壓差液壓坐封_油層K341/K342封隔器低壓差液壓坐封堵頭/反洗凡爾圖4 4分層舉措浮油;注水管柱圖5 5K34iM42K34iM42蹣性時(shí)堵管柱封隔器密封性能良好,最大密封系數(shù)到達(dá)了1.486,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通壓縮式封隔器密封系數(shù)1.11.15的水平最高工作壓差到達(dá)47MPa,最高工作溫度到達(dá)142C,完全滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用要求.這種裸眼井封隔器及管柱,能夠解決先期完井的裸眼井、套管側(cè)鉆開窗井、后期完井的裸眼井、組合套