水平井和大斜度井是增加井眼与油层接触面积, 提高油层采收率的一种有效方法。这种油井类型在开采成本较高的海上油田和滩海油田大量应用。同时水平井相比直井而言, 地应力的分布更加不均匀, 这大大增加了油井出砂的概率。为了实现对水平井防砂, 各油田一般采用水平井套管固井射孔打开油气层, 然后下入空心桥塞悬挂筛管和砾石充填装置, 坐封桥塞后起出管柱, 下入冲管与砾石充填装置对接, 然后进行砾石充填防砂, 在油套环空形成挡砂屏障, 阻挡地层砂进入井筒。
以前的空心桥塞内部结构复杂, 且丢手后内通径小, 对冲管的尺寸造成了限制, 导致砾石充填过程中砂浆排量不高, 影响了防砂效果。原空心桥塞解封机构设计不够合理, 锁环撑起高度不够, 在现场应用过程中, 会出现解封剪钉剪断后, 卡瓦和胶筒不会弹的现象, 造成油井大修。
通过对原空心桥塞进行优化设计, 空心桥塞丢手后内通径可达64mm, 砾石充填过程中, 最大排量可达3m3/min, 能够充分保证砾石充填效果。解封机构能够保证锁环与配套结构完全分离, 胶筒和卡瓦完全回弹。能过满足水平井砾石充填防砂完井的需求。
可打捞式大通径防砂用空心桥塞Y445-115的基本设计思路是国内外诸多科研人员共同智慧的结晶。本设计在原有设计基础上进行改进, 使工具在安全可靠的前提下在结构上更加合理。充分保证工具在下井过程中顺利, 避免提前坐封, 到达预定位置后能过顺利坐封且坐挂牢固。解封时锁环与锁紧装置完全分离, 保证工具能顺利打捞出井。
(1) 空心桥塞的上下接、中心管等受力较大的零件采用35Cr Mo高强度合金结构钢制造。 (2) 空心桥塞设计有启动剪钉, 必须打压到一定压力桥塞才会运动坐封, 避免了在下井过程中由于误操作而产生提前坐封现象。 (3) 锁紧转装置与锁环配合, 使锁环只能单向移动, 反向锁紧。压紧胶筒和卡瓦, 防止回弹。 (4) 空心桥塞的解封设计为液压丢手和倒扣丢手两种方式, 充分保证施工的可靠性与安全性。 (5) 解封时, 下入专用捞茅, 对扣后上提管柱即可实现解封。
空心桥塞总长度为:936mm, 最大外径:Φ115mm, 丢手后内通径为:Φ64mm, 启动压力:4MPa, 完全坐封压力:14MPa, 丢手压力:18MPa, 解封力:300-400KN。工作温度:150℃, 最大工作压力:40MPa, 适用套管内径:121-124mm, 适用井斜:0-90°。可悬挂尾管长度:≤2000m。
空心桥塞的主要组成部分有:液压装置、锁紧装置、封隔装置、解封装置、锚定装置等部分组成, 具体结构如图1所示。
(1) 地面装配连接:在地面将空心桥塞用管钳连接在短套管上端, 按照施工设计将管柱串依次下入到井中。 (2) 下放管柱:按照设计的速度下放管柱, 到达水平段时适当降低速度。 (3) 坐封桥塞:到达预定位置后, 大排量反循环洗井至进出口液体一致, 投球, 正打压至4MPa, 稳压3min, 继续打压至8Mp, 启动剪钉剪断, 活塞向下推动胶筒和卡瓦, 压力稳定后打压至14MPa, 5min钟后打压至18MPa后压力突降为零, 大钩拉力减少, 丢手成功。此时胶筒封隔住了油套环空上下空间, 卡瓦咬住套管实现悬挂。 (4) 解封桥塞:防砂失效后, 对井内桥塞进行打捞, 下入专用打捞捞茅, 入井过程中捞茅的打捞套要保持在短轨道上, 到达桥塞顶部时, 打捞套上的公扣与桥塞内部的母口对接, 上提管柱剪断剪钉, 锁环解除锁紧, 胶筒回弹, 卡瓦收缩, 实现空心桥塞解封, 起出工具。
在空心桥塞的施工使用过程中, 没有复杂的数学计算, 工具的性能和使用特点很快可以被现场作业人员熟悉。
该可打捞式大通径防砂用空心桥塞适用于各种出砂井的防砂完井, 可单独作为悬挂器悬挂筛管使用, 也可与筛管、砾石充填装置配套使用, 进行砾石充填防砂完井, 该桥塞在滩海油田大量使用, 截止目前已成功应用50口井, 施工成功率100%。最大下入深度3900m, 下入最大井斜90°, 悬挂筛管最长120m, 为油田的增产稳产起到了重要作用。
所以, 对于需要防砂的油井, 该悬挂器安全可靠, 悬挂力大, 封隔效果好, 解封简单, 是较为理想的选择, 建议推广使用。
摘要：目前国内滩海油田水平井井砾石充填防砂完井工艺技术, 一般采用水平井空心桥塞悬挂筛管、砾石充填装置下入预定位置, 坐封空心桥塞来悬挂筛管, 同时阻挡砂子进入井筒。在空心桥塞坐封后要下入冲管与充填装置对接, 以便进行砾石充填作业, 这就对空心桥塞的内通径有要求限制, 所以进行大通径桥塞的研制。油井防砂失效后要进行工具的打捞, 要求桥塞的可打捞性好。所以进行了可打捞式大通径防砂用空心桥塞Y445-115的研究设计。该中桥塞在某滩海油田使用50口井, 施工成功率100%。本文主要对该空心桥塞的结构、原理及现场使用情况做一些分析和介绍。
关键词：可打捞式,大通径,防砂,空心桥塞,研究
[1] 刘言理;聂上振;杨延征.水平井完井方法研究和优选[J].价值工程, 2015, 10, 34 (378) :94-95.
[2] 刘言理.老井防砂完井技术研究[J].化工管理, 2015, 9:85.
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