大庆油田某厂每年注水井新井投产时均面临新投井测试遇阻问题, 2008年新井投产206口, 其中测试遇阻58口, 占总数的28.1%, 主要原因是分层注水管柱封隔器释放后, 防进油球座转为具有单向流动功能的球与座, 油套环空液体可以进入油管, 大量原油进入油管后在测试过程中使投捞器在下放时遇阻, 降低了投捞测试效率。需要研究一种新型水井井下防遇阻工具, 解决井底返油造成的测试遇阻问题, 为此研制了同心开关。
同心开关主要由中心堵塞器、上接头、工作筒、挡球板、球与座、下接头等6部分组成 (如图1) 。上接头、工作筒和下接头采用丝扣连接, 工作筒内装有球与座, 堵塞器与上接头密封腔采用凸轮防动机构锁定和四道密封圈密封连接成为一体。
1、中心堵塞器2、上接头3、挡球板4、球与座5、下接头6、工作筒等6部分组成。
中心堵塞器打捞头采用测试打捞头结构, 可利用测试投捞工具进行投捞作业, 在下完井管柱时同心开关主体密封腔内预置堵塞器, 防止下井后原油进入油管, 正常生产之前下投捞工具将堵塞器拔出, 同心开关变成一向上单向开启的球座, 不影响洗井, 当需要封堵油管时, 可再利用投捞工具将堵塞器送入密封腔内。其主要功能是水井投产过程中在封隔器释放后, 配水器堵塞器投捞前在油管底部处于关闭状态, 防止井筒内油水进入油管, 保持油管内腔水质清洁程度, 防止测试投捞遇阻。
中心堵塞器由打捞头、顶杆、弹簧、支撑座、凸轮机构、密封段组成[1]。其中凸轮机构由卡钩, 扭簧、固定轴组成[2]。堵塞器可使用投捞工具投入和捞出同心开关的上街头。
上接头由引鞋、卡槽、密封腔、过液孔、密封圈、连接丝扣等做成。上接头连在工作筒上部, 与工作筒采用丝扣和密封圈双重密封。引鞋能够将堵塞器引入密封腔内, 当中心堵塞器投入上街头密封腔内后, 卡槽卡住凸轮机构的卡钩, 堵塞器底部的四道密封圈在过夜孔上下形成两道密封, 将上街头的过液通道堵死。
挡球板, 从工作筒上部装入, 坐在工作筒的内台阶上, 表面对称开有四个过液孔, 有过夜和挡球功能。
球与座装入工作筒中下部, 反洗井时球座开启, 注水时关闭, 具有过液和憋压功能。
有上凸起端面, 密封圈, 本体和连接丝扣组成。与工作筒下丝扣连接, 上凸起端面拖住球座, 与工作筒采用丝扣和密封圈双重密封。
工作筒两端带有连接丝扣, 上部带有内扣和外扣, 外扣与上部油管相连接, 内扣与上接头连接, 内筒带有台阶有限位功能。台阶上部装有挡球板, 台阶下部装有球与座, 构成同心开关的主体部分, 上部投入堵塞器封住密封腔, 形成整个同心开关。
(1) 同心开关总长度370mm;最大外径Φ90mm;
(2) 堵塞器上设计与上接头工作筒相配合的凸轮防动机构和四道密封机构, 实现堵塞器与主体间固定和防渗漏, 堵塞器密封段承压15MPa不渗不漏;
(3) 上下接头采用丝扣和密封圈双重密封, 承压20MPa不渗不漏, 保证生产过程中注水压力升高时不刺不漏;
(4) 中心堵塞器采用测试打捞头结构, 可利用测试投捞工具进行投捞作业, 堵塞器使用投捞工具可投入和捞出同心开关的上街头;
(5) 根据作业需要进行封堵和打开油套管过油通道;可进行重复投捞, 打开和关闭之间反复切换
(6) 球与座材质为35Cr Mo合金钢, 其余部件材质为45#钢。
(1) 适用于偏心注水管柱新井投产。
(2) 适用于测试过程中油管返油的注水井。
经地面打压试验合格后, 2009年8月15日, 在采油四矿永114-68井进行了现场试验, 管柱下井顺利, 封隔器释放合格。该井试验前返油严重, 多次造成测试遇阻问题, 在封隔器释放10天后对堵塞器进行投捞, 投捞未发生返油遇阻问题, 同时对同心开关进行了投捞试验, 开关投捞顺利。同心投捞开关与单向配水器配合形成防返油管柱, 关闭了底部返油通道, 有效解决了新投产注水井封隔器释放后管柱底部返油问题。
2010年3月同心开关在某采油厂分层配产注水井推广使用, 至2016年3月同心开关应用口230井, 新井投产投捞成功率100%, 减少分层测试遇阻洗井作业井50多口, 节省洗井费用40万元, 产生了较好的经济效益。
(1) 有效解决了新投产注水井封隔器释放后管柱底部返油问题, 降低了测试遇阻工作量, 提高了投捞测试效率
(2) 堵塞器的设计采用测试打捞头结构, 可及时打开和关闭过油通道, 方便测试施工。
(3) 同心开关适用于所有分层下偏心配水器的注水井, 在油田注水开发生产过程中具有广阔的推广应用前景。
摘要：注水井新井投产时均面临新投井测试遇阻问题, 主要原因是封隔器释放后, 防进油球座失去防进油功能, 大量原油进入油管后测试过程中使投捞器在下放时遇阻。为进一步提高水井测试成功率, 研制了同心开关。经现场应用达到了设计要求, 同心开关上接头投有堵塞器在测试前处于关闭状态, 在测试后捞出堵塞器, 恢复同心开关的球与座功能, 有效解决了新投产注水井封隔器释放后管柱底部返油测试遇阻问题。
关键词：测试遇阻,同心开关,应用效果
[1] 刘玉章, 郑峻德.采油工程技术进展.北京:石油工业出版社, 2006.4.128-132.
[2] 罗俊英, 万仁溥.采油技术手册·下册—3版.北京:石油工业出版社, 2005.3.1570-1571.
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