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[钻井技术:248] 桥式偏心分注管柱电动验封技术研究与应用

2016-03-27 08:08:00来源:20区编辑:转角遇见你

[钻井技术:248] 桥式偏心分注管柱电动验封技术研究与应用

[来源:石 油 钻 采 工 艺]作者:宋祖厂1、刘 扬 1、盖旭波 1、赖学明 1、李巧伟 2、王圣磊 1(1. 大港油田公司采油工艺研究院, 天津 300280;2. 天津万众科技发展有限公司, 天津 300280)


摘要:

桥式偏心分注管柱验封通常采用的机械验封技术存在着井下事故风险高、 数据准确性低、 工作效率不高等问题, 为此开展了桥式偏心分注管柱电动验封技术研究。该技术通过地面控制系统实时监测的油管压力和地层压力的变化曲线确定封隔器密封性能。现场试验结果表明, 该技术可以有效降低桥式偏心分注管柱验封时验封仪卡、 掉以及密封段破损、 脱落等井下事故的风险, 验封结果更加直观、 准确、 高效


正文:

分注作为解决层间矛盾的主要技术手段, 其配套的封隔器如果密封不严会导致分注层段不能正常配水、 测试资料失真、 分注有效期短, 影响油田注水开发效果, 因此检验分注井封隔器的密封性能非常重要 [1-2] 。


桥式偏心分注工艺是大港油田中北部油田主导分注工艺, 其配套的验封技术主要为机械式验封 [3] , 该技术操作简单, 但在一口井逐级验封时,存在以下主要问题:一是采用钢丝起下作业, 验封时密封段上下压差较大, 而密封段上下又难以泄压, 上提解封时钢丝负荷大, 现场作业时多次出现钢丝被拉断等严重事故, 且密封段的密封圈也极易拉翻或破损, 很难保证坐封可靠性, 影响验封一次成功率;二是井下所测得的数据不能实时直读, 验封后地面需要数据回放, 造成数据准确度低,工作效率不高 [4-8] 。针对桥式偏心分注管柱配套的验封技术存在的技术难题, 开展了电动验封技术研究与应用。


1 技术分析

1.1 系统及结构组成

桥式偏心分注管柱电动验封技术主要包括地面和井下两个系统。其中地面系统包括地面显示控制器、 电源、 编解码器电路;井下系统在电路方面包括磁定位、 编解码、 压力采集和电机控制功能模块等。


验封仪器结构主要由电缆接头、 磁定位、 电机、控制系统、 传动丝杠、 上(下) 压力计、 密封段、 定位爪等部分组成, 如图 1 所示。



1.2 技术原理

电动验封仪通过电缆下入井中, 通过地面控制器向验封仪发送指令, 电机带动传动丝杠上下移动, 定位爪打开并和桥式偏心配水器定位槽实现对接定位,然后撑开密封段胶筒, 实现密封段在桥式偏心配水器内桥式通道上部坐封, 通过“开—关—开” 改变井口注水压力, 根据油管内激动压力及地层响应压力的变化来判断封隔器是否密封( 图 2 ) 。地面控制系统能够直读、 实时显示与监测各个验封段压力和温度。


1.3 主要技术参数

最大外径:42 mm;


长度:1 489 mm;


工作压差:20 MPa;


工作温度:≤ 150 ℃。


1.4 技术特点

(1) 地面控制电机进行胶筒坐封和解封, 减小了作业时出现验封仪掉、 卡等井下事故的风险。


(2) 地面直读可实时观测验封效果, 大大提高了工作效率和一次成功率。


(3) 电动坐封和解封, 一次下井即可完成管柱验封, 避免了钢丝频繁投捞, 大大减轻劳动强度, 提高工作效率。


(4) 磁定位功能, 精确定位。


2 施工工艺

(1) 入井:关井, 下入电动验封仪器。


(2) 开臂:在验封目标层上方通过地面控制器发送命令打开验封仪定位爪。


(3) 定位:下放验封仪实现与配水器对接。


(4) 胀封:通过地面控制器发送坐封命令。


(5) 调整压力:开关井口阀门使注水压力变化。


(6) 验封:通过地面控制系统观察密封段上下压力计测得的压力实时变化曲线, 确定分注管柱验封结果。


(7) 解封:关井并通过地面控制器解封。


(8) 收臂:收回定位爪。


(9) 下一层验封:上提仪器进行逐级验封, 重复步骤 1~8。


3 现场应用

电动验封技术在大港油田桥式偏心分注井中试验应用 35 层 /11 口井, 成功率 100%, 其中有 6 层发现不密封。配水器最大下入深度 2 572 m, 单井最高作业层段数四级五段, 验封后仪器胶筒均无损伤、 无遇卡, 验封效率显著提高, 体现出较好的适应性。以东 6-6 井为例, 该井为桥式偏心分注工艺, 分注层段为四级五段, 验封时电动验封仪首先下到偏5 位置并成功坐封, 验封完成后上提电缆并使电动验封仪依次坐封在不同桥式偏心配水器位置并进行验封, 3 个封隔器分别验封完成后, 再把电动验封仪坐封在偏 1 位置处, 重新验证电动验封仪密封段的密封性, 以确定其工作性能完好, 保证各层封隔器验封数据的准确性。整个验封过程共计 1.5 d, 具体验封结果(曲线) 如图 3 所示, 从验封变化曲线可以看出, 电动验封仪密封段密封性能良好, 桥式偏心分注管柱中封隔器Ⅱ和封隔器Ⅳ不密封, 封隔器Ⅰ和封隔器Ⅲ密封性能良好。


4 结论

(1) 电动验封技术根据机电一体化原理, 通过地面控制系统实时监测显示油管压力和地层压力的变化曲线, 确定桥式偏心分注管柱配套封隔器的密封性能, 可以实现验封仪密封段电动坐封、 验封和解封, 一次下井即可逐层验证不同分注层段封隔器的密封性。


(2) 电动验封仪中新增了磁定位功能, 能实时监测与显示电动验封仪在井中的具体位置, 实现验封仪与桥式偏心配水器的准确定位。


(3) 该技术已在大港油田桥式偏心分注井成功试验 11 口井, 结果表明, 该技术验封结果直观, 资料录取真实、 方便、 高效, 减少了机械验封技术需要地面回放、 数据分析、 下井复测、 工作强度大等问题, 有效降低了验封仪掉、 卡和密封段破损、 脱落等井下事故的风险, 验封成功率、 工作效率和数据准确性显著提高, 体现出较好的技术先进性。


〔编辑 朱 伟〕

 

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