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液力可取式桥塞堵水装置

作者: 来源: 发布时间:2006/6/1 10:08:12  点击数:6551

作者:单晶 王志清 雷雨田 王学宏 吴小平

【关键词】机械堵水,封隔器,特点,应用

【论文摘要】针对河南油田以往丢手堵水管柱存在没有锚定机构、解封载荷大、丢手时容易误解封导致封堵失效等缺点,研制出液力可取式桥塞堵水装置。装置以HNY441双向卡瓦封隔器为主,以HNY341封隔器、限压式不投球丢手器及管底开关为配套工具,采用水力坐封,能实施任意层位的多级丢手封堵,坐封坐卡牢固,解封解卡可靠,解封载荷小,并确保封隔器的长期有效封堵。现场使用139井次,工艺成功率为100%,有效率为91.2%,显示了良好的推广应用价值。

Hydraulic retrievable bridge plugging device for water shut off

Shan Jing,Wang Zhiqing,Lei Yutian,et la
(Research Institute of Production Technology,Henan Petroleum Exploration Bureau,Tongbai County,Henan Province)

The releasing water shut off string used in Henan Oilfield had no anchoring mechanism,releasing load required was large,and failures occurred frequently.A hydraulic retrievable bridge plugging drvice was developed.The device adopts Model HNY441 slip-type bidirectional packer,can carry out multiple stage shutoff of an optional zone,It is characterized by firm setting,reliable releasign and small releasing load.Field use proves the new water shut off device has high technological success rate and efficiency.
Subject Concept Terms:mechanical water shur off packer characteristic application

  机械堵水是油田生产中一项重要的稳油控水措施,通常采用整体式机械堵水管柱或丢手式机械堵水管柱。所谓丢手式机械堵水管柱就是卡堵层段的管柱丢手在井内,不与抽油泵连为一体,其优越性是既可避免检泵等作业中换封,又消除了泵抽汲过程中管柱蠕动对封隔器封堵性能的影响。以往河南油田的丢手堵水采用两套Y341型封隔器对称封堵,管柱没有锚定机构,丢手后封堵管柱常滑至人工井底,致使封堵失效。此外,解封载荷大,作业困难,而且丢手时易发生误解封,也会造成封堵失效。针对这种情况,笔者研究开发了液力可取式桥塞堵水装置。

结构及工艺原理

  1.结构
  液力可取式桥塞堵水装置主要以用于封堵目的层和锚定管柱的HNY441双向卡瓦封隔器为核心,以HNY341封隔器(与HNY441封隔器配套使用实现多级封堵)、限压式不投球丢手器及管底开关(下井过程中保持油套联通,保护胶筒和坐封封隔器)为配套工具,可组配成多种形式丢手堵水管柱,实现对任意层位的丢手封堵。图1所示为封中间采上下和封上下采中间两种形式的液力可取式桥塞堵水管柱示意图。

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图1 液力可取式桥塞堵水管柱示意图

  2.技术参数
  最大外径:114mm;
  最小通径:40mm;
  耐压差:上压20MPa,下压30 MPa;
  耐温:120℃;
  开关关闭压力:6~7MPa;
  坐封压力:15MPa;
  解封下压载荷:40kN;
  解封上提力:10 kN(单级),30~50 kN(多级)。
  3.工艺原理
  以封上下采中间的情况为例。按施工设计配好封堵管柱,下到设计井深。
  (1)坐封和丢手 从油管打压,动力液经油管柱分别流入各封隔器活塞腔,压力逐渐升高,至6~8MPa时,管底开关关闭,HNY441封隔器主活塞及上锥体开始运动,压力继续上升。当卡瓦坐牢,胶筒压缩到位后,锁紧机构锁紧,完成坐封。与此同时,HNY341封隔器坐封,限压控制销钉被剪断,丢手器滑套滑落,压力下降为零,实现丢手。此时,可起出丢手管柱,下入生产管柱。
  (2)解封打捞 下放打捞管柱,管柱下放到位后观察拉力计显示。拉力计示力下降为0时,即可上提管柱。如果上提载荷与管柱重力相等或略大(带HNY341封隔器时上提载荷比管柱重力大39.22~58.83kN),说明已经解封,可以起出管柱。

技 术 关 键

  液力可取式桥塞堵水装置的技术关键是设计并研制HNY441双向卡瓦封隔器。
  1.HNY441封隔器结构及工作原理
  HNY441双向卡瓦封隔器结构如图2所示。

t3201.gif (5094 字节)
图2 HNY441双向卡瓦封隔器结构示意图
1—上接头;2、4、16、24—密封圈;3—主活塞;5—上缸套;
6—锁套;7—锁环座;8—销钉;9—锁环;10—外管;11—胶筒;
12—隔环;13—下活塞;14—密封套;15—上锥体;
17—中心管;18—卡瓦;19—箍簧;20—下锥体;21—支撑环;
22—提挂套;23—弹簧爪;25—调节环;26—捞头;27—支撑体;
28—连接套;29—下缸套;30—接头;31—下接头

  坐封时,动力液经过油管传至HNY441双向卡瓦封隔器活塞腔。压力逐渐上升,至坐封启动压力(6~8MPa)时,限位销钉被剪断, 上锥体前移使卡瓦坐卡,同时主活塞开始运动推动胶筒,胶筒通过外管推动上锥体。当卡瓦坐卡牢固后,胶筒开始压缩,压缩到位后锁紧机构锁紧,完成坐封。
  解封时,下压HNY441双向卡瓦封隔器上接头,剪断解封销钉,胶筒回弹解封。然后上提管柱,弹簧爪内收上移提挂上锥体,并通过上锥体斜面燕尾使卡瓦自然回收。至此,全部解封动作完成。
  2.结构特点
  (1)具有胶筒保护机构 造成液力式封隔器封堵失败的一个重要原因是下井过程中胶筒磨损严重。HNY441双向卡瓦封隔器采用内装式主活塞能够进行低压限位,且胶筒外径小于钢体外径,可有效预防胶筒磨损。
  (2)具有卡瓦限位机构 HNY441双向卡瓦封隔器卡瓦的两端设计有限位机构,能够确保双向卡瓦在管柱起下过程中始终处于回缩状态,不会上下移动,具有良好的防卡性能。
  (3)解封载荷小 HNY441双向卡瓦封隔器采取先下压后上提对胶筒解封、上锥体解卡、下锥体解卡分步进行的办法,有效地减小了解封载荷,避免了丢手力过大时造成的误解封,并提高了封堵成功率。
  (4)具有二次打捞功能的管柱脱开机构 针对无法解封或解卡的意外情况,设计了具有二次打捞功能的管柱脱开机构。

现场应用情况

  液力可取式桥塞堵水装置自1997年5月投入现场应用,在双河、下二门、魏岗、古城等油田共使用139井次,其中有以HNY441双向卡瓦封隔器单独作为桥塞堵底水的,也有以HNY441双向卡瓦封隔器与HNY341封隔器配套多级封堵的,工艺成功率100%,有效率91.2%。截至1999年10月,累计增油24025t,降水162886m3。液力可取式桥塞堵水装置在部分油井的应用效果见表1。
  通过现场试验,可得出如下结论:

表1 液力可取式桥塞堵水装置的部分油井现场应用效果

井号 封堵方式 施工前选值 施工后选值
泵径
(mm)

(m3)

(t)
含水
(%)
动液面
(m)
泵径
(mm)

(m3)

(t)
含水
(%)
动液面
(m)
J4014 封下采上 44   35   2  94.0  1311 44   14   8  46.0 1423
赵10 封下采上 44 10 0 99.0 248 44 5 4 46.0 1766
J4018 封下采上 44 31 5 83.7 1329 44 33 7 78.8 1342
435 封下采上 56 10 0 100.0 430 56 9 5 42.0 1322
4040 封下采上 56 90 3 96.5 717 56 77 20 74.0 1311
T4132 封下采上 44 50 1 98.0 467 44 15 6 56.0 1552
6-12 封上下采中间 44 37 3 92.6 547 44 25 5 87.0 1920
10-11 封上采下 44 37 1 96.6 447 44 8 3 65.1 1594
T8-178 封中间采上下 44 69 2 97.0 443 56 21 1 93.5 1466
J6-145 封上采下 44 34 5 86.0  井口 44 37 9 75.9 井口
  (1)该型装置坐封坐卡牢固,解封解卡可靠,封堵性能良好,封隔器能长期有效封堵,确保油井良好的生产状态;
  (2)可实施任意层位的多级封堵;
  (3)HNY441双向卡瓦封隔器具有液压坐封、胶筒分步解封解卡、解封载荷小以及防遇阻功能等特点;
  (4)经济效益和社会效益好,有广阔的应用前景和使用价值。

(本文编辑 王志权)

单晶,工程师,生于1971年1994年毕业于西南石油学院采油工程专业,现从事采油工艺的研究工作.地址:(474780)河南省桐柏县.电话(0377)3845161.
单晶(河南石油勘探局采油工艺研究所)
王志清(河南石油勘探局采油工艺研究所)
雷雨田(河南石油勘探局采油工艺研究所)
王学宏(河南石油勘探局采油工艺研究所)
吴小平(河南石油勘探局采油工艺研究所)


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