陳聰穎，馬 翔，朱蘇清，白友國(guó)

(1．中國(guó)石化江蘇油田分公司采油一廠，江蘇 江都 225000;2．中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

治理套管大段破漏或多點(diǎn)出水的問(wèn)題油井，目前應(yīng)用最廣泛的是插管采油技術(shù)［1］。該技術(shù)通過(guò)使用橋塞或封隔器，封隔井內(nèi)的出水層位及套管破漏，實(shí)現(xiàn)改善產(chǎn)液結(jié)構(gòu)、降低無(wú)效產(chǎn)水的目的。與擠灰作業(yè)等治理手段相比，在施工速度、作業(yè)成本上優(yōu)勢(shì)明顯［2－3］，目前也形成了較為系統(tǒng)、成熟的配套工具。但該工藝需要先下入坐封工具和橋塞實(shí)施坐封，橋塞坐封后，起出管柱，再連接插管及抽吸泵插入橋塞封堵出水層位進(jìn)行開(kāi)采［4－6］，故需下兩趟管柱才能完成工藝。并且在起出坐封工具到下入插管的過(guò)程中，有井下異物落入橋塞中心管孔道影響插管入槽的風(fēng)險(xiǎn)。為此，開(kāi)展了一體化采油工藝技術(shù)及配套工具和工藝的研發(fā)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)橋塞坐封、插管、下泵僅需下一躺管柱，簡(jiǎn)化作業(yè)工序，縮短作業(yè)周期，降低單井作業(yè)成本。

1 研究思路

為了實(shí)現(xiàn)插管采油，實(shí)現(xiàn)橋塞坐封和插管兩道工序僅需下一趟管柱的目的，必須從兩方面入手:

(1)機(jī)構(gòu)一體:使坐封工具與插管能夠相連為一整體下入井下。

(2)功能改造:對(duì)于采用管式泵進(jìn)行舉升油井，改造其固定閥的機(jī)構(gòu)功能，使其既能在橋塞坐封時(shí)保持通道暢通及起壓要求，又能在油井開(kāi)抽后具備管式泵固定閥的功能。

2 結(jié)構(gòu)組成

一體化插管采油工藝系統(tǒng)主要由一體化采油插管橋塞、過(guò)流固定閥、底部閥和打撈工具四大部分組成，其主要結(jié)構(gòu)如圖 1，2，3，4 所示。

2.1 一體化采油插管橋塞

一體化采油插管橋塞是在D型［7］可取式插管采油橋塞的基礎(chǔ)上，基于一體化插管擠灰橋塞［8］的設(shè)計(jì)思路研制的，可實(shí)現(xiàn)橋塞坐封和插管采油僅需下一趟管柱。由坐封工具、可取式橋塞、插管和解封工具4部分組成(見(jiàn)圖1)。其中，坐封工具為四個(gè)液壓缸體。

主要技術(shù)指標(biāo):剛體最大外徑114 mm，橋塞長(zhǎng)度1 800 mm，工作壓差70 MPa，工作溫度120℃，解封負(fù)荷40～60 kN。

圖1 一體化采油橋塞

2.2 過(guò)流固定閥

該工具(見(jiàn)圖2)用以替代抽油泵的普通固定閥，連接在抽油泵的下方，與一體化插管采油橋塞一趟下入井中。橋塞坐封時(shí)，由于頂桿將固定閥頂離凡爾座，液體可通過(guò)該裝置傳遞壓力，對(duì)橋塞進(jìn)行坐封;下抽油桿時(shí)，碰泵下壓壓桿剪斷銷釘，固定閥球落座，實(shí)現(xiàn)抽油泵固定閥的功能。

圖2 過(guò)流固定閥

2.3 底部閥

該工具(見(jiàn)圖3)連接在一體化采油工具底部，橋塞坐封時(shí)，底部閥關(guān)閉，承載坐封壓力。橋塞坐封后，底部閥銷釘剪斷，閥球座在彈簧的彈力作用下彈出密封套，打開(kāi)開(kāi)采通道。

圖3 底部閥

2.4 打撈工具

如需撈橋塞時(shí)，下入該打撈工具(見(jiàn)圖4)打撈橋塞解封頭，上提管柱，橋塞解封，撈出橋塞。

圖4 打撈工具

3 工作原理

3.1 橋塞坐封

坐封時(shí)，用泵車向管柱內(nèi)打壓10 MPa，坐封銷釘剪短，壓力通過(guò)液壓坐封工具中的活塞作用推動(dòng)橋塞錐體下行，撐開(kāi)卡在套管壁上;同時(shí)，可取式橋塞中心管總成上行，壓縮膠筒膨脹，密封油套管環(huán)形空間，鎖套與鎖環(huán)嚙合，在鎖塊作用下膠筒心軸與鎖定接頭緊密相連，橋塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)自鎖，完成橋塞坐封。泵車壓力升至18 MPa時(shí)，張力環(huán)剪斷，坐封機(jī)構(gòu)和插管與橋塞本體完全分開(kāi)，上提下發(fā)測(cè)試懸重驗(yàn)封。

3.2 凡爾落座

橋塞驗(yàn)封后，下入抽油桿及柱塞，依靠其重力載荷(10～20 kN)通過(guò)壓桿、閥球剪斷頂桿銷釘，頂桿下落到托筒內(nèi)，固定閥球落座，實(shí)現(xiàn)抽油泵固定閥的功能。

3.3 橋塞解封

需要解封時(shí)，拔出插管，用油管下入橋塞解封工具，解封工具抓住橋塞解封頭后，上提管柱，解封頭剪斷銷釘，封頭上行，鎖塊失去約束而退出鎖塊槽，心軸與鎖定接頭分開(kāi)，膠筒收縮，錐體上行，卡瓦收回到卡瓦筒內(nèi)，橋塞解封，并隨管柱起至地面。

4 技術(shù)特點(diǎn)

(1)一體化采油工具采用將插管采油橋塞置于橋塞內(nèi)部的設(shè)計(jì)，一趟管柱下井即可實(shí)現(xiàn)橋塞坐封和插管采油的目的。同時(shí)，橋塞坐封后坐封機(jī)構(gòu)和插管與橋塞本體完全分開(kāi)，管柱可向上自由活動(dòng)。

(2)可靠的防卡設(shè)計(jì)?？ㄍ卟糠植捎脙?nèi)置式卡瓦結(jié)構(gòu)，橋塞在井筒中起下時(shí)不易遇阻遇卡，可以在任意斜度的井中安全使用。

(3)獨(dú)特的錨定機(jī)構(gòu)。該橋塞利用卡瓦、卡瓦錐體、卡瓦外筒的巧妙結(jié)合，具有良好的雙向承壓能力。

(4)安全的解封機(jī)構(gòu)。橋塞解封按鎖定機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)、卡瓦機(jī)構(gòu)的順序逐級(jí)進(jìn)行，不管橋塞上下壓力是否平衡，對(duì)解封力不產(chǎn)生影響。

(5)獨(dú)特的配套過(guò)流固定閥裝置。既能滿足橋塞坐封時(shí)通道暢通及起壓要求，又能在油井開(kāi)抽后具備管式泵固定閥的功能。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

一體化插管采油技術(shù)自從2013年10月開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)共使用 4井次，工藝成功率達(dá)到100%，累計(jì)增油527.6 t(見(jiàn)表1)。

典型井例:F130井2013年10月上返投產(chǎn)生產(chǎn)全水，通過(guò)測(cè)試找漏，發(fā)現(xiàn)出水破漏段為1 604～1 958 m，2013年10月對(duì)出水段采用一體化插管采油封堵作業(yè)，施工一次成功，下泵生產(chǎn)后日產(chǎn)油6.4 t，含水也得到明顯控制，達(dá)到了預(yù)期封堵效果。

表1 措施增油效果

6 結(jié)論

(1)采油插管與橋塞及坐封工具采用一體化獨(dú)特設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，坐封、解封安全可靠，為封堵出水層或套管破漏井段實(shí)施插管采油工藝提供了一種有效的技術(shù)手段。

(2)實(shí)現(xiàn)了一趟管柱完成橋塞坐封和插管采油兩項(xiàng)作業(yè)，成功率高，有效縮短施工時(shí)間，降低施工成本。

(3)該工藝不僅適用于直井，還適用于定向井、水平井，特別是在一些深井、超深井的措施作業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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