黃明楊 饒繁 周志勇

摘? 要：橋塞工具在石油行業(yè)油氣井開發(fā)中應(yīng)用較為廣泛，特別是在套變井中的應(yīng)用更多，主要是對此類油井的底部進行封隔，對上部的油氣層進行后續(xù)開發(fā)。在此過程中要求橋塞外徑不能過大，因此筆者研究了直徑105mm的封隔橋塞及配套的工藝管柱，實現(xiàn)對套變井的封隔，在施工過程中，利用油管串將配套工具下入到預(yù)定位置，然后進行打壓，坐封橋塞，最后進行注灰作業(yè)?，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該橋塞及配套管柱成功率較高，有著較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：橋塞;注灰;一體化;工藝管柱;設(shè)計

引言

在油井的開發(fā)生產(chǎn)過程中，部分油井套管會發(fā)生變形、損毀等現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果，套變主要的表現(xiàn)形式為套管變形和直徑減小兩種，為了對油井持續(xù)開發(fā)，常采用的方式是對下部套變井段封隔，對上部油層開發(fā)。為此筆者進行了配套橋塞工具的研制，通過下入配套工具的工藝管柱進行油井封隔，最終實現(xiàn)油井的二次開發(fā)。

1、橋塞及配套工具研制

（1）橋塞結(jié)構(gòu)分析

橋塞是油井封層注灰施工過程中較為重要的一種工具，其主要由以下四部分組成，分別是坐封機構(gòu)、防回彈機構(gòu)、封隔機構(gòu)和丟手機構(gòu)。其最大外徑一般設(shè)計為105mm，確保其能夠順利通過套變后的套管內(nèi)部;在承壓方面一般至少能夠達到35MPa，不僅能夠保證不滲漏，還要求能夠保證后期的防砂需求。耐溫方面要達到130度，確保在常規(guī)井中的有效應(yīng)用。橋塞的主要組成零部件有中心軸桿、底部座、上部卡瓦、下部卡瓦、上部錐體、下部錐體、剪釘、防突裝置、壓縮膠筒、鎖緊環(huán)、丟手頭、防松散環(huán)等。

橋塞的主體部分為易鉆材料設(shè)計，在注灰施工結(jié)束后，可以根據(jù)需要用鉆頭將其鉆除。同時筆者對橋塞中的鎖緊機構(gòu)進行優(yōu)化研究，縮短了鎖緊環(huán)的移動距離，避免了鎖緊環(huán)在工作過程中發(fā)生錯位。設(shè)計了膠筒防凸起裝置，有效避免膠筒在壓縮過程中發(fā)生流動，確保封隔效果。

（2）配套工具結(jié)構(gòu)分析

配套工具的基本組成系統(tǒng)主要有打壓機構(gòu)、壓力傳遞機構(gòu)、液壓開啟機構(gòu)、壓力轉(zhuǎn)換機構(gòu)等。對應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)分別為：整體最大外徑105mm，液壓啟動壓力8MPa，完全坐封壓力25MPa，配套工具耐溫130度、最大工作壓力35MPa，剪釘數(shù)量6個。具體的零部件有上部連接裝置、上部活塞、O型密封裝置、上連接環(huán)、中心管件、多功能環(huán)、下部活塞、連接頭、組合螺帽、下連接環(huán)、連接總成等。

2、工藝技術(shù)原理研究

該工藝在實施過程中，看首先用油管串將注灰橋塞和配套工具送入到油井中的預(yù)定位置，隨后進行深度的校核，確保深度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，下步進行施工作業(yè)。首先大排量正循環(huán)洗井，直至進出口液體一致，沒有雜質(zhì)為止，然后投入鋼球，用泵車將鋼球泵送到橋塞和坐封工具位置，此時泵車壓力開始上升，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力上升到一定值后，啟動剪釘開始工作，上部活塞和下部活塞推動配套工具移動，擠壓膠筒和卡瓦，最后膠筒擠壓在套管內(nèi)壁面上實現(xiàn)封隔，卡瓦咬在套管內(nèi)壁實現(xiàn)錨定。由于在橋塞中設(shè)計了鎖環(huán)，所以膠筒和卡瓦均無法回彈。繼續(xù)打壓值25MPa，丟手工具開始作用實現(xiàn)丟手，最終泵車壓力降為零。

3、橋塞室內(nèi)試驗研究

室內(nèi)試驗研究的主要目的是對橋塞的整體性能進行分析，特別是橋塞坐封后的封隔能力和錨定效果，充分確保小直徑橋塞能夠有效作用在套管內(nèi)壁上。整套試驗裝置主要由多功能試壓泵、套管、液壓關(guān)系、電動開關(guān)裝置等組成。

試驗流程：首先將橋塞和配套工具連接好，送入到套管中，然后用打壓接頭將橋塞連接到試壓泵上，對試壓泵放氣，防止打壓過程中出現(xiàn)崩彈，打壓至8MPa，穩(wěn)壓5分鐘，然后繼續(xù)打壓值25MPa，穩(wěn)壓5分鐘，繼續(xù)加壓直至壓力突降為零，說明橋塞丟手成功。起出打壓工具，向套管內(nèi)注入液體并加壓，直至壓力達到35MPa，觀察橋塞底部是否有液體滲漏，沒有滲漏說明橋塞封隔效果良好，可以進行注灰施工，能夠滿足現(xiàn)場需求。

4.配套工具及管柱現(xiàn)場應(yīng)用分析

所有的橋塞及配套工具的研究工作最終都要落實到現(xiàn)場應(yīng)用上，都是為解決現(xiàn)場問題而進行的研究。筆者將研制的橋塞和配套工具在現(xiàn)場進行了應(yīng)用研究，現(xiàn)場的應(yīng)用結(jié)構(gòu)表明，所有井次均達到了要求的標(biāo)準(zhǔn)。此處以A井為例進行分析研究，該井是一口油水井，在生產(chǎn)過程中發(fā)生了套變，需要采用橋塞進行封隔處理，然后對上部油層開發(fā)。施工過程中，首先下入小直徑封隔橋塞和配套工具，工藝管到達預(yù)定位置后，大排量洗井至進出口液體一致，隨后從井口的油管中投入鋼球?qū)崿F(xiàn)密封，在鋼球下落過程中采用泵車泵送的方式進行，充分確保鋼球準(zhǔn)確到位，鋼球到位后打壓至一定壓力實現(xiàn)橋塞坐封，然后進行注灰作業(yè)，注灰作業(yè)施工結(jié)束后繼續(xù)打壓至壓力突降為零。起出配套工具管柱，侯凝，施工結(jié)束。

5、結(jié)論

本文通過對橋塞工具及配套管柱進行研究分析和設(shè)計，研制了小直徑橋塞工具，實現(xiàn)了對套變井的注灰封隔。同時筆者也針對該工藝的技術(shù)原理進行了相應(yīng)研究，得到了相關(guān)的室內(nèi)試驗結(jié)果，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，形成了橋塞及配套工藝管柱自主工藝技術(shù)，為企業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展提供了強大的技術(shù)支撐。

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作者簡介：黃明楊? 男 漢 湖北漢川，本科就讀 湖北省武漢市江夏區(qū)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)大橋新區(qū)文化大道武漢東湖學(xué)院 學(xué)生 機械設(shè)計制造及其自動化。