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      大斜度偏心配水器研制與應(yīng)用

      2015-08-04 03:44:29彭太祥石易蕾顧文濱聶厚文石建設(shè)
      石油礦場機械 2015年1期
      關(guān)鍵詞:斜度水器偏心

      彭太祥,石易蕾,顧文濱,聶厚文,石建設(shè)

      大斜度偏心配水器研制與應(yīng)用

      彭太祥1,石易蕾2,顧文濱1,聶厚文3,石建設(shè)1

      (1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院,江蘇揚州225009;2.中國石化集團(tuán)江蘇石油勘探局地質(zhì)測井處,江蘇揚州225009;
      3.中國石化江蘇油田分公司試采二廠,江蘇金湖211600)

      針對常規(guī)偏心配水器在大斜度井中存在的堵塞器投撈成功率低、調(diào)配難等問題,開展了配水器內(nèi)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。研制了一種適應(yīng)大斜度井分注的偏心配水器,成功實現(xiàn)49.3°大斜度井分注,投撈成功率達(dá)到85%以上。現(xiàn)場應(yīng)用22口井,平均應(yīng)用井斜達(dá)到36.8°,堵塞器投撈成功率86.9%。

      大斜度井;分注;偏心配水器

      江蘇油田注水井的井斜角度為20~50°。常規(guī)偏心配水器在井斜角大于25°的分注井工作時,投撈成功率顯著下降,各層無法完成注水量調(diào)配,實際為籠統(tǒng)注水。隨著油田開發(fā)的深入和提高采收率的要求,大斜度分注井呈逐年增多的趨勢,為此,江蘇油田石油工程技術(shù)研究院開展了大斜度井分注工藝及配套工具研究。通過對常規(guī)偏心配水器的內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及投撈器工作特點分析,找出了存在的問題,自主研發(fā)了大斜度偏心配水器,同時具備橋式偏心配水器的功能。

      1 問題分析

      投撈器入井后產(chǎn)生的下行力主要靠自重和慣性,在儀器長度限制范圍內(nèi)[1],影響其通過偏心配水器的自身因素主要有2個:

      1) 投撈器通過偏心配水器內(nèi)孔時所需的下行動力[2]。

      2) 投撈器在通過配水器的內(nèi)導(dǎo)向軌時,需要產(chǎn)生足夠的旋轉(zhuǎn)力,使投撈器安置堵塞器一側(cè)彈入偏心配水器的內(nèi)偏直軌道中。

      因此,偏心配水器內(nèi)導(dǎo)向軌的結(jié)構(gòu)及固定方式將直接決定堵塞器的投撈成功率。

      1.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)固定方式

      目前,國內(nèi)各油田使用的偏心配水器種類較多,導(dǎo)向套、下導(dǎo)向托架的固定方式均相同,例如:雙導(dǎo)向體偏心配水器[3];斜井偏心配水器[4];橋式偏心配水器[5]。

      下導(dǎo)向體上端安裝在主體下端,通過螺釘將它們連接在一起,缺點為:螺釘與主體螺紋連接,下導(dǎo)向體的條形孔套在螺釘上,即下導(dǎo)向體懸掛在螺釘上,下導(dǎo)向體在螺釘上可產(chǎn)生上下移動、轉(zhuǎn)動,配水器傾斜時易產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),降低了導(dǎo)向的準(zhǔn)確性。

      1.2 導(dǎo)向軌螺旋角

      常規(guī)偏心配水器的導(dǎo)向軌螺旋角大,投撈器通過配水器產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力大,下行力小,在大斜度井中表現(xiàn)為增大投撈器的下行阻力;大斜度偏心配水器的導(dǎo)向軌螺旋角?。ㄈ鐖D1所示),投撈器通過配水器產(chǎn)生的下行力增大,在大斜度井中表現(xiàn)為增大投撈器的下行力。改進(jìn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向軌采用小螺旋角設(shè)計,投撈器的下行分力提高了15.9%,在大斜度井有助于提高投撈堵塞器的成功率。

      圖1 舊新導(dǎo)向軌實體對比

      2 技術(shù)分析

      2.1 結(jié)構(gòu)組成

      大斜度偏心配水器結(jié)構(gòu)如圖2所示,偏心配水工作筒由上接頭、上外管、上定位筒、螺栓、偏心主體、下外管和下接頭等構(gòu)成;定位導(dǎo)向機構(gòu)由上定位筒、下導(dǎo)向托架、導(dǎo)向套、支撐套、螺釘構(gòu)成。將堵塞器投入其偏孔中即大斜度偏心配水器。

      圖2 大斜度偏心分配水器結(jié)構(gòu)

      大斜度偏心配水器的下導(dǎo)向托架采用支撐套與下外管螺紋連接預(yù)緊,這種結(jié)構(gòu)有效地防止導(dǎo)向托架產(chǎn)生向下移動、轉(zhuǎn)動,配水器傾斜時下導(dǎo)向托架同步產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),增加了導(dǎo)向的可靠性。

      偏心主體上還設(shè)有與中心孔平行的輔助通道,即橋式通道,如圖3所示。其目的在于當(dāng)中心通道被堵塞后,水流經(jīng)橋式通道保證下面的偏心配水器能正常配水。該配水器已獲國家專利,專利號:ZL201220556825.8。

      圖3 偏心主體剖面圖

      2.2 工作原理

      將安置死嘴的大斜度偏心配水器與管柱連接,下入井內(nèi)設(shè)計位置,管柱加壓、封隔器坐封合格后,撈死嘴,投水嘴后即進(jìn)行分層注水。

      2.2.1 撈死嘴

      投撈器機械臂前端安裝打撈套,從井口用鋼絲下入,投撈器進(jìn)入偏心配水主體的中心通道時,投撈器下端的導(dǎo)向塊沿導(dǎo)向套上的曲面下行,驅(qū)動投撈器旋轉(zhuǎn)使機械臂彈入上定位筒的條形導(dǎo)槽,繼續(xù)下行打撈套鎖緊堵塞器打撈頭;上提投撈器,堵塞器解鎖隨投撈器上行。

      2.2.2 投水嘴

      投撈器機械臂前端安置投撈套,投撈套與堵塞器上壓套連接;從井口用鋼絲下入,投撈器進(jìn)入偏心配水主體的中心通道時,投撈器下端的導(dǎo)向塊沿導(dǎo)向套上的曲面下行,驅(qū)動投撈器旋轉(zhuǎn)使機械臂彈入上定位筒的條形導(dǎo)槽,繼續(xù)下行將堵塞器送入偏心主體的偏孔內(nèi),堵塞器的鎖塊進(jìn)入偏心主體偏孔的上環(huán)槽內(nèi)鎖緊;上提投撈器,投撈套與堵塞器上壓套脫開。

      2.3 主要技術(shù)參數(shù)

      大斜度偏心配水器總長1 150 mm,最大外徑115 mm,最小通徑46 mm,最大工作壓差30 M Pa,適用溫度≤125℃,配套堵塞器外徑22 mm,堵塞器長度178 mm,配水器兩端連接螺紋2T B G,適用套管內(nèi)徑121~127 mm,適用井斜角≤50°。

      3 室內(nèi)和現(xiàn)場試驗

      3.1 室內(nèi)試驗

      地面模擬試驗臺架:常規(guī)偏心配水器和大斜度偏心配水器分別與油管(5 m)連接,管內(nèi)灌滿水,用鋼絲牽引投撈器模擬井下投撈進(jìn)行試驗。

      1) 常規(guī)偏心配水器。臺架傾斜角≤25°時,偏心堵塞器投撈正常;臺架傾斜角>30°時,投撈成功率下降約20%。

      2) 大斜度偏心配水器。臺架傾斜角≤55°時,偏心堵塞器投撈正常,可以滿足大斜度注水井的投撈要求。

      3.2 現(xiàn)場試驗及效果

      大斜度偏心配水器現(xiàn)場應(yīng)用了22口井,累計實現(xiàn)增產(chǎn)原油達(dá)到11 321.8 t,部分注水井應(yīng)用參數(shù)如表1。分注井的井斜角>30°,最大井斜角為49.3°;堵塞器投撈100多次,投撈成功率86.9%,1次投撈成功率達(dá)到85%以上,達(dá)到了偏心配水器在常規(guī)分注井中的投撈成功率。

      以G6-33井為例,1級2段分注,2013-08分注作業(yè),井斜角為42.8°,采用的分注管柱為:大斜度偏心配水器+擴張式封隔器+大斜度偏心配水器+單流閥,大斜度偏心配水器帶裝水嘴的堵塞器隨管柱下井。作業(yè)后試注2周,穩(wěn)壓后進(jìn)行驗封與流量測試?,F(xiàn)場撈堵塞器2次,投堵塞器2次,均1次成功,流量調(diào)配合格率96.9%。

      表1 部分大斜度井工藝參數(shù)

      4 結(jié)論

      1) 分析了影響大斜度井水嘴投撈成功率的影響因素,通過對常規(guī)偏心配水器導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)固定方式的改進(jìn)和減小其螺旋角,提高了大斜度井水嘴投撈成功率。

      2) 在井斜小于49.3°的分注井中,研制的大斜度偏心配水器水嘴能進(jìn)行正常的投撈,為提高大斜度井的分注合格率提供了技術(shù)保障,現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

      [1] 甘慶明,楊承宗,黃偉,等.大斜度井井下工具通過能力分析[J].石油礦場機械,2008,37(7):59-61.

      [2] 李大建,甘慶明,劉顯,等.大斜度井抽油泵結(jié)構(gòu)改進(jìn)及應(yīng)用[J].石油礦場機械,2012,41(12):63-66.

      [3] 李國榮.雙導(dǎo)向體偏心配水器:中國,ZL200620030496.0 [P].2007-05-30.

      [4] 李國達(dá).斜井偏心配水器:中國,ZL200820180055.5 [P].2009-10-07.

      [5] 李承森,李穎,高云霞,等.一種橋式偏心配水器:中國,ZL200920093006.2[P].2009-11-25.

      Research and Application of Eccentric W ater Distributor for Highly-Deviated W ells

      PEN GTaixiang1,S HI Yilei2,GU Wenbing1,NIE Hou wen3,SHI Jianshe1
      (1.Petroleu m Engineering Technology Research Institute,Jiangsu Oilfield Com pany,SINOPEC,Yangzhou225009,China;2.Geological W ell Logging Departmentalism,Jiangsu Oil E xploration Corporation,Yangzhou225009,China;3.N o.2Oil Production Plant,Jiangsu Oilfield Com pany,SINOPEC,Jinhu211600,China)

      For conventional eccentric water distributorin highly-deviated wells,pulling and running water nozzle exist the low success rate and the deploy ment of difficultissues,the pulling and running tool dow nstrea mmechanical analysis were started.A n eccentric water distributor for highlydeviated wells was developed and successfully separate inject a well of 49.3 degree and pulling andrunning water nozzle success rate up to 86.9%.T he new eccentric water distributor currently applied in the field of 22 wells,the average inclination in application is 36.8°,pulling and running blanking plugs success rate up to 86.9%.

      highly-deviated well;separate injection;eccentric water distributor

      T E934.103

      B

      10.3969/j.issn.1001-3842.2015.01.022

      1001-3482(2015)01-0092-03

      2014-07-07

      專利項目:國家實用新型專利(ZL201220556825.8)

      彭太祥(1985-),男,江西吉安人,工程師,碩士研究生,主要從事注水與注水工具設(shè)計等科研工作,E-mail:297261161@qq.co m。

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