Y521壓裂封隔器的優(yōu)化改進(jìn)

王伏(中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司壓裂酸化技術(shù)研究所，遼寧 盤錦 124010)

Y521壓裂封隔器的優(yōu)化改進(jìn)

王伏(中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司壓裂酸化技術(shù)研究所，遼寧 盤錦 124010)

本文針對(duì)目前Y521封隔器在壓裂施工中存在的質(zhì)量問(wèn)題，將PDCA質(zhì)量管理方法應(yīng)用于Y521封隔器質(zhì)量改進(jìn)過(guò)程。在運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題歸類的基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行原因分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)試驗(yàn)研究方法驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)百余口井的應(yīng)用，表明改進(jìn)后的封隔器質(zhì)量有較大提升，有效地滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工要求，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

Y521封隔器；質(zhì)量改進(jìn)；PDCA；坐封失?。婚_(kāi)關(guān)式反洗閥

1 存在問(wèn)題

在我們?nèi)粘Ｊ褂眠^(guò)程中，發(fā)現(xiàn)Y521封隔器存在以下問(wèn)題：

(1)中途坐封。(2)坐封及驗(yàn)封失敗。(3)壓后提不動(dòng)。(4)反洗閥異常。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致單位需要投入大量的人力去分析改進(jìn)及返工作業(yè)，影響施工效率和質(zhì)量，提高了施工費(fèi)用，耽誤開(kāi)采進(jìn)度。

2 工具結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)化

針對(duì)Y521封隔器存在的上述問(wèn)題，依據(jù)PDCA質(zhì)量管理方法擬定改進(jìn)措施，在封隔器設(shè)計(jì)上采用預(yù)防手段，對(duì)其從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，以期提高封隔器質(zhì)量，降低質(zhì)量成本。

2.1 工具組合及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

前期現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)，該封隔器配置水力錨、反洗閥工具，能夠提升工具的一次施工成功率，取得了不錯(cuò)的改造效果，并形成了某些區(qū)塊的固定改造管柱。但管柱較長(zhǎng)，不同廠家的工具配伍性設(shè)計(jì)不好，如水力錨漏失、反洗閥打不開(kāi)等情況時(shí)有發(fā)生，為此，對(duì)該工具串結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精簡(jiǎn)，設(shè)計(jì)了一種組合式的Y521封隔器。相比較原有管串長(zhǎng)度2.1m，優(yōu)化改進(jìn)的Y521封隔器工具長(zhǎng)度僅為1.2m，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)一次成功率達(dá)到97%以上。

2.2 可開(kāi)關(guān)式反洗閥部件

設(shè)計(jì)了一種可開(kāi)關(guān)式的反洗閥部件，環(huán)空壓力大于管柱內(nèi)部壓力10MPa以上時(shí)，活塞向上運(yùn)動(dòng)打開(kāi)反洗通道，反洗閥工作。降低壓力時(shí)，活塞在彈簧力的作用下歸位，反洗閥關(guān)閉。

2.3 卡瓦結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)倪紅英等人對(duì)卡瓦的研究成果，修改了卡瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算優(yōu)化后的卡瓦套管間接觸力增加了81.8%。

優(yōu)化了卡瓦材質(zhì)，采用40CrMnMo，調(diào)質(zhì)后表面高頻淬火，提高齒牙硬度至HRC50-55，低溫回火消除應(yīng)力，保障卡瓦的力學(xué)強(qiáng)度。

2.4 研制專用檢修工具

錨牙的錨牙塊上加工有中心槽，其中心槽沿深度方向較為光滑，無(wú)任何可以借力的結(jié)構(gòu)特征。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)未有專用的工具用于水力錨上的錨牙起拔。一直以來(lái)，起出錨牙是個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，現(xiàn)場(chǎng)通常采用錨牙上的壓條來(lái)左右晃動(dòng)錨牙，并嘗試起出錨牙。由于壓條和錨牙不能相對(duì)固定，所以需要不停的轉(zhuǎn)動(dòng)、晃動(dòng)，甚至使用錘子砸，常發(fā)現(xiàn)起出的錨牙或者錨牙配合面有磨損，試壓不合格，導(dǎo)致水力錨工具本體損傷而報(bào)廢。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水力錨工具上的錨牙難以起出，且無(wú)專用工具的情況下，設(shè)計(jì)了一款錨牙起拔器。

2.5 用于復(fù)合套管井的下入保護(hù)裝置研制

在一些復(fù)合套管井中，如7掛5的套管井中，工具過(guò)懸掛器時(shí)會(huì)出現(xiàn)刮碰、遇阻等現(xiàn)象，甚至無(wú)法通過(guò)，而不得不將全部管柱從井內(nèi)起出來(lái)；有的雖然經(jīng)過(guò)多次提放、旋轉(zhuǎn)管柱等方法，使得入井工藝管柱通過(guò)了懸掛器，但也可能被刮傷，如膠筒被刮壞后坐封不嚴(yán)，或者壓裂施工時(shí)可能造成油套間的突然竄通，使得施工無(wú)法進(jìn)行。

針對(duì)該問(wèn)題，研制了復(fù)合式套管井的井下作業(yè)的輔助工具——過(guò)管扶正器。這種工具與入井工具相連接，在工具通過(guò)懸掛器之前可以保證工具在井眼內(nèi)居中，以便入井工具順利經(jīng)過(guò)懸掛器，且不影響工具與入井管柱進(jìn)入下一級(jí)套管，增加了井下施工的成功率。

3 優(yōu)化后的Y521封隔器室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

為檢查Y521封隔器改進(jìn)計(jì)劃的執(zhí)行情況和實(shí)施效果，需要對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并記錄驗(yàn)證結(jié)果。對(duì)優(yōu)化后的Y521封隔器通過(guò)開(kāi)展一系列的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以試驗(yàn)研究方法驗(yàn)證改進(jìn)后的封隔器性能指標(biāo)是否滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

3.1 室內(nèi)模擬試驗(yàn)

對(duì)優(yōu)化后Y521型封隔器的各項(xiàng)性能進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，試壓至70MPa后，穩(wěn)壓15min后測(cè)取壓力值。

室內(nèi)試驗(yàn)表明，優(yōu)化后Y521型封隔器的耐壓試驗(yàn)的壓降均在1%以內(nèi)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，工作參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2014年以來(lái)，優(yōu)化改進(jìn)后的Y521封隔器在遼河油田、大港油田、吉林油田等現(xiàn)場(chǎng)累計(jì)使用102井次，一次成功率達(dá)到98.04%，且起出工具狀況良好，膠筒無(wú)明顯破損。表明改進(jìn)后的Y521封隔器能夠有效滿足壓裂封隔的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)針對(duì)Y521封隔器在使用時(shí)出現(xiàn)的中途坐封、封隔器膠筒損壞、反洗閥施工中意外打開(kāi)的問(wèn)題，優(yōu)化了工具卡瓦等部件的結(jié)構(gòu)，并且給出了施工操作的建議，如流體力學(xué)計(jì)算表明控制下速(以1M/S為宜)可以有效避免中途坐封，設(shè)計(jì)了專用的維修工具-錨牙起拔器，以提高工具維修效率和減少封隔器損壞。

(2)研制了復(fù)合式套管井的井下作業(yè)的輔助工具過(guò)管扶正器，提高了Y521封隔器工具施工的成功率。

[1]楊志濤，何祖清，劉斌,等.管柱入井時(shí)管內(nèi)液體引起水擊現(xiàn)象力學(xué)模型[J].石油機(jī)械，2007，35(9)：46-47.

[2]膩紅梅，徐國(guó)英，王維剛,等.可取橋塞卡瓦結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油機(jī)械，2009，37(2)：32-34.