關(guān)于試壓短節(jié)可行性論證

王永成

[摘 要]近年來，由于石油天然氣行業(yè)投資壓縮，川西中深水平井為了節(jié)約鉆井成本，由原來的三開制井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化為二開制井身結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管固井后安裝套管頭，一開結(jié)束后下第二層套管，套管采用卡瓦懸掛器座掛在套管頭上，二開開鉆前需要對井口裝置進(jìn)行試壓，由于只有單層套管頭，井口沒有安放試壓堵塞器的位置，無法對防噴器組進(jìn)行額定壓力試壓（70MPa）。通過深入調(diào)研，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造了試壓短節(jié)，實(shí)現(xiàn)了防噴器組額定壓力試壓，經(jīng)過多次使用證實(shí)該試壓短節(jié)具有安裝簡便，性能可靠，經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)，適合推廣使用。

[關(guān)鍵詞]中深水平井 試壓短節(jié) 試壓

中圖分類號：TM12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）21-0021-02

1、問題由來

近年來，由于石油天然氣行業(yè)投資壓縮，川西中深水平井為了節(jié)約鉆井成本，由原來的三開制井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化為二開制井身結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管固井后安裝套管頭，一開結(jié)束后下第二層套管，套管采用卡瓦懸掛器座掛在套管頭上，二開開鉆前需要對井口裝置進(jìn)行試壓，由于只有單層套管頭，井口沒有安放試壓堵塞器的位置，無法對防噴器組進(jìn)行額定壓力試壓（70MPa）。井身結(jié)構(gòu)見圖1。

過去，一般采用套管封隔器對井口防噴器進(jìn)行試壓，但是10寸套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度低無法試到防噴器額定壓力（70MPa）。存在與鉆井設(shè)計(jì)試壓值不相符的缺陷，在中石化集團(tuán)公司井控檢查中提出要求整改。由此，需要研究解決關(guān)于此類井口防噴器試壓缺陷的問題。

2、試壓短節(jié)研制

2.1 試壓短節(jié)技術(shù)要求

經(jīng)過對現(xiàn)場試壓問題進(jìn)行深入調(diào)研，參照套管頭制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并與甲方進(jìn)行技術(shù)溝通，在不改變現(xiàn)有井口設(shè)備的情況下，提出試壓短節(jié)必須滿足以下技術(shù)要求：

（1）采用API法蘭式結(jié)構(gòu)，結(jié)合川西中深水平井普遍采用35-70防噴器和TF13-3/8"×9-5/8"-70MPa套管頭的特點(diǎn)，確定試壓短節(jié)上下法蘭規(guī)格API13-5/8"-10000psi；

（2）試壓短節(jié)安裝在套管頭和鉆井四通之間，上法蘭與鉆井四通連接，下法蘭與套管頭連接，見圖2；

（3）試壓短節(jié)上部內(nèi)腔加工試壓臺肩可以配合試壓堵塞器對防噴器組進(jìn)行試壓，壓力級別與防噴器組一致；

（4）試壓短節(jié)下部內(nèi)腔加工密封槽安裝2道BT密封，對與套管頭連接法蘭密封性進(jìn)行試壓檢測，同時(shí)可以在鉆進(jìn)中對高出套管頭部分10"套管密封面進(jìn)行有效保護(hù)；

（5）試壓短節(jié)能夠重復(fù)使用，上部內(nèi)腔能夠安裝防磨襯套對試壓密封面進(jìn)行有效保護(hù)；

（6）試壓短節(jié)要有泄壓孔，便于觀察堵塞器試壓過程是否竄壓，以保護(hù)下部套管。

（7）試壓短節(jié)高度尺寸應(yīng)與占位短節(jié)高度一致，保持二開和三開井口裝置高度不變，方便井口安裝。

（8）試壓短節(jié)主通徑滿足8-1/2"鉆頭通過，同時(shí)要小于9-5/8"套管內(nèi)徑，保護(hù)套管內(nèi)壁不碰磨。

2.2 主要性能技術(shù)參數(shù)

（1）試壓短節(jié)型號：35-70，上法蘭13-5/8"-10000psi，下法蘭13-5/8"-10000psi

（2）額定壓力10000psi

（3）主通徑224mm

（4）工作溫度：P-U（-29～121℃）

（5）性能級別：PR1

（6）工作介質(zhì)：鉆井液、原油、天然氣

（7）規(guī)范級別：PSL2

（8）材料級別：EE

（9）材料代號：60K

2.3 試壓短節(jié)結(jié)構(gòu)原理

試壓短節(jié)上部內(nèi)腔有與試壓堵塞器配合的密封面，用于座放試壓堵塞器進(jìn)行試壓，法蘭上有頂絲，用于鎖定133/8″防磨套（保護(hù)密封面）。下部可與套管頭連接，內(nèi)腔設(shè)置2道BT密封用于密封10"套管外圓環(huán)空，法蘭上對應(yīng)BT密封安裝槽位置間隔180度分別加工2個注脂孔，用于對BT密封圈注脂。

下法蘭外圓面在2道BT密封中間位置加工一個試壓孔用于對BT密封試壓，下法蘭外圓面有一道觀察孔，下部為試壓孔，用于對試壓短節(jié)下法蘭與套管頭上法蘭連接處密封情況進(jìn)行試壓。用試壓堵塞器對試壓短節(jié)上部防噴器試壓時(shí)，應(yīng)打開試壓短節(jié)上的試壓觀察孔單流閥，防止下部承壓過高損壞套管或壓漏地層。

3、現(xiàn)場運(yùn)用

2016年7月開始對加工的一批試壓短節(jié)進(jìn)行使用，經(jīng)過在高廟、中江、新場地區(qū)20余口井的安裝使用，均滿足技術(shù)要求，很好了解決了井口試壓問題。通過試壓堵塞器對上部鉆井四通、閘板防噴器試壓70MPa，對環(huán)形防噴器試壓24.5MPa，試壓均合格。按照套管抗外擠強(qiáng)度80%以內(nèi)對試壓短節(jié)與套管頭連接法蘭試壓45MPa，試壓均合格。

使用初期出現(xiàn)試壓后上提鉆桿困難，試壓塞與試壓短節(jié)密封面發(fā)生卡阻現(xiàn)象，比如在高廟33-13HF，中江113D，中江108D井試壓后均出現(xiàn)試壓塞卡阻，增大絞車提升拉力至25噸左右強(qiáng)行拔出試壓堵塞器。對試壓塞卡阻問題進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)試壓塞外徑尺寸偏大，試壓塞與試壓短節(jié)配合間隙不足1mm，當(dāng)對井口防噴器試壓70MPa時(shí)，由于試壓塞受到528噸到635噸的巨大擠壓力，試壓塞會產(chǎn)生一定變形，造成試壓塞與試壓短節(jié)內(nèi)腔形成局部過盈配合，所以發(fā)生卡阻。后對試壓塞外徑尺寸進(jìn)行改進(jìn)，使配合間隙增大至3mm，經(jīng)再次使用，試壓塞卡阻問題得到完全解決。

4、結(jié)論

（1）試壓短節(jié)的出現(xiàn)，對單層套管頭座掛套管后，上部井口裝置試壓問題，提供了經(jīng)濟(jì)有效的解決方案，彌補(bǔ)了單層套管頭結(jié)構(gòu)不足，對井控安全起到了重要作用。

（2）根據(jù)不同通徑和壓力級別的井口裝置，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)級別的試壓短節(jié)，以滿足不同要求。

（3）試壓短節(jié)使用后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清洗保養(yǎng)，對密封面做好保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] SY/T5127-2002井口裝置和采油樹規(guī)范.

[2] SY/T6426-2005鉆井井控技術(shù)規(guī)范.