谢 敏
(吉林油田采油工艺研究院,吉林松原 138000)
逐级封堵水泥封井技术
谢 敏
(吉林油田采油工艺研究院,吉林松原 138000)
油田老区二次加密开发,需对一部分低效井进行封堵,而笼统封井封堵成功率低,不能满足老区开发需求,为此,开展了逐级封堵水泥封井技术研究。研制了Y441-112封隔器、丢手接头及注水泥器等工具,实现了逐层封堵、逐级丢手功能,保证了水泥浆高效安全注入工艺管柱。该工艺消除了笼统挤注封井因层间压力差异引起的水泥注入不均、封堵效果不好的问题。目前该工艺共现场应用34口井,成功率100%,封堵效果较好,满足了老区二次改造需求。
逐级封堵;水泥封井;封隔器;注水泥器;丢手接头
随着油田开发的深入,老区面临着二次改造,需要对井网进行调整优化,井网调整前,需对报废井及高含水井封井,目前采用的笼统挤注水泥或循环注水泥方式封井,因层间压力差异大而导致水泥注入不均,封井效果不好,为此,开展了逐级封堵水泥封井技术研究。通过对工艺管柱及配套工具的优化设计,实现了从下至上逐层封堵;采用强挤水泥浆的方式,可有效封堵近井筒地带。全部射孔层段封堵完后,上部井筒可采取循环注水泥的方法封堵到井口。采用此种方法封井效果好,一次封井成功率高,工艺管柱安全可靠,可以满足老区低效井封堵需求。
封井管柱主要由以下4部分组成:安全接头、丢手接头、封隔器、注水泥器,如图1所示。
图1 逐级堵水泥封井工艺管柱
1.1 Y441-112封隔器
1.1.1 结构 Y441-112封隔器结构见图2。
图2 Y441-112封隔器结构示意图
1.1.2 工作原理 从油管内打压,液体经中心管孔眼作用在活塞上,剪断启封剪钉,推动接头上行,使锥体进入卡瓦内,坐卡,压缩胶筒坐封,同时带动锁套上行,卡簧锁进锁套,锁紧。泄压后使卡瓦及胶筒不能退回。
1.1.3 技术参数 适应套管内径:121~127 mm;最大外径:112 mm;最小通径:50 mm;总长:1 450 mm;坐封压力:15~16 MPa;工作压力:30 MPa;工作温度:120 ℃;解封载荷:2~3 t。
1.2 注水泥器
1.2.1 结构 注水泥器结构见图3。
图3 注水泥器结构示意图
1.2.2 工作原理 从油管内打液压,液体推动阀作用在定压块上,当压力达20 MPa时,剪钉剪断,定压块下落,注水泥通道打开。
1.2.3 技术参数 最大外径:90 mm;最小通径:62 mm;总长:225 mm;滑套打开压力:20 MPa。
1.3 丢手接头
1.3.1 结构 丢手接头结构见图4。
图4 丢手接头结构示意图
1.3.2 工作原理 挤完水泥浆后,从井口投胶塞替浆,胶塞坐到胶塞座内,开始憋压,当压力升高到10 MPa时,剪钉剪断,胶塞座下行,同时,锁簧进入胶塞座槽内,防止返回。上提油管柱,卡块吐出,上接头与打捞头脱离,丢手。
1.3.3 技术参数 最大外径:114 mm;最小通径:50 mm;总长:435 mm;丢手压力: 10 MPa。
1.4 安全接头
1.4.1 结构 安全接头结构见图5。
图5 安全接头结构示意图
1.4.2 工作原理 该工具接于丢手接头上一根油管处,防止丢手接头丢不开时,用于正转管柱在此处脱开,防止所有管柱卡在井内。
1.4.3 技术参数 最大外径:90 mm;最小通径:62 mm;总长:200 mm。
采用油管将安全接头、丢手接头、封隔器及注水泥器依次连接下入井内最底层射孔段上部(隔层处),在地面连接打压设备与管线,向油管内打入清水,当压力升高至16 MPa时,稳压5 min,封隔器坐封完毕。升高压力至20 MPa,注水泥器通道打开。压力瞬降,继续向地层试挤清水,观察压力表变化,视试挤情况调整水泥浆用量,向地层挤注水泥浆。水泥浆挤注完毕后,在井口投胶塞,替清水,当胶塞进入丢手接头内压力升高,当压力升高至10 MPa时,丢手销钉剪断,上提管柱,丢开,此时,下部水泥浆在封隔器及丢手接头共同作用下静止候凝,同时封隔器也起到封堵效果。依次,上部射开层段也采取此种方法封堵,直至所有射孔层段封堵完毕。对于上部的空井筒,可以采取循环挤注法封井筒直至井口。
(1)封隔器采用双向卡瓦锚定形式,具有一定的承下压能力,丢手后在下压作用下不上窜。
(2)工艺管柱具有抗阻结构,下井过程中遇阻不坐封,确保封隔器能够顺利下到位。
(3)工艺管柱下部接有防返吐注水泥器,停注泄压后注水泥器自动关闭,防止水泥浆返吐回油管。
(4)丢手装置与胶塞座设计成一体,靠投胶塞控制剪钉剪断丢手,丢手压力低,丢手可靠。
(5)安全接头可最大限度地防止“插旗杆”事故。
对配套工具进行地面试验,各项技术指标均达到了设计要求:Y441-112封隔器试验坐封压力16 MPa,承下压31 MPa,解封载荷2.8 t;注水泥器试验滑块打开压力21 MPa,在设计压力20~22 MPa范围内;丢手接头试验丢手压力11 MPa;安全接头试验耐压32 MPa。
在扶余二次开发井网调整中,采用该技术管柱封井34口,封堵后井筒内试压15 MPa,稳压30 min,不降,成功率100%,无一口井出现安全事故。
(1)针对油田老区二次开发,井网调整中封井措施的需求,研发了一种新型逐层封堵水泥封井工艺管柱,该工艺管柱主要由封隔器、注水泥器、丢手接头及安全接头等工具组成,其工艺性能具有双重防返吐,逐级封堵逐级丢手等功能。
(2)采用该工艺管柱成功挤注油井水泥封井34口。现场实施表明该技术安全性高,封堵层间压力差异大的井效果好,能够满足老区二次开发改造封井的需求。
(3)由于该工艺管柱封堵后封隔器丢于井下,因此该工艺管柱只能应用于封井,对于层间封堵及全封重射的情况,需要进一步研究。
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Research on cement capping technique of progressive plugging
XIE Min
(Petroleum Production Technology Research Institute of Jilin Oilfield,Songyuan138000,China)
For the purpose of secondary infill development of original area of oilfield,some low-efficiency wells shall be plugged,while the low success rate of general plugging cannot meet the demand for development of original area.To solve this problem,the cement capping technique of progressive plugging is developed.Y441-112 packer,release sub and cement injector are developed to realize the function of plugging in layers and progress release and ensure that the cement slurry is injected into the process pipe string efficiently and safely.This technique solves the problems of uneven cement injection and bad plugging effect caused by interlayer pressure difference resulting from general squeeze and injection for shut-in.Currently,this technique has been applied in 34 wells and the success rate is 100%,with good plugging effect and meeting the demand for secondary reconstruction of original area.
progressive plugging;cement capping;packer;cement injector;release sub
谢敏.逐级封堵水泥封井技术[J].石油钻采工艺,2014,36(1):120-122.
TE93
:B
1000-7393(2014)01-0120-03
10.13639/j.odpt.2014.01.032
2013-07-23)
(编辑 景 暖)
吉林油田公司推广项目“油井分层认识及堵水技术推广与应用”(编号:CYY10C2-7)部分研究成果。
谢敏,1980年生。2005年毕业于西安石油大学石油工程专业,现从事采油工艺方面的研究工作,工程师。电话:13630720619。E-mail:minmin-minmin0000@163.com。