新型活动式井下节流器的研制及应用

胡 丹 侯治民 滕汶江 陈 勇

（1.中国石油化工股份有限公司西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳 618000；2.华北油田公司采油二厂，河北霸州 065700）

截至2012年12月底，在川西气田已实施51口井井下节流工艺试验，其中定向井20口，直井25口，水平井6口。由于目前川西中浅层气田绝大多数井后期都需进行多层压裂施工，大规模的压裂施工对固定式井下节流器的工作筒会造成严重冲蚀从而影响节流器坐封，因此大多数井采用活动式井下节流器［1-2］。2007—2008年，对 CX452井 和 MJ102井进行了两次活动式井下节流器打捞作业，均未成功。打捞工具仅将打捞颈打捞出井，节流器打捞颈已与节流器本体脱落，打捞作业失败。

通过对活动式井下节流器的结构原理和现场打捞情况分析，认为主要存在以下两方面的原因：（1）卡瓦结构设计不合理。前期使用的活动式井下节流器固定卡瓦的卡瓦环采用金属薄片进行焊接，由于卡瓦环焊接工艺较差或长期在井下腐蚀，导致焊点强度过低，在斜井中打捞时，卡瓦受力不均，卡瓦环就容易被拉断，节流器打捞颈与节流器本体脱落，打捞工具仅将打捞颈打捞出井 。（2）胶筒系统打捞时无分离机构。前期使用的节流器的胶筒系统未设计分离结构，打捞时，胶筒与胶筒座之间，两个胶筒之间无法脱离，打捞困难。为保障川西气田低成本开发，同时为了井下节流技术更好地在川西气田推广应用，研制了新型活动式井下节流器。

1 新型活动式井下节流器

1.1 结构

新型活动式井下节流器结构见图1 。

图1 新型活动式井下节流器示意图

1.2 技术原理

活动式井下节流器的工作过程，主要分投放、坐封和打捞三个环节。

（1）投放：通过销钉连接送放工具和节流器，送放工具的顶丝推动节流器中心杆给弹簧预压力，然后依次连接震击器、加重杆、钢丝绳帽。通过绞车连接钢丝将节流器下放至预定位置。

（2）坐封：节流器下放到预定位置后，缓慢上提钢丝，卡瓦受摩擦力的作用坐挂在油管内壁；反复上提下放钢丝，震击器向上震击，剪断销钉，弹簧释放能量，推动胶筒座上行压缩胶筒，密封油管和节流器之间的空间。

（3）打捞：通过向下震击，推动中心管下行，向下压缩弹簧，胶筒座下行，胶筒回收；继续往下震击，卡瓦回收。

1.3 技术特点

（1）整体式卡瓦系统设计。针对前期卡瓦结构问题，设计了新型整体式卡瓦系统，满足了卡瓦在油管内壁上的锚定，避免了应用焊接薄片，从结构上克服了打捞过程中卡瓦与锥体易脱落的问题，大幅提高了井下节流器的整体可靠性［3］。

（2）胶筒系统优化设计。常用节流器胶筒结构为活动式锥形双胶筒， 打压后胶筒锥体撑开胶筒密封油管，上提打捞时无法分开，导致打捞困难。为降低打捞难度，在满足当前井况条件下简化双胶筒为单胶筒；为提高单胶筒的可靠性，胶筒密封端采用裙边式设计提高密封接触面积；为提高打捞可靠性，设计胶筒锥体复位机构，打捞过程中打捞工具推动中心杆带动胶筒锥体复位，强行将胶筒锥体与胶筒分开。

（3）弹簧系统整体优化。针对川西气田部分已投产井管柱内径不规范问题，为降低工具下入难度，综合考虑承压、加工及装配等因素，进行了井下节流器结构整体优化设计，进行了内藏弹簧设计，将井下节流器长度从680 mm缩短为480 mm，外径缩小为57 mm。

1.4 技术指标

（1）外径：57 mm；

（2）内径：1.4～8 mm；

（3）长度：490 mm；

（4）节流压差：≤ 50 MPa；

（5）适用油管外径： 73 mm；

（6）适用油管内通径： ≥ 59 mm；

（7）工作温度：≤100 ℃；

（8）工作介质：油、气、水混合液，不含H2S。

2 现场应用

在室内及地面评价试验成功的基础上，开展了3井次入井评价及8井次现场应用试验、3井次现场打捞试验。

2.1 入井功能性评价试验

为评价新型井下节流器在不同井筒条件下的作业可靠性，在MP71井开展了下入、丢手及打捞可靠性评价（见表1）。试验结果表明：新型井下节流器坐挂、丢手可靠，打捞成功率高。

表1 MP71井节流器试验情况

2.2 生产应用试验

为评价新型活动式井下节流器在实际应用中的工作可靠性，在XS2井、CX632井等8口井进行了生产应用试验（见表2），结果表明，节流器下入顺利，下入后油压显著降低，产量稳定。

2.3 生产打捞试验

新型活动式井下节流器共进行3井次生产打捞试验（见表3），打捞顺利。XS21-29HF井在前期生产过程中出砂严重，多次损坏地面油嘴，同时该井压力、产量均属目前下入井下节流器的生产井较高者，在压差10 MPa、产量9×104m3/d、节流器卡瓦系统损坏严重的情况下节流器顺利打捞，说明新型活动式井下节流器打捞可靠性高。

表2 新型井下节流器生产应用试验情况

表3 新型井下节流器打捞试验情况

CX632井为新型活动式井下节流器最早生产现场试验井。该井从2012年12月下入节流器至今已有7个月，生产情况稳定，产量下降缓慢，说明下入节流器对保护气井生产起到良好效果。该井节流器顺利打捞成功，打捞出来的节流器外观完好、油嘴无冲蚀、胶筒无损坏（见图2），表明新型活动式井下节流器现场应用良好。

图2 CX632井节流器打捞出井图

3 结论

（1）新型活动式井下节流器工具长度短、外径小，丢手顺利，高低压密封可靠，节流效果好。

（2）采用整体式卡瓦系统、带胶筒复位功能的活动式井下节流器解决了现场打捞困难的问题，打捞可靠性高。

［1］ 喻成刚，张华礼，邓友超.新型井下节流器研制及应用［J］.钻采工艺，2008，31（4）：91-93.

［2］ 佘朝毅.井下节流工艺技术在气田开发中的应用［J］.钻采工艺，2003，26（SO）：52-56.

［3］ 曾中强，王春生，谭刻明.井下节流技术应用［J］.油气井测试，2007，16（S0）：78-80.