Y441型过电缆封隔器研制

李小猛，丁庆新，晁圣棋，邹明华，赵仲浩，马喜超

(1.中国石油大学(北京)，北京 102249；2.中海油能源发展工程技术分公司 钻采工程研究院，天津 300459)



Y441型过电缆封隔器研制

李小猛1，丁庆新1，晁圣棋2，邹明华2，赵仲浩2，马喜超2

(1.中国石油大学(北京)，北京 102249；2.中海油能源发展工程技术分公司 钻采工程研究院，天津 300459)

摘要：为实现海上油田水平井稳油控水工艺，研制了Y441型过电缆封隔器。该封隔器过流通道采用偏心设计，为过电缆孔道提供了足够的空间。封隔器设计有防中途坐封、上提管柱解封结构，具有坐封密封可靠、过流通道大、过电缆便捷和打捞方便等优点。室内试验结果表明：该封隔器电缆穿越性能良好，坐封、密封、悬挂及解封性能均满足工作要求，是一种新型水平井智能卡堵水作业工具。

关键词：封隔器；筛管完井；海上油田；稳油控水

海上油田水平井开发中后期，综合含水率一般超过40%，主力油层含水率更高。为解决水平井的找水、堵水问题，开展了“水平井稳油控水工艺”技术研究，过电缆封隔器作为该工艺的关键工具，不仅要具备常规封隔器的封堵坐卡功能，同时还要提供测压管线的穿越通道，与排气阀配合实现油套环空的安全控制[1-4]。

常规过电缆封隔器通常存在以下问题：①封隔器内部过流截面小，影响产量；②坐封压力同时作用于卡瓦和解封剪钉，压差较大时可能造成封隔器提前解封；③无步进锁紧机构，上提管柱解封时，卡瓦存在二次坐封的风险。

1结构

Y441型悬挂过电缆封隔器主要由坐封、解封、密封、锁紧和锚定等部分组成，结构如图1所示。

1)坐封部分。主要由上密封件座、外心管和挡环组成。

2)解封部分。由解封中心管、解封挡环、解封锁环、变位套和定位套组成。

3)密封部分。由封隔件、隔环和下胶筒座组成。

4)锁紧部分。由锁套、锁环座、坐封锁环和解封锁环组成。锚定部分由上下锥体、卡瓦组成。

5)过电缆部分。封隔器过流通道采用偏心设计，为过电缆孔道提供了足够的空间，实现了过电缆孔道电缆通过的便捷性，同时大过流通道保证了油井的稳产高产。

1—上接头；2—锁套；3—定位套；4—锁环座；5—上中心管；6—变位套；7—外缸套；8—中间接头；9—解锁活塞；10—下中心管；11—上胶筒座；12—外心管；13—胶筒；14—下胶筒座；15—挡环；16—上锥体；17—卡瓦；18—卡瓦套；19—下锥体；20—下接头。

2工作原理

1)坐封。坐封时，液压力经下中心管、解封中心管作用于解锁活塞，剪断启动剪钉，解锁活塞上行释放锁块，推动锚定机构径向扩张，撑开卡瓦，卡瓦牙嵌入套管内壁。继续加压，挡环剪断坐封剪钉并压缩胶筒，封隔油套环空完成坐封。

2)解封。上提解封中心管，定位套剪断解封剪钉，释放变位套，坐封锁紧螺纹失效，胶筒回弹，卡瓦脱离套管壁，完成封隔器解封。

3技术特点

1)采用偏心方式设计，保证了电缆经过孔道的便捷性，大过流通道同时确保了产量。

2)独立的解封机构，使上提管柱解封力不直接作用于锚定机构及下部管柱，解封载荷无叠加。

3)坐封部分通过剪钉实现定压启动，可有效防止中途坐封。特殊螺纹锁紧机构可避免卡瓦和胶筒回弹，保证坐封与密封的可靠性。

4)特殊螺纹解封锁紧机构步进锁紧，防止管柱窜动再次坐封，有效地保障了封隔器解封的可靠性。

4主要技术参数

刚体最大外径

ø210mm

刚体最小通径

ø62mm

坐封启动压力

8～10MPa

坐封压力

12～15MPa

悬挂载荷

400kN

解封力

≤230kN

密封压差

≤15MPa

适用套管

ø220.5～ø226.6mm

5室内试验

为检验Y441型过电缆封隔器的各项性能，依据封隔器在井下的实际工况设计试验方案、试验工装以及试验流程。

1)试验前，检查封隔器各零部件的尺寸结构、公差等是否达到设计要求。在不安装胶筒的情况下组装、拆卸工具一次，保证机械动作正常。将装配的封隔器上接头与试验工装的坐封上接头连接，丝堵与封隔器的下接头相连，放入244.5mm套管试压短节内。Y441-210型封隔器如图2 。

图2　Y441-210型封隔器

2)电缆穿越模拟试验。将6.35mm(0.25英寸)液控管线代替电缆模拟穿越封隔器，验证封隔器过电缆性能。

3)封隔器坐封试验。连接试验工装，套管内注油并加热，待封隔器内外温度升至150 ℃后，中心管加压至7.5MPa，启动剪钉剪断，封隔器开始坐封。压力升至10.7MPa，坐封剪钉剪断，继续加压至15MPa，稳压使封隔器顺利坐封，测量坐封距离为125mm，如图3。满足设计要求。

4)封隔器验封试验。封隔器坐封后，卸掉中心管压力，分别对封隔器上、下环空加压至25MPa，稳压15min，未出现压降泄漏现象，表明封隔器承压密封性能可靠。

图3　封隔器中心管压力曲线

5)解封试验。卸掉套管环空压力并排空液压油，拆除压帽工装，上提封隔器中心管，观察封隔器解封力为219.05kN，如图4。表明封隔器可顺利解封。

图4　封隔器解封拉力

6)将封隔器从试验工装中取出，胶筒恢复较好且基本无刮伤，卡瓦回收状态较好，各金属零部件无变形和损坏。

6结论

1)为实现海上油田水平井稳油控水工艺，研制了Y441型过电缆封隔器。该工具在悬挂尾管串、油水井卡堵水与防砂作业时，可提供电缆穿越通道，与无杆泵配合实现同井注采工艺。

2)该封隔器在244.5mm的套管井中能够有效避免因大面积受力造成下井时的中途坐封、工作时的意外解封、起出时的再次坐封等安全隐患，保证了其在实际工况中的安全性。

3)室内试验表明：该封隔器电缆穿越性能良好，坐封、密封、悬挂及解封性能均满足工作要求，是一种新型水平井智能卡堵水作业工具，具有较好的经济效益和应用前景。

参考文献：

[1]张玉荣.国内分层注水技术新进展及发展趋势[J].石油钻采工艺，2011，33(2)：102-107.

[2]刘鹏.大通径高强度过电缆封隔器的研制与应用[J].石油钻采工艺，2014，36(3)：126-128.

[3]赵仲浩.海上油田用Y445-210型丢手悬挂封隔器研制[J].石油矿场机械，2014，43(10)：70-72.

[4]骆永亮.长庆油田深井细分注水工艺及工具研究[D].成都：西南石油大学，2013.

DevelopmentandTestofY441Cable-throughPacker

LIXiaomeng1，DINGQingxin1，CHAOShengqi2，ZOUMinghua2，ZHAOZhonghao2，MAXichao2

(1.China University of Petroleum (Beijing)，Beijing 102249，China；2.Research Institute of Drilling and Production Engineering，CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300459，China)

Abstract：In this paper the Y441 cable-through packer was developed to meet the stabilizing oil production and controlling water cut of high-inclination well in offshore oilfield.To provide adequate space for incoming cables the packer has devised off-centering channel.It can prevent the midway setting and being released by lifting up the string.It has such advantages as simple setting，reliable sealing，convenient fishing and over-voltage.The test results show that the packer has good performance of over-voltage.Both sealing and suspension properties can meet the work requirements.It is a new water plugging instrument for the horizontal wells.Keywords：packer；screen completion；offshore oilfield；stabilizing oil production and controlling water

文章编号：1001-3482(2016)06-0104-03

收稿日期：2015-12-21

基金项目：中国海洋石油总公司技术发展项目“水平井筛管完井稳油控水工艺技术研究”(NFGC 2014-05)

作者简介：李小猛(1987-)，男，硕士研究生，研究方向为井下工具开发及设计，E-mail：meng1092929198@163.com。

中图分类号：TE952

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.06.024