大斜度井连续油管生产测试用堵塞器研制

刘　鹏，李瑞丰，沈　琼，张成富，罗建伟

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452)①



大斜度井连续油管生产测试用堵塞器研制

刘鹏，李瑞丰，沈琼，张成富，罗建伟

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452)①

为监测大斜度井的生产情况，原应用的爬行器生产测试工艺对测试仪器的输送动力相对较小、对井筒技术条件要求较高、施工风险较大；连续油管生产测试工艺施工简单、对井筒条件要求较低，但使用的堵塞器仅国外公司拥有，其配套的密封筒和连续油管尺寸以及堵塞器功能实现方式均不适合国内油田。为完善国内连续油管生产测试工艺，研制了适用于国内油田密封筒尺寸的生产测试用堵塞器。现场试验表明：该堵塞器可为外径31.75 mm的连续油管配套，采用依次上提的方式，成功实现与连续油管的脱离和锚定机构的解锁，解决了小直径连续油管无法有效传递下压力的问题。该堵塞器配套的密封筒内径为61.0 mm和58.75 mm，满足国内连续油管生产测试工艺要求。

大斜度井；连续油管；堵塞器；生产测试；密封筒

为监测大斜度井的生产情况，需下入测试仪器测取生产过程中地层压力、温度、产液剖面及分层生产数据等各项参数[1-2]，国内曾应用过爬行器生产测试工艺，该工艺成本较低，使用的堵塞器是常规堵塞器，缺点是对测试仪器的输送动力相对较小、对井筒技术条件要求较高(例如套管内径需较规则、井筒内无杂物)、施工风险较大[3-4]。连续油管生产测试工艺可解决该问题，其施工简单，对井筒条件要求较低[5]；但使用的堵塞器比常规堵塞器复杂，仅国外公司拥有该类产品，该类堵塞器主要通过下压连续油管剪断剪钉的方式解除与连续油管的脱离和锚定机构的解锁[6]。国外该工艺施工所用的连续油管最小外径为38.1 mm，配套的工作筒最小密封尺寸为69.85 mm，而国内油田密封筒尺寸大部分为61.0 mm和58.75 mm，需使用外径不大于31.75 mm的连续油管进行施工。国内曾对国外堵塞器进行过改进，用外径为31.75 mm的连续油管进行测试，施工时由于井斜和连续油管挠度等因素，下压无法剪断剪钉，将剪钉尺寸减小，剪钉在下井过程被阻力提前剪断。为完善国内连续油管生产测试工艺，研制了适用于国内油田密封筒尺寸的生产测试用堵塞器，该堵塞器可配套外径为31.75 mm的连续油管，采用依次上提的方式，实现与连续油管的脱离和锚定机构的解锁，解决了小直径连续油管无法有效传递下压力的问题，满足国内连续油管生产测试工艺要求。

1　技术分析

1.1结构

连续油管生产测试用堵塞器结构如图1所示。 该堵塞器随连续油管下入到与油管连接的密封筒中，与常规堵塞器相比，该堵塞器除了具有通用的密封打捞部分，还需要在测试前与连续油管脱离，并在测试期间锁定在密封筒内，不随连续油管上下移动。因此该堵塞器设计有脱离部分、锚定部分和锁定部分，通过用锁块锁定弹簧外筒，防止其向下移动而使锚定功能失效，锚定完成后通过上提连续油管，使下连接头与导向筒发生相对位移，从而剪断脱离剪钉，堵塞器与连续油管脱离，连续油管和测试仪器继续下入井下预定深度进行生产测试。测试结束后堵塞器需要进行解锁，随连续油管被提出井口，因而设计了解锁部分，该部分通过上提连续油管，定位接头上移剪断解锁剪钉，弹簧外筒失去对锁块的定位，锚定机构失效，最终堵塞器被连续油管下方的定位接头带出密封筒。

1—连续油管；2—密封组件；3—密封套；4—O型圈；5—密封套；6—锚块；7—锚块座；8—弹簧外筒；9—弹簧；10—锁块座；11—锁块；12—移动套；13—解锁剪钉；14—剪切套；15—导向筒；16—定位接头；17—下连接头；18—脱离剪钉；A—Y接头；B—密封筒；C—油管；D—测试仪器连接筒。

1.2工作原理

将内插有多芯电缆的连续油管穿越该堵塞器，装配脱离剪钉使二者固定，连续油管下方连接测试仪器并下入井中。

1)堵塞器的锚定。当堵塞器经过与生产管柱中的密封筒时，在管柱重力作用下，锚块相对于密封套向上移动，锚块进入密封套的凹槽里，并通过弹簧外筒压缩弹簧，当锚块经过密封筒的扩径时，在弹簧回复力的作用下，锚块恢复原位并锚定在密封筒的扩径处，状态如图1。

2)连续油管与堵塞器的脱离和测试过程。上提连续油管，堵塞器由于锚定机构相对于密封筒静止。随着上提力的增加，脱离剪钉被剪断，连续油管脱离锚定在密封筒内的堵塞器，然后带着测试仪器向下移动，直至井底预定深度。接着开泵生产，在生产过程中，上下移动连续油管，使测试仪器完成地层相关参数的录取。

3)堵塞器的解锁。生产测试结束后停泵，上提连续油管，定位接头向上移动剪断解锁剪钉，移动套上移使其缩径部分与锁块配合，解除锁块对弹簧外筒的轴向锁定，随着移动套与锁块座的上移，弹簧在预紧力的作用下使锚块进入密封套的下凹槽，锚块失去对密封筒的锚定，最终堵塞器与测试仪器一起被提出井口。

1.3技术特点

1)该堵塞器在生产测试期间封隔测试通道和采油通道，且在测试过程中锚定在密封筒中，不影响连续油管和测试仪器在井下的上下移动，保证参数准确录取。

2)在实现与连续油管脱离和自身解锁方面，该堵塞器采用依次上提的方式，解决了外径较小的连续油管无法有效传递下压力的问题，同时为了防止一次性剪断所有剪钉。该堵塞器设计了具有1.5 m缓冲长度的导向筒，且脱离剪钉的剪切力小于解锁剪钉，保证脱离过程和解锁过程的可靠性。

3)连续油管表面有铁锈，且较粗糙，易对堵塞器的动密封件造成磨损，因此动密封件的材质选用了具有自润滑功能的聚四氟乙烯；并设计了2组双向密封组合，如图2。该组合对称排列，保证连续油管在上下两方向移动过程中保证密封良好。

图2　双向密封组合结构

2　主要技术参数

堵塞器主要技术参数如表1。

表1　技术参数

3　现场试验

试验过程：①下入生产管柱，其中密封筒处井深为825 m，井斜为46°；②将连续油管穿越堵塞器并用脱离剪钉将其固定，在连续油管下方连接测试仪器；③将测试管柱下入生产管柱并下压，确保堵塞器进入密封筒；④上提连续油管630 kN，剪断脱离剪钉，使连续油管与堵塞器脱离；⑤继续下入测试管柱至测试位置，并向生产管柱与连续油管环空加压15 MPa，模拟真实生产环境；⑥保持15 MPa压力下，分别以10～15、15～20、25～30和30～35 m/min 4种速度上下移动连续油管进行生产测试，同时观察压力变化情况；⑦测试完毕，上提连续油管730 kN，剪断解锁剪钉，使堵塞器解锁；⑧继续上提连续油管，将测试管柱整体提出井口。

现场试验中连续油管堵塞器成功实现密封筒锚定、与连续油管脱离和最终的解锁上提，在生产测试期间发现连续油管移动速度越大，生产管柱与连续油管间的密封压力越低，当移动速度为10～15 m/min时，密封压力长时间保持在15 MPa；当移动速度达到30～35 m/min时，密封压力从15 MPa降至不足10 MPa。因此测试时连续油管移动速度定为10～15 m/min。

4　结论

1)该连续油管生产测试用堵塞器可代替常规堵塞器，配合连续油管进行大斜度井的生产测试，为国内大斜度井的生产测试提供一种新工艺。

2)该连续油管用堵塞器采用外径为31.75 mm的小直径连续油管，通过依次上提的方式，实现与连续油管的脱离和自身解锁，解决了小直径连续油管无法有效传递下压力的问题，同时该堵塞器配套的密封筒内径为61.0和58.75 mm，适合国内油田大斜度井。

3)连续油管的下入和上提速度对堵塞器的密封性能有较大影响，速度越大，密封性能越差，根据现场试验结果，建议生产测试时下入和上提速度控制在10～15 m/min。

4)需根据不同井深和井斜确定脱离剪钉和解锁剪钉的剪切力，确保堵塞器的成功脱离和解锁。

[1]周立果，姜红军.电泵井生产测试配套技术在塔河油田的应用[J].油气井测试，2004，13(4)：64-65.

[2]郑金中，张成富，程心平，等.用于ø177.8mm套管井的Y形生产管柱及配套工具[J].石油机械，2012，40(9)：62-64.

[3]李湘涛，秦羽乔，陈四平，等.水平井测井仪器输送技术及其应用[J].石油机械，2014，42(8)：98-100.

[4]杨永刚，张铎，刘建成，等.水平井生产测井爬行器设计[J].石油仪器，2009，23(4).5-7.

[5]鲁明春.水平井连续管存储式测井技术在涩北气田的试验应用[J].焊管，2014，37(11)：27-29.

[6]刘鹏，杜道军，张成富，等.一种用于小直径连续油管测试的堵塞工具：中国，201320142452.4[P].2013-09-11.

Development of Plugging Device for Production Testing of Coiled Tubing in Highly Deviated Wells

LIU Peng，LI Ruifeng，SHEN Qiong，ZHANG Chengfu，LUO Jianwei

(EnerTech-Drilling & Production Co.，CNOOC，Tianjin 300452，China)

Crawler production test process had been used in China for monitoring high inclination well production.However，the transmission power for testing instrument of this process is relatively small.This process requires a higher quality well bore conditions along with the large construction risks.Coiled tubing production test technology can solve the problems above.The construction is simple and requires the low well bore condition，but only foreign companies can provide plug we use.The supporting sealed tube and coiled tubing size and plug function realization method are not suitable for domestic oilfield as well.In order to improve the testing process of coiled tubing in China，a plug for production test is developed，which is suitable for the size of sealed chamber of domestic oilfield.Three field experiments show that the plug is capable of matching coiled tubing，of which the outer diameter is 31.75 mm and the separation with the coiled tubing and the unlocking of the anchoring mechanism are realized by using the method of successively lifting.The problem that the small diameter coiled tubing can't transfer pressure effectively is solved.The plugging device developed meets the requirements of domestic coiled tubing production test process well.

highly deviated wells；coiled tubing；plugging device；production test；sealed chamber

1001-3482(2016)10-0072-03

2016-04-10

中海油能源发展股份有限公司科研基金“连续油管水平井找水控水工艺管柱研究”(HFXMLZ-GJ2014002)

刘鹏(1982-)，男，工程师，主要从事钻完井工具的研发工作，E-mail：liupeng4@cnooc.com.cn。

TE931.2

Bdoi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.10.017