钢丝投捞自平衡堵塞器的研制和应用研究

柏小军

中法渤海地质服务有限公司

钢丝投捞自平衡堵塞器的研制和应用研究

柏小军

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本文介绍了钢丝投捞自平衡堵塞器的研究背景，阐述钢丝投捞自平衡堵塞器结构原理，对钢丝投捞自平衡堵塞器的现场应用进行了深入探讨与研究，以供参考。

钢丝投捞；自平衡堵塞器；研制；应用

前言

传统钢丝投堵工艺的堵塞器为实心工具，投堵打压，封隔器坐封后，堵塞器上下存在压差，压差会将堵塞器压在坐落接头上，钢丝无法将堵塞器顺利提离坐落短节(球座)。为了解决这一难题，设计自平衡堵塞器，通过油管内打压，建立联通堵塞器上下的通道，消除压差作用，确保钢丝顺利提出。

1 钢丝投捞自平衡堵塞器的研究背景

在深井甚至超深井完井作业中，完井管柱中要求两个液压坐封的封隔器，上部套管封隔器需投球，打压坐封；下部裸眼封隔器是后期酸压过程中通过控制排量，通过节流器节流坐封。因传统的投球球座有球(座)落井(球直径一般大于节流器内径)，故无法实现两个封隔器坐封的施工。钢丝投堵堵塞器是采用钢丝下入堵塞器实现坐封套管封隔器，其与传统投球坐封方式相比，无钢球和球座落井，不影响封隔器下完井工具(裸眼封隔器)的正常使用，可以实现两个封隔器分别坐封。

传统的钢丝投堵堵塞器工艺所采用的堵塞器为实心工具，投堵后堵塞器承受向下压力F，取堵塞器时泄油压至0，故堵塞器上部压强为液柱压力；

2 钢丝投捞自平衡堵塞器结构原理

2.1 结构

自平衡堵塞器由和尚头、中心杆、密封钢球、内塞堵和导向头构成，结构见图1。

图1 钢丝投捞自平衡堵塞器结构图

(1)和尚头。和尚头是和中心杆上端的实心圆球，钢丝作业其他工具串(例如加重杆)的下端有特定的部位与其相连，从而实现钢丝与自平衡堵塞器的连接。

(2)中心杆。中心杆由与和尚头相接的实心圆杆和带有螺纹的厚壁圆筒两部分组成，厚壁圆筒上端凸起处对称开两个上传压孔；厚壁圆筒下端对称开两个下传压孔。

(3)密封钢球。密封钢球为打孔钢球，密封钢球穿入中心杆且能在中心杆上传压孔的凸起和导向头间上下移动。密封钢球的下部与球座内壁挤压后可以实现金属密封。

(4)塞堵和销钉。塞堵通过销钉安装在中心杆厚壁圆筒处，将下传压孔堵塞。

2.2 工作原理

设定自平衡堵塞器的内堵塞销钉剪切压力值大于封隔器坐封压力值，当堵塞器密封钢球存在上下压差，钢丝无法将堵塞器提离球座时，通过油管内打压剪断中心杆内堵塞销钉，内塞堵下行，沟通密封钢球上下传压孔，平衡密封钢球上下压差。

2.3 工艺流程及技术特点

①将钢丝投捞自平衡堵塞器通过和尚头连接在钢丝工具串上；②送放钢丝将钢丝投捞自平衡堵塞器下放到球座位置，油管打压，自平衡堵塞器与球座形成金属密封，坐封封隔器；③验封封隔器成功后，油管泄压，将钢丝和自平衡堵塞器提出井口；④若钢丝上提堵塞器困难，井口打压(打压值高于封隔器坐封时打压值)，剪断自平衡堵塞器销钉，平衡堵塞器上下压力；⑤将钢丝和自平衡堵塞器提出井口。

3 钢丝投捞自平衡堵塞器的现场应用

钢丝投捞自平衡堵塞器经过室内模拟实验，各项指标均到设计要求后，在TK915-10、TP145CH等4口井开展了现场应用试验，在4井次施工作业中，自平衡堵塞器均顺利入井，成功完成封隔器坐、验封作业。TK915-10井坐封完后，上提张力300kg，正常上提，未进行再次井口打压剪断自平衡堵塞器作业。下面以TP145CH井为例，描述钢丝投捞自平衡堵塞器现场应用。

TP145CH井为托甫台奥陶系一口开发井，地层微漏，井口打压2MPa，压降1MPa/10min。该井的完井方式为酸压完井，采用“水力锚＋PHP套管液压封隔器(6218.83m)+K344裸眼封隔器(6633.15m)”套裸双封完井管柱，完井井段为6633.15-7029.00m。完井管柱下到位、拆换井口后，用3.0mm钢丝进行投堵作业，本井自平衡堵塞器堵塞设置销钉4颗，单颗剪切值8MPa，投堵工具串下深至6217.5m时，张力由4143N下降至3998N，确定投堵器到达目的深度，逐级正打压4-8-12-16-20-22MPa，各稳压3min，打压至25MPa，稳压10min，坐封封隔器，泄油压至0MPa。环空打压15MPa，稳压15min，验证封隔器坐封成功。

坐验封封隔器合格后，上提自平衡堵塞器，最大上提至5880N未能提动，判断堵塞器上下可能存在压差，可计算堵塞器上下压差：ΔP=ρhg-Pdown=(5880-4341)*4/π/0.0552=0.65*106Pa=0.65MPa

由计算可得，由于地层微漏，堵塞器下部压力降低0.68MPa，造成堵塞器无法顺利上提。

为联通堵塞器上下部压力，需要击落自平衡堵塞器堵塞，现场油管打压至31.5MPa，压力突降至12MPa，判断击落自平衡堵塞器堵塞，正挤油田水1.5m3，油压12↑15MPa，环空不返液，正验封合格。泄油套压后再次上提，张力4870N，自平衡堵塞器顺利上提至井口。

4口井在后期酸压过程中完井工具均正常工作，酸压均一次成功，表明钢丝投捞自平衡堵塞器工艺应用效果良好。

4 结束语

综上所述，钢丝投捞自平衡堵塞器可解决由于地层存在漏失，压差用在堵塞器上使其无法提出的问题，提高作业成功率，并且其性能可靠。堵塞器上下存在压差时，油管打压，击落自平衡堵塞器堵塞的方法快捷方便，规避剪钢丝、压井、起管柱带来的巨大风险与损失。

[1]鲍煦锋.钢丝投堵式油管堵塞器[J].科技与企业，2013，14：287.

[2]宣士奇，刘海龙，华刚，王子磊.钢丝投堵式油管堵塞器[J].石油机械，2011，S1：65-66.