液壓式連續油管定位器研制

任國富，姜 勇，桂 捷，付鋼旦，王在強，邵 媛，任 勇

（1.長慶油田公司 油氣工藝研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710021）①

近年來，得益于連續油管性能（管徑、力學指標等）的不斷提高，連續油管壓裂技術獲得了長足進步［1－3］。連續油管在一趟管柱多層壓裂以及油氣井帶壓拖動壓裂方面具有無可比擬的優勢。對于多層壓裂來講，連續油管在井下準確定位是一個比較困難的問題［4－6］，因為連續油管自帶的計深設備受限于計量原理的限制，無法滿足井下精確定位的要求。國內目前主要用彈簧式套管接箍定位器來進行井下定位，由于該定位器是全井段被動定位（即，彈簧膨脹使定位卡塊緊貼套管內壁，上提連續油管遇到每個套管接箍時都是一個找接箍定位的過程），使得其磨損嚴重，導致其使用壽命太低。為此研制了液壓式連續油管定位器。

1 技術分析

1.1 結構

液壓式定位器結構如圖1所示（左端為上，右端為下）。

圖1 液壓式定位器結構

1.2 工作原理

連續油管連接壓裂工具及定位器下入到離射孔段最近的短套管下面，之后開始反循環，與此同時，連續油管緩慢上提，上提速度不超過6m／min。反循環流體經過滑套中間的小孔時，會產生節流壓差，節流壓差推動滑套上行，壓縮彈簧，滑套的斜面推動定位球，使定位球向外擴張。當遇到套管接箍時，定位球切入到套管接箍的縫隙內，如圖2所示，引起地面連續油管上提力增加（增加值即為定位力），從而顯示出短套管接箍的位置。反循環停止后，彈簧推動滑套下行，使定位球回縮，恢復原始狀態，繼續開始反循環并上提連續油管尋找另一個套管接箍。

圖2 液壓式定位器反循環定位示意

1.3 主要技術參數

長度 420mm

最大外徑 115mm

定位力 5～20kN

啟動流量 200L／min

連接螺紋 2EUE

1.4 技術特點

液壓式定位器是在分析總結目前常規定位器應用情況的基礎上，巧妙利用液壓推動作用替換了常規定位器的彈簧推動作用，從而使得定位過程人為可控。該定位器具有以下特點：

1） 根據需要，到達預定井段后才開啟定位功能，縮短了定位器的工作時間，延長了使用壽命。

2） 啟動流量小。只需要200L／min的流量即可激活定位功能，適用于連續油管管徑小的特點。

3） 安全性高。當彈簧失效后，只需要大力上提連續油管，也可使定位球和滑套發生相對運動，迫使定位球復位，避免卡鉆的發生。

1.5 工藝步驟

1） 地面連接好井下工具，記錄好每件工具的連接尺寸以及噴射器（或射孔槍）離定位球的距離。

2） 下入連續油管及井下工具到短套管以下約20m。

3） 開始反循環，排量穩定在200L／min，以約6m／min的速度上提連續油管，測定套管接箍位置。當測到套管接箍時提力增加5～20kN。找到接箍后，停止反循環，使定位球回縮，上提連續油管使定位球退出套管接箍縫隙。

4） 重復步驟3，直到找到所有的短套管接箍位置，停止反循環。以短套管位置為基準，移動連續油管到需要的施工位置，開始射孔、壓裂等施工程序。

5） 停止反循環后，如果上提力太大，說明管柱遇卡。此時可正循環沖洗遇阻位置，同時嘗試上提解卡，如果仍不能解卡，可大力上提解卡，最大提力不高于剪切丟手拉斷力。

2 現場試驗情況

2012年，在油田進行了3口井的井下定位現場試驗，按照工藝要求，連續油管下到短套管下方一定距離后，開始反循環，同時緩慢上提連續油管，3口井均準確找到短套管位置。試驗數據如表1所示，GXX－XX井試驗時連續油管短套校深曲線如圖3所示。

表1 連續油管定位器試驗數據

圖3 GXX－XX井短套管校深曲線

3 結論

1） 液壓式連續油管定位器可以根據需要通過反循環來啟動與關閉定位功能，從而延長定位器的使用壽命，減少起下鉆次數，提高施工效率。

2） 現場試驗表明：液壓式連續油管定位器定位可靠，遇接箍時連續油管地面懸重增加明顯。

［1］呂選鵬，周承富，陳 輝，等.連續油管技術在頁巖氣勘探開發中應用前景［J］.石油礦場機械，2012，41（2）：67－70.

［2］靳寶軍，邢景寶，鄭鋒輝，等.連續油管噴砂射孔環空壓裂工藝在大牛地氣田的應用［J］.鉆采工藝，2011，34（2）：39－41.

［3］姚展華，張世林，韓祥海，等 .水平井壓裂工藝技術現狀及展望［J］.石油礦場機械，2012，41（1）：56－61.

［4］陳 軍，蔣金寶，劉兆年，等.無線套管接箍定位器及其在連續油管壓裂中的應用［J］.新疆石油天然氣，2008，4（2）：73－76.

［5］張會師.連續油管水力噴砂射孔深度確定方法探究［J］.油氣井測試，2009，18（6）：59－60.

［6］Connell Ml，Howard R G.解決連續油管壓裂作業深度控制問題的新型井下工具［J］.王佳新，譯 .國外油田工程，2004，20（1）：13－15.