可打撈式大通徑防砂完井用空心橋塞設(shè)計(jì)研究

劉言理(大港油田公司石油工程研究院，天 津 300280)

可打撈式大通徑防砂完井用空心橋塞設(shè)計(jì)研究

劉言理(大港油田公司石油工程研究院，天 津 300280)

目前國(guó)內(nèi)灘海油田水平井井礫石充填防砂完井工藝技術(shù)，一般采用水平井空心橋塞懸掛篩管、礫石充填裝置下入預(yù)定位置，坐封空心橋塞來(lái)懸掛篩管，同時(shí)阻擋砂子進(jìn)入井筒。在空心橋塞坐封后要下入沖管與充填裝置對(duì)接，以便進(jìn)行礫石充填作業(yè)，這就對(duì)空心橋塞的內(nèi)通徑有要求限制，所以進(jìn)行大通徑橋塞的研制。油井防砂失效后要進(jìn)行工具的打撈，要求橋塞的可打撈性好。所以進(jìn)行了可打撈式大通徑防砂用空心橋塞Y445-115的研究設(shè)計(jì)。該中橋塞在某灘海油田使用50口井，施工成功率100%。本文主要對(duì)該空心橋塞的結(jié)構(gòu)、原理及現(xiàn)場(chǎng)使用情況做一些分析和介紹。

可打撈式；大通徑；防砂；空心橋塞；研究

水平井和大斜度井是增加井眼與油層接觸面積，提高油層采收率的一種有效方法。這種油井類型在開(kāi)采成本較高的海上油田和灘海油田大量應(yīng)用。同時(shí)水平井相比直井而言，地應(yīng)力的分布更加不均勻，這大大增加了油井出砂的概率。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水平井防砂，各油田一般采用水平井套管固井射孔打開(kāi)油氣層，然后下入空心橋塞懸掛篩管和礫石充填裝置，坐封橋塞后起出管柱，下入沖管與礫石充填裝置對(duì)接，然后進(jìn)行礫石充填防砂，在油套環(huán)空形成擋砂屏障，阻擋地層砂進(jìn)入井筒。

以前的空心橋塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且丟手后內(nèi)通徑小，對(duì)沖管的尺寸造成了限制，導(dǎo)致礫石充填過(guò)程中砂漿排量不高，影響了防砂效果。原空心橋塞解封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，鎖環(huán)撐起高度不夠，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)解封剪釘剪斷后，卡瓦和膠筒不會(huì)彈的現(xiàn)象，造成油井大修。

通過(guò)對(duì)原空心橋塞進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，空心橋塞丟手后內(nèi)通徑可達(dá)64mm，礫石充填過(guò)程中，最大排量可達(dá)3m3/min，能夠充分保證礫石充填效果。解封機(jī)構(gòu)能夠保證鎖環(huán)與配套結(jié)構(gòu)完全分離，膠筒和卡瓦完全回彈。能過(guò)滿足水平井礫石充填防砂完井的需求。

1 空心橋塞特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)

可打撈式大通徑防砂用空心橋塞Y445-115的基本設(shè)計(jì)思路是國(guó)內(nèi)外諸多科研人員共同智慧的結(jié)晶。本設(shè)計(jì)在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使工具在安全可靠的前提下在結(jié)構(gòu)上更加合理。充分保證工具在下井過(guò)程中順利，避免提前坐封，到達(dá)預(yù)定位置后能過(guò)順利坐封且坐掛牢固。解封時(shí)鎖環(huán)與鎖緊裝置完全分離，保證工具能順利打撈出井。

（1）空心橋塞特點(diǎn) ①空心橋塞的上下接、中心管等受力較大的零件采用35CrMo高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼制造。②空心橋塞設(shè)計(jì)有啟動(dòng)剪釘，必須打壓到一定壓力橋塞才會(huì)運(yùn)動(dòng)坐封，避免了在下井過(guò)程中由于誤操作而產(chǎn)生提前坐封現(xiàn)象。③鎖緊轉(zhuǎn)裝置與鎖環(huán)配合，使鎖環(huán)只能單向移動(dòng)，反向鎖緊。壓緊膠筒和卡瓦，防止回彈。④空心橋塞的解封設(shè)計(jì)為液壓丟手和倒扣丟手兩種方式，充分保證施工的可靠性與安全性。⑤解封時(shí)，下入專用撈茅，對(duì)扣后上提管柱即可實(shí)現(xiàn)解封。

(2)空心橋塞技術(shù)參數(shù) 空心橋塞總長(zhǎng)度為：936mm，最大外徑：Φ115mm，丟手后內(nèi)通徑為：Φ64mm，啟動(dòng)壓力：4MPa，完全坐封壓力：14MPa，丟手壓力：18MPa，解封力：300-400KN。工作溫度：150℃，最大工作壓力：40MPa，適用套管內(nèi)徑：121-124mm，適用井斜：0-90°。可懸掛尾管長(zhǎng)度：≤2000m。

2 空心橋塞結(jié)構(gòu)及工作原理

(1)空心橋塞結(jié)構(gòu) 空心橋塞的主要組成部分有：液壓裝置、鎖緊裝置、封隔裝置、解封裝置、錨定裝置等部分組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 空心橋塞外部結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

(2)空心橋塞工作原理 ①地面裝配連接：在地面將空心橋塞用管鉗連接在短套管上端，按照施工設(shè)計(jì)將管柱串依次下入到井中。②下放管柱：按照設(shè)計(jì)的速度下放管柱，到達(dá)水平段時(shí)適當(dāng)降低速度。③坐封橋塞：到達(dá)預(yù)定位置后，大排量反循環(huán)洗井至進(jìn)出口液體一致，投球，正打壓至4MPa，穩(wěn)壓3min，繼續(xù)打壓至8Mp，啟動(dòng)剪釘剪斷，活塞向下推動(dòng)膠筒和卡瓦，壓力穩(wěn)定后打壓至14MPa，5min鐘后打壓至18MPa后壓力突降為零，大鉤拉力減少，丟手成功。此時(shí)膠筒封隔住了油套環(huán)空上下空間，卡瓦咬住套管實(shí)現(xiàn)懸掛。④解封橋塞：防砂失效后，對(duì)井內(nèi)橋塞進(jìn)行打撈，下入專用打撈撈茅，入井過(guò)程中撈茅的打撈套要保持在短軌道上，到達(dá)橋塞頂部時(shí)，打撈套上的公扣與橋塞內(nèi)部的母口對(duì)接，上提管柱剪斷剪釘，鎖環(huán)解除鎖緊，膠筒回彈，卡瓦收縮，實(shí)現(xiàn)空心橋塞解封，起出工具。

在空心橋塞的施工使用過(guò)程中，沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，工具的性能和使用特點(diǎn)很快可以被現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員熟悉。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

該可打撈式大通徑防砂用空心橋塞適用于各種出砂井的防砂完井，可單獨(dú)作為懸掛器懸掛篩管使用，也可與篩管、礫石充填裝置配套使用，進(jìn)行礫石充填防砂完井，該橋塞在灘海油田大量使用，截止目前已成功應(yīng)用50口井，施工成功率100%。最大下入深度3900m，下入最大井斜90°，懸掛篩管最長(zhǎng)120m，為油田的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了重要作用。

所以，對(duì)于需要防砂的油井，該懸掛器安全可靠，懸掛力大，封隔效果好，解封簡(jiǎn)單，是較為理想的選擇，建議推廣使用。

[1]劉言理；聶上振；楊延征.水平井完井方法研究和優(yōu)選[J].價(jià)值工程,2015,10,34(378)：94-95．

[2]劉言理.老井防砂完井技術(shù)研究[J].化工管理,2015,9：85．