可打撈式大通徑防砂完井用空心橋塞設計研究

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計研究

劉言理(大港油田公司石油工程研究院，天 津 300280)

目前國內灘海油田水平井井礫石充填防砂完井工藝技術，一般采用水平井空心橋塞懸掛篩管、礫石充填裝置下入預定位置，坐封空心橋塞來懸掛篩管，同時阻擋砂子進入井筒。在空心橋塞坐封后要下入沖管與充填裝置對接，以便進行礫石充填作業，這就對空心橋塞的內通徑有要求限制，所以進行大通徑橋塞的研制。油井防砂失效后要進行工具的打撈，要求橋塞的可打撈性好。所以進行了可打撈式大通徑防砂用空心橋塞Y445-115的研究設計。該中橋塞在某灘海油田使用50口井，施工成功率100%。本文主要對該空心橋塞的結構、原理及現場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。這種油井類型在開采成本較高的海上油田和灘海油田大量應用。同時水平井相比直井而言，地應力的分布更加不均勻，這大大增加了油井出砂的概率。為了實現對水平井防砂，各油田一般采用水平井套管固井射孔打開油氣層，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接，然后進行礫石充填防砂，在油套環空形成擋砂屏障，阻擋地層砂進入井筒。

以前的空心橋塞內部結構復雜，且丟手后內通徑小，對沖管的尺寸造成了限制，導致礫石充填過程中砂漿排量不高，影響了防砂效果。原空心橋塞解封機構設計不夠合理，鎖環撐起高度不夠，在現場應用過程中，會出現解封剪釘剪斷后，卡瓦和膠筒不會彈的現象，造成油井大修。

通過對原空心橋塞進行優化設計，空心橋塞丟手后內通徑可達64mm，礫石充填過程中，最大排量可達3m3/min，能夠充分保證礫石充填效果。解封機構能夠保證鎖環與配套結構完全分離，膠筒和卡瓦完全回彈。能過滿足水平井礫石充填防砂完井的需求。

1 空心橋塞特點及技術參數

可打撈式大通徑防砂用空心橋塞Y445-115的基本設計思路是國內外諸多科研人員共同智慧的結晶。本設計在原有設計基礎上進行改進，使工具在安全可靠的前提下在結構上更加合理。充分保證工具在下井過程中順利，避免提前坐封，到達預定位置后能過順利坐封且坐掛牢固。解封時鎖環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 ①空心橋塞的上下接、中心管等受力較大的零件采用35CrMo高強度合金結構鋼制造。②空心橋塞設計有啟動剪釘，必須打壓到一定壓力橋塞才會運動坐封，避免了在下井過程中由于誤操作而產生提前坐封現象。③鎖緊轉裝置與鎖環配合，使鎖環只能單向移動，反向鎖緊。壓緊膠筒和卡瓦，防止回彈。④空心橋塞的解封設計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，下入專用撈茅，對扣后上提管柱即可實現解封。

(2)空心橋塞技術參數 空心橋塞總長度為：936mm，最大外徑：Φ115mm，丟手后內通徑為：Φ64mm，啟動壓力：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，適用套管內徑：121-124mm，適用井斜：0-90°。可懸掛尾管長度：≤2000m。

2 空心橋塞結構及工作原理

(1)空心橋塞結構 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，具體結構如圖1所示。

圖1 空心橋塞外部結構實物圖

(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，按照施工設計將管柱串依次下入到井中。②下放管柱：按照設計的速度下放管柱，到達水平段時適當降低速度。③坐封橋塞：到達預定位置后，大排量反循環洗井至進出口液體一致，投球，正打壓至4MPa，穩壓3min，繼續打壓至8Mp，啟動剪釘剪斷，活塞向下推動膠筒和卡瓦，壓力穩定后打壓至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。此時膠筒封隔住了油套環空上下空間，卡瓦咬住套管實現懸掛。④解封橋塞：防砂失效后，對井內橋塞進行打撈，下入專用打撈撈茅，入井過程中撈茅的打撈套要保持在短軌道上，到達橋塞頂部時，打撈套上的公扣與橋塞內部的母口對接，上提管柱剪斷剪釘，鎖環解除鎖緊，膠筒回彈，卡瓦收縮，實現空心橋塞解封，起出工具。

在空心橋塞的施工使用過程中，沒有復雜的數學計算，工具的性能和使用特點很快可以被現場作業人員熟悉。

3 現場應用效果分析

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120m，為油田的增產穩產起到了重要作用。

所以，對于需要防砂的油井，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選[J].價值工程,2015,10,34(378)：94-95．

[2]劉言理.老井防砂完井技術研究[J].化工管理,2015,9：85．