連續(xù)油管負(fù)壓打撈管柱研制

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(新疆油田公司，新疆 克拉瑪依 834000)

水力壓裂技術(shù)能夠有效地使油水井達(dá)到增產(chǎn)增注的效果,在開(kāi)發(fā)低滲透油田中起到了重要作用[1]。通過(guò)廣泛實(shí)施水力壓裂技術(shù)，優(yōu)化了井底周邊的滲流條件，提高了產(chǎn)油率[2]。投球分層壓裂工藝是一種逐步成熟的水力壓裂工藝，特別適用于改造層段多、層間距離短的井[3]，其施工完畢后，井內(nèi)會(huì)留有球類落物，若不能及時(shí)將其撈出，將會(huì)嚴(yán)重影響油氣井生產(chǎn)。目前的井下打撈工具大致有管類落物打撈類、桿類落物打撈類、繩類落物打撈類、井下儀器打撈類和小件落物打撈類5類，前4類工具明顯不能被用來(lái)打撈球類落物[4-6]，在以往的施工中，習(xí)慣用一把抓、反循環(huán)打撈器等小件落物打撈類工具打撈，但效果不理想。因此，研制出一套專門針對(duì)球類落物的連續(xù)油管負(fù)壓打撈管柱。

1 結(jié)構(gòu)組成

連續(xù)油管負(fù)壓式打撈裝置自上到下依次由上接頭、密封圈、壓蓋、分流器、上筒體、雙向流道、尾管和閘板等組成，如圖1所示。分流器側(cè)面開(kāi)有小孔，內(nèi)部裝有閥球，上筒體留有和軸線呈45°角的斜孔，外側(cè)留有側(cè)孔，中心處留有中心孔(打撈籃)。尾管下端設(shè)計(jì)有和軸線并行的側(cè)孔，并留有和軸線呈45°角的斜孔。

1—上接頭；2—密封圈；3—壓蓋；4—分流器；5—鋼球；6—密封圈；7—上筒體；8—雙向流道；9—尾管；10—閘板。

2 工作原理

負(fù)壓式打撈裝置原理如圖2所示，當(dāng)液體由連續(xù)油管進(jìn)入負(fù)壓打撈管柱時(shí)， 按箭頭所指方向由上接頭進(jìn)入，由于上接頭內(nèi)裝有單流閥，液體只能通過(guò)筒體側(cè)孔組成的流道向下流入，經(jīng)尾管上斜孔和平行于軸線的孔流出，此時(shí)液體對(duì)井底產(chǎn)生擾動(dòng)作用，使得井底的樹(shù)脂球被帶動(dòng)起來(lái)。尾管上的閘板在液體的反作用力下打開(kāi)，產(chǎn)生了一個(gè)流道，流體由中心流道一直往上走，由上筒體的3個(gè)側(cè)孔流出，形成水簾效應(yīng)，由于液流速度高，使液柱周圍壓力降低，造成負(fù)壓[7]。井底的樹(shù)脂球由尾管處被吸入，在上部單流閥及分流器的作用下，會(huì)被吸附在中心孔(打撈籃)頂部。當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備停止泵注液體后，泵壓下降為0時(shí)，閘板在回位彈簧的作用下迅速關(guān)閉，落魚(yú)被封閉在中心孔內(nèi)。負(fù)壓式打撈裝置三維仿真如圖3、實(shí)物如圖4所示。

圖2 負(fù)壓式打撈裝置原理示意

圖3 負(fù)壓式打撈裝置三維仿真

圖4 負(fù)壓式打撈裝置實(shí)物

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 直井入井試驗(yàn)

試驗(yàn)井井深200 m，套管規(guī)格為?124.26 mm，下入?88.9 mm油管尾帶死堵60 m。利用連續(xù)油管帶負(fù)壓打撈管柱對(duì)?19 mm樹(shù)脂球進(jìn)行打撈試驗(yàn)，打撈深度為60 m，共進(jìn)行9次打撈試驗(yàn)，使用連續(xù)油管車、700型水泥車、罐車、吊車等各1部進(jìn)行配合作業(yè)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖5，打撈出的樹(shù)脂球如圖6。

表1 直井入井試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖5 直井試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)工具串

圖6 打撈出的樹(shù)脂球

由試驗(yàn)結(jié)果繪制直井撈獲率與排量關(guān)系散點(diǎn)圖(4級(jí)工具)如圖7。直井撈獲率與入井工具級(jí)數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖(排量350 L/min)如圖8。

圖7 直井撈獲率與排量關(guān)系散點(diǎn)圖

3.2 水平段模擬試驗(yàn)

由于水平井井身結(jié)構(gòu)特殊，其打撈難度相對(duì)較大[8]。利用88.9 mm(3英寸)油管平放固定模擬水平井井筒，利用連續(xù)油管帶負(fù)壓打撈管柱對(duì)?19 mm樹(shù)脂球進(jìn)行打撈，打撈工具探入一定深度與油管相對(duì)固定，起泵打撈約3 min，前后試驗(yàn)9次，結(jié)果如表2所示。水平井打撈管柱零部件分解如圖9，水平井打撈試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖10 。

圖8 直井撈獲率與入井工具級(jí)數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖

表2 水平段模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖9 水平井打撈管柱零部件

圖10 水平井打撈試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

由試驗(yàn)結(jié)果繪制水平井撈獲率與排量關(guān)系散點(diǎn)圖(4級(jí)工具)如圖11。水平井撈獲率與入井工具級(jí)數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖(排量250 L/min)如圖12。

圖11 水平井撈獲率與排量關(guān)系散點(diǎn)圖

圖12 水平井撈獲率與入井工具級(jí)數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在直井入井試驗(yàn)中，撈獲率86.54%～100%，說(shuō)明本裝置對(duì)樹(shù)脂球的打撈具有很好的效果；打撈泵注時(shí)間較短，說(shuō)明打撈效率較高；在允許的排量范圍內(nèi)，排量越大，撈獲率越高；在設(shè)備理論可容納撈球數(shù)不少于井內(nèi)落球數(shù)時(shí)，工具級(jí)數(shù)越少，撈獲率越高。

水平井模擬試驗(yàn)中，撈獲率84.61%～96.15%，數(shù)據(jù)略遜于直井入井試驗(yàn)，原因是在直井試驗(yàn)中，管柱活動(dòng)較多，液流對(duì)樹(shù)脂球的沖擊作用明顯，其更容易被吸附到中心孔(打撈藍(lán))中；在水平井模擬試驗(yàn)中，由于條件限制，連續(xù)油管和88.9 mm油管之間相對(duì)比較固定，液體流動(dòng)形式單一，影響打撈效果。在實(shí)際施工中，要盡量多活動(dòng)管柱，以取得最佳打撈效果。

4 結(jié)論

1) 連續(xù)油管負(fù)壓打撈管柱可為直井、水平井中球類落物打撈提供有效解決方案。

2) 連續(xù)油管負(fù)壓打撈管柱具有施工周期短、耐用性高等優(yōu)勢(shì)。

3) 中高排量、工具級(jí)數(shù)適中、管柱活動(dòng)靈活，有利于連續(xù)油管負(fù)壓打撈管柱發(fā)揮最佳打撈效果。