新型高溫高壓安全接頭的研制和應(yīng)用

王偉

摘 要：近年來(lái)，勘探對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，隱蔽油氣藏比例顯著提高，儲(chǔ)層厚度減薄，目的層不斷加深，油井深度、地層溫度及壓力的逐步增加，施工難度不斷增加，原地層測(cè)試施工中常用的VR安全接頭，在高溫高壓井測(cè)試中存在易損壞的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)VR安全接頭優(yōu)缺點(diǎn)的分析和改進(jìn)，研制了一種新型高溫高壓安全接頭，本文對(duì)其研制過(guò)程和應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：地層測(cè)試;高溫高壓;VR安全接頭;新型高溫高壓安全接頭

1 前言

VR安全接頭是地層測(cè)試中常用的一件工具，它是一種緊湊、右旋式安全接頭，帶有旁通、起下鉆時(shí)能旁通封隔器上、下方的流體，靠右旋和上提下放鉆桿可倒開(kāi)安全接頭，以便最大限度地起出井內(nèi)工具。隨著測(cè)試目的層不斷加深，油井深度、地層溫度及壓力的逐步增加，VR安全接頭在地層測(cè)試施工中經(jīng)常出現(xiàn)刺漏損傷等問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)試施工失敗。

2 VR安全接頭使用現(xiàn)狀

通過(guò)統(tǒng)計(jì)近2013-2017年VR安全接頭損壞情況，發(fā)現(xiàn)這種常用安全接頭一直存在著高溫高壓井施工易損壞的問(wèn)題（見(jiàn)表1）。

3 VR安全接頭高溫高壓井易損壞原因分析

VR安全接頭在測(cè)試施工中主要起兩個(gè)作用，一是起旁通作用，二是起安全接頭作用。其主要密封配件密封皮碗安裝在其芯軸下部，下鉆過(guò)程中，芯軸處于拉伸狀態(tài)，密封皮碗位于密封位上部，待下鉆完畢后，坐封加壓時(shí)，在鉆壓的作用下，芯軸下移，密封皮碗進(jìn)入下部與其配套密封的下接頭內(nèi)，完成密封（圖1）。

VR安全接頭在測(cè)試管串中的位置處于測(cè)試閥之下，封隔器之上，在關(guān)井后，其密封皮碗位于下接頭之中，處在密封位置，高壓井的二次開(kāi)井操作時(shí)，關(guān)井期間積蓄的壓力（F地）會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)超過(guò)靜液柱壓力（F靜），當(dāng)鉆壓減少，關(guān)井期間積蓄的高壓無(wú)法迅速釋放壓力在管柱內(nèi)部，即F地>F靜，密封皮碗就會(huì)被地層壓力頂起，地層壓力迅速釋放到油套環(huán)空中。這個(gè)過(guò)程，高速?zèng)_出的地層液體極易刺傷橡膠制成的密封皮碗，而一旦有部分密封面被刺傷，整個(gè)橡膠密封面就會(huì)被迅速破壞，導(dǎo)致密封失效，測(cè)試失敗。

4 新型高溫高壓安全接頭的研制

針對(duì)VR安全接頭密封皮碗高溫易損傷問(wèn)題，不在采用皮碗作為芯軸與金屬密封面之間的密封方式，而是采用的是橡膠密封環(huán)與精密金屬密封面配套方式，這里在原密封部位采用2道密封橡膠環(huán)，相當(dāng)于雙保險(xiǎn)，無(wú)論那道密封環(huán)出了問(wèn)題，都有另外的一道密封環(huán)起到同樣的密封作用，大大增強(qiáng)了可靠性。此外，密封環(huán)兩側(cè)可以使用支撐環(huán)保護(hù)，曝露在外側(cè)的面積較小，也增加了安全系數(shù)。針對(duì)VR安全接頭密封皮碗安裝在芯軸上，隨芯軸運(yùn)動(dòng)下鉆過(guò)程中易損傷這個(gè)問(wèn)題，改為橡膠密封環(huán)固定安裝在下接頭內(nèi)壁槽內(nèi)，不再安裝在芯軸上，避免了隨芯軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致?lián)p傷。

上部結(jié)構(gòu)仍采用VR安全接頭結(jié)構(gòu)以保持安全接頭作用。

5 新型高溫高壓安全接頭的應(yīng)用

加工完成后，在D11井投入使用，該井完鉆井深5193m，目的測(cè)試層預(yù)測(cè)為異常高壓儲(chǔ)層，地層壓力約為75MPa，壓力系數(shù)約1.50。

該井進(jìn)行測(cè)試后，實(shí)測(cè)地層壓力達(dá)68.25MPa，實(shí)測(cè)壓力系數(shù)1.35，取全取準(zhǔn)了全部測(cè)試資料，新型高溫高壓安全接頭首次使用正常，拆解后檢查保養(yǎng)，各密封配件完好，各密封面正常，取得了良好的使用效果。