井下作业小修设备钻捞桥塞工艺技术探讨

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  [摘 要]随着油田进入开发后期,持续高产稳产压力增大,为了增储上产,前期桥塞所封的油层需要再次利用,此时面临老桥塞打捞的难题。为此,对可钻式桥塞和可捞式桥塞的技术原理及特点进行了探讨,为桥塞打捞提供参考。
  [关键词]井下小修作业;钻捞桥塞;技术原理
  中图分类号:TP944 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)42-0171-01
  前言
  油田开发的前期,为了对油层进行分层隔离,普遍使用桥塞封层技术。在油田开发后期,为了增储上产,早期封隔的油层需要再次利用。此时,由于老桥塞信息不完整,没有可靠的数据,加之桥塞长期埋在地层中,发生腐蚀等情况,给打捞工作带来一定的困难,针对这种情况,需要對井下小修作业钻捞桥塞工艺技术进行深入研究,以提高作业质量。
  1桥塞技术现状
  桥塞是在油田开发的前期,对油田进行分层隔离时使用的,钻捞桥塞都是 80 年代由美国引入的,我国各大油田在进行新技术研究时都加入了国产化的改造,像是胜利油田曾经使用过的 PN-5 型、PN-7 型井下设备,这是可钻式机械桥塞的国有化代表产品,其具有施工工序少、周期短、卡封位置准确的特点,所以在国内引起了不小的反响。虽然可钻式桥塞引进国内,但其发展的道路却并不平坦。主要原因是由于其质量的不统一,没有进行过大批量的、高水平的生产活动,市面上的产品质量参差不齐;产品过于单一,种类不齐全,产品还没有形成系列化。
  目前在可捞式桥塞的应用上,国内并没有彻底推广开,但部分油田已经研究生产出符合中国国情的产品。可捞式桥塞的可靠性交叉,一旦桥塞解封,处理起来比较麻烦;由于组织结构上的要求,桥塞的承受单项压差较大,反向压差小,不能满足双向密封的要求;但由于可捞式桥塞的结构组成较为复杂,对材质和耐热工艺的要求较高,从而导致了这一工艺在国内的操作的成本过高。
  2 可钻式桥式技术原理及特点
  2.1机械可钻式桥塞
  机械桥塞是可钻式桥塞中最常见的操作方式,将机械桥塞进行坐封方式的划分,可以分为液压坐封、电缆坐封、机械坐封和液压机械坐封,在实际的操作过程中,很多油田内的桥塞是完全可以通用的,而因为不同的情况,所以会有不同的坐封工具。
  (1)液压坐封桥塞
  液压坐封桥塞需要用到专业的操作工具,一般是采用油管或钻杆输送,加上地面泵车加压,利用专用液压坐封工具进行坐封操作。坐封工具采用二级活塞液缸结构,通过释放螺栓与桥塞联接。桥塞有多种结构可供选择,像是双锥体、双卡瓦卡紧结构/单密封胶筒带两端防突高压密封设计及内卡瓦自锁结构三种,需要根据实际的情况进行桥塞结构的选择。
  (2)电缆坐封桥塞
  电缆坐封桥塞需要利用电缆输送,在进行操作时需要先连接地面的供应电源,然后通过电缆传输足够的电力,电点火点燃坐封工具内的动力火药,从而使桥塞坐封并丢手。坐封工具是采用慢燃火药作为动力,二级液压传递,通过释放螺栓与桥塞联接,桥塞采用的结构同液压坐封相同,都是双锥体、双卡瓦卡紧结构、单密封胶筒带两端防突高压密封设计及内卡瓦自锁结构。
  (3)机械坐封桥塞
  机械坐封桥塞不需要泵车和电缆车给予外力,而是采用钻杆或油管输送,通过转动上提管柱进行坐封或丢手的操作。这样的操作方式简单便捷,不需外部的给力设备,所以这是众多操作方式中施工成本较低大。该类方式主要用于直井、稠油井、高压溢流和严重漏失层的封层。
  (4)液压机械坐封桥塞
  液压机械坐封桥塞采用油管或钻杆输送,地面泵车加压坐封,通过上提旋转管柱丢手,无需专用坐封工具,坐封液压力低。主要用于井深较浅的斜井、稠油井、高压溢流和漏失层的封层。
  2.2电缆倒灰塞
  电缆倒灰塞这项技术,需要用到水泥浆和电缆倒灰筒设备。具体步骤:首先将水泥浆搅拌均匀,然后再倒入设备中,利用电缆将水泥快速的打至原桥塞的顶部,主要运用的是冲击力和动力火药打开倒灰筒,将水泥倒在桥塞上,这样就容易和桥塞凝固在一起,形成复合型桥塞。一般一次可以注入3-5m 不等厚度的桥塞。这一类的桥塞,都用于超高温、高压的薄夹层封层。
  2.3 化学可钻式桥塞
  化学可钻式桥塞目前在国内实际应用并不多,仅仅是在研究阶段,并未大量投入使用,而在国外这一技术已经相对成熟,所以会在油田作业中看到。化学桥塞就是利用化学反应进行的桥塞的坐封,主要的操作方式是在井内预定封层位置顶替一种可以进行反应的化学材料,这种材料在遇水时会迅速的膨胀原体积的十几倍以上,并且凝固成塞,这样的固体可以承受较高的温度和压力,并且易于钻铣。
  2.4可钻式桥塞的特点
  可钻式桥塞的特点有:①结构简单,下放速度快,可用于电缆、机械或者液压坐封。②可坐封于各种规格之套管。③整体式卡瓦可避免中途坐封。④采用双卡瓦结构,齿向相反,实现桥塞的双向锁定,从而保持坐封负荷,压力变化亦可保证密封良好。⑤球墨铸件结构易钻除。⑥施工工序少、周期短、卡封位置准确、深度误差小于 1m,特别是封堵段较深、夹层很薄时更具有明显的优越性。
  3 可捞式桥塞技术原理及特点
  可捞式桥塞也叫做可取式桥塞,是油田用井下封堵或挤灰工具,一般出现在下井期间使用,在进行可捞式桥塞的使用时,需要借助住多的外力进行,例如拉断环、拉断棒等作用力。根据不同的坐封和解封方式,可捞式桥塞分为以下几种:
  3.1压缩式的可捞式桥塞
  压缩式可捞式桥塞不论是在坐封还是在解封中,都需要借助外力,像是坐封时需要借助电缆或者是管柱进行输送,再通过点引燃火药或进行液压的坐封;解封时则需要专业的打捞工具进行桥塞的解锁打捞。这一类的可捞式桥塞主要是用在分层试油、分层生产中的短期封堵以及分层的压裂酸化等。
  3.2膨胀式的可捞式桥塞
  膨胀式可捞式桥塞也适用于分层试油、分层压裂酸化以及分层生产,只是与压缩式不同,膨胀式的可捞式桥塞主要用于裸眼井、水平井、直井等结构较为简单的油井中。坐封过程是需要借助油管进行液压的输送,从而达到桥塞坐封的目的。膨胀式的可捞桥塞密封压差区间较大,主要是依靠密封井眼的内外径不同的配合,根据相关的实验统计,密封压差最大的数值可到37.5MPa。
  3.3金属可捞式桥塞
  金属可捞式桥塞运用的金属是一种易熔金属,利用这一属性,在下方至油管固定位置时,通过电缆或其他的高温措施,快速提高温度,使得金属融化,并填充环控或者是套管,等待金属冷凝后就可以和套管设备焊接在一起,从而完成作风的过程。在解封时也需要利用金属易熔的特点,利用电缆输送加热器设备,金属桥塞会随着温度的升高随之熔化。
  3.4电动坐封可捞式桥塞
  电动坐封可捞式桥塞利用固定的电源,将整个坐封的工具下方到油井固定位置,利用电力对下方的时间进行调控,最终达到桥塞坐封的效果。目前这一类的桥塞在国内还处于研究阶段,美国已经开始批量的生产和开发。
  3.5可捞式桥塞特点
  可捞式桥塞特点:①桥塞坐封力由张力棒控制,保证坐封安全可靠。②能可靠地座封在任何级别的套管内,可在斜井中安全使用,不易遇阻遇卡。③锁紧装置保护座封负荷,保证压力变化下仍可靠密封。④双道密封胶筒能可靠密封。⑤打捞头和平衡阀相配套容易解封。⑥由于非正常原因不能捞出时,可较方便地钻除。
  4 结束语
  持续的开采使得大庆油田石油资源储量减少,油田含水率增加。面对这种局面,大庆油田需要通过优化自身的技术,充分利用各种资源,井下作业小修设备钻捞桥塞工艺是利用资源最高效的方式之一。面对当前的情况可以看出,对小修设备钻捞桥塞工艺技术的研究已经迫在眉睫。
  参考文献
  [1]盛素锋,龙学贵,王晓飞,等. 井下作业小修设备钻捞桥塞工艺技术的研究[J].中国石油和化工标准与质量,2012,16:106.
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