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環(huán)空壓力控制閥的應(yīng)用

2015-6-26　　閱讀(304)

塔河油田部分區(qū)塊屬于典型的稠油油藏，具有密度大、黏度高、流動性差的特點，據(jù)統(tǒng)計，地面原油黏度zui高達到18×104mPa?s（60℃）。稠油開采的關(guān)鍵是降低原油的黏度，改善原油的流動性。塔河工區(qū)多采用摻稀降黏的開采方式。
塔河稠油井完井生產(chǎn)管柱分為光管柱和帶封隔器的管柱2種。光管柱由于不存在封隔器，摻稀作業(yè)可以直接在喇叭口處進行；對于帶封隔器管柱，封隔器將環(huán)空上下隔開，為了滿足摻稀生產(chǎn)的要求，需在封隔器上部設(shè)計摻稀滑套，以確保摻稀通道的暢通。常規(guī)的滑套主要由外筒、芯軸（含密封件）、球座（含縮徑機構(gòu)）及2個流動通道（A通道和B通道）等組成。其中，A通道為連通油管與環(huán)空的閥孔；B通道為滑套內(nèi)通道，如圖1所示。

圖1 摻稀滑套結(jié)構(gòu)

    在入井時，A流道被芯軸上的密封機構(gòu)阻斷，B流道是暢通的，可以進行洗井、替漿等作業(yè)。待測試求產(chǎn)時，需投球打開A流道，從油管內(nèi)投入對應(yīng)尺寸的球，對油管進行正加壓，推動芯軸下行，露出A通道，油管與環(huán)空連通，即可進行摻稀作業(yè)；之后繼續(xù)對油管加壓直至打掉球座，使B流道重新暢通，地層產(chǎn)出稠油流動至A流道時與摻稀油混合，達到降低原油黏度的目的。
    對于漏失比較嚴(yán)重的稠油井，考慮井控的安全，通常停止鉆進直接進行測試求產(chǎn)。一方面測試管柱需要滿足摻稀的要求；另一方面如果測試效果不好，還需進行酸壓改造，測試管柱還需滿足酸壓的要求。常規(guī)的滑套存在縮徑機構(gòu)，對改造效果有一定的影響，為了克服這一不足，同時滿足摻稀生產(chǎn)和后期可能的酸壓施工要求，研制了環(huán)空壓力控制閥，并取得了良好的應(yīng)用效果。
    1 環(huán)空壓力控制閥
    1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
    環(huán)空壓力控制閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，由上接頭、O形密封圈、閥孔、剪切銷釘、外套筒、自鎖機構(gòu)、可移動閥體及下接頭等組成。

1—上接頭；2—O形密封圈；3—閥孔；4—剪切銷釘；
5—可移動閥體；6—外套筒；7—自鎖機構(gòu)；8—下接頭
圖2 環(huán)空壓力控制閥結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理
    環(huán)空壓力控制閥在入井時閥孔處于關(guān)閉狀態(tài)，此時油管與環(huán)空是不連通的。當(dāng)漏失井需要進行替漿作業(yè)或酸壓井需摻稀試油時，需要打開控制閥的閥孔，從環(huán)空進行加壓，壓力作用在可移動閥體的承壓端面上，承壓端面所承受的壓力可傳遞到剪切銷釘，當(dāng)承壓端面受到的壓力超過剪切銷釘?shù)募羟辛r，剪切銷釘斷脫，環(huán)空壓力推動可移動閥體向下移動，閥孔逐漸露出?？梢苿娱y體的外表面和自鎖機構(gòu)的內(nèi)表面均有棘齒，當(dāng)可移動閥體向下移動到表面棘齒與自鎖機構(gòu)的棘齒相互咬合時，閥孔*打開；同時由于自鎖結(jié)構(gòu)的作用，可移動閥體保持固定，油管與環(huán)空的流動通道形成。
    1.3 技術(shù)特點
    1）棘齒咬合牢固
    可移動閥體的外表面棘齒向上傾斜，自鎖結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面棘齒向下傾斜，二者咬合緊密，能夠有效地固定可移動閥體。
    2）剪切銷釘設(shè)計靈活
    具體可根據(jù)環(huán)空壓力控制閥的下深、壓井泥漿的密度以及封隔器坐封要求等，選擇合適數(shù)量的銷釘，以滿足施工的要求。
    1.4 主要技術(shù)參數(shù)
    塔河油田常用的環(huán)空壓力控制閥zui大外徑為Φ127mm，zui小內(nèi)徑為Φ61mm，總長0.78m，工作溫度150℃，適應(yīng)套管內(nèi)徑為Φ152～Φ168mm。
    1.5 適用范圍
    環(huán)空壓力控制閥具有環(huán)空壓力控制、內(nèi)通徑大的特點，結(jié)合塔河油田的實際工況，可用于以下作業(yè)中：
    1）壓井作業(yè)
    與常用壓井滑套類似，首先隨完井管柱入井，后期進行修井作業(yè)時，若井筒堵塞導(dǎo)致無法建立循環(huán)時，可對環(huán)空加壓打開閥孔，建立壓井循環(huán)通道。
    2）稠油摻稀
    塔河油田目前多將其應(yīng)用到摻稀作業(yè)中，在控制閥閥孔打開后即可實現(xiàn)稠油與摻稀油的混合，從而達到降黏的目的。
    2 現(xiàn)場應(yīng)用
    TH245CH井是塔河油田主體區(qū)1口稠油側(cè)鉆水平井，采用四開井身結(jié)構(gòu)。為了達到避水的目的，側(cè)鉆點上提，三開下入膨脹管固井完井，四開采用Φ120.65mm鉆頭進行裸眼完井。該井需要分層改造評價，測試求產(chǎn)需要摻稀。為了同時滿足酸壓和摻稀的需要，管柱中下入封隔器和環(huán)空壓力控制閥。
    2.1 管柱結(jié)構(gòu)
    該井酸壓完井管柱組合為：油管＋環(huán)空壓力控制閥＋套管封隔器＋油管＋水力錨＋裸眼封隔器＋球座＋篩管＋圓頭盲堵引鞋，其中套管封隔器和裸眼封隔器均為液壓封隔器，需投球；加壓坐封。如圖3。

圖3 TH245CH井結(jié)構(gòu)

    裸眼封隔器是為了封隔上部裸眼段，使壓裂液僅作用于下部儲層段；水力錨主要是起到錨定的作用，在酸壓施工時保護裸眼封隔器與油管；篩管與圓頭盲堵引鞋配合使用是為了接住打掉的球座，避免井下落物；套管封隔器的作用是在對環(huán)空進行加壓開啟環(huán)空壓力控制閥時保護下部膨脹管。
    2.2 施工步驟
    1）為了后期順利下入完井管柱，進行刮管、通井和模擬通井等井筒處理。
    2）拆井口、下入酸壓完井管柱、裝采油樹。
    3）替漿、洗井、坐封封隔器、驗封：連接好加壓管線之后，對管柱進行正加壓，逐級加壓5.0、8.0、11.0、14.0、17.0、20.0MPa，各穩(wěn)壓3min后泄壓至0，再次重復(fù)逐級正加壓1次，仍各穩(wěn)壓3min后泄壓至0，裸眼封隔器及套管封隔器*坐封；之后環(huán)空加壓15.0MPa，穩(wěn)壓15min無壓降，驗封合格，泄套壓至5.0MPa；然后再正加壓0～22.0MPa降至19MPa，表明坐封球座被擊落，此時環(huán)空壓力控制閥仍處于關(guān)閉狀態(tài)。
    4）酸壓施工：泵壓17.4～93.1MPa，套壓4.7～19.2MPa，排量0.5～5.9m3/min；共正注液體655m3，擠入地層總液量625m3；停泵20min測壓降，泵壓由17.4MPa降至17.0MPa，酸壓施工過程中封隔器坐封良好，有效地保護了環(huán)空。
    5）測試、求產(chǎn)：見稠油以后進行地面測試流程，先正擠1個油管容積的摻稀油入井，將稠油擠回地層，之后環(huán)空加壓打開控制閥：從環(huán)空依次加壓3.8、32.0、18.0、3.8MPa，壓力突降顯示控制閥打開，之后即可進行摻稀生產(chǎn)。
    2.3 工況分析
    1）環(huán)空壓力控制閥的內(nèi)徑為61mm，幾乎與Φ73.0mm（英寸）油管內(nèi)徑（62mm）相同，實現(xiàn)了管柱大通徑；zui高泵壓和zui大排量分別為93.1MPa和5.9m3/min，有利于酸壓施工。
    2）在封隔器坐封以后，驗封時環(huán)空加壓壓力為15MPa，環(huán)空壓力控制閥的閥孔開啟壓力為32MPa，壓力相差較大，有利于現(xiàn)場操作，封隔器與控制閥壓力設(shè)置互不干擾，均能正常工作。
    3 結(jié)論
    1）常規(guī)滑套內(nèi)部存在明顯的縮徑機構(gòu)，對酸壓施工的泵壓、排量等造成一定的限制，影響了儲層改造的效果。
    2）環(huán)空壓力控制閥采用環(huán)空加壓的方式，節(jié)省了投球、候球入座等的時間，避免了因誤投鋼球造成的中途開啟或球座多次加壓后密封不嚴(yán)的問題，可以取代壓井或摻稀滑套，用于塔河油田的壓井或稠油摻稀作業(yè)。
    3）環(huán)空壓力控制閥在TH245CH井的成功應(yīng)用，表明控制閥性能可靠，能夠滿足塔河稠油井酸壓和摻稀的作業(yè)要求。

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