李小猛，丁慶新，晁圣棋，鄒明華，趙仲浩，馬喜超

(1.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249；2.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)分公司 鉆采工程研究院，天津 300459)

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Y441型過電纜封隔器研制

李小猛1，丁慶新1，晁圣棋2，鄒明華2，趙仲浩2，馬喜超2

(1.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249；2.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)分公司 鉆采工程研究院，天津 300459)

摘要：為實現(xiàn)海上油田水平井穩(wěn)油控水工藝，研制了Y441型過電纜封隔器。該封隔器過流通道采用偏心設(shè)計，為過電纜孔道提供了足夠的空間。封隔器設(shè)計有防中途坐封、上提管柱解封結(jié)構(gòu)，具有坐封密封可靠、過流通道大、過電纜便捷和打撈方便等優(yōu)點。室內(nèi)試驗結(jié)果表明：該封隔器電纜穿越性能良好，坐封、密封、懸掛及解封性能均滿足工作要求，是一種新型水平井智能卡堵水作業(yè)工具。

關(guān)鍵詞：封隔器；篩管完井；海上油田；穩(wěn)油控水

海上油田水平井開發(fā)中后期，綜合含水率一般超過40%，主力油層含水率更高。為解決水平井的找水、堵水問題，開展了“水平井穩(wěn)油控水工藝”技術(shù)研究，過電纜封隔器作為該工藝的關(guān)鍵工具，不僅要具備常規(guī)封隔器的封堵坐卡功能，同時還要提供測壓管線的穿越通道，與排氣閥配合實現(xiàn)油套環(huán)空的安全控制[1-4]。

常規(guī)過電纜封隔器通常存在以下問題：①封隔器內(nèi)部過流截面小，影響產(chǎn)量；②坐封壓力同時作用于卡瓦和解封剪釘，壓差較大時可能造成封隔器提前解封；③無步進鎖緊機構(gòu)，上提管柱解封時，卡瓦存在二次坐封的風(fēng)險。

1結(jié)構(gòu)

Y441型懸掛過電纜封隔器主要由坐封、解封、密封、鎖緊和錨定等部分組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1)坐封部分。主要由上密封件座、外心管和擋環(huán)組成。

2)解封部分。由解封中心管、解封擋環(huán)、解封鎖環(huán)、變位套和定位套組成。

3)密封部分。由封隔件、隔環(huán)和下膠筒座組成。

4)鎖緊部分。由鎖套、鎖環(huán)座、坐封鎖環(huán)和解封鎖環(huán)組成。錨定部分由上下錐體、卡瓦組成。

5)過電纜部分。封隔器過流通道采用偏心設(shè)計，為過電纜孔道提供了足夠的空間，實現(xiàn)了過電纜孔道電纜通過的便捷性，同時大過流通道保證了油井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

1—上接頭；2—鎖套；3—定位套；4—鎖環(huán)座；5—上中心管；6—變位套；7—外缸套；8—中間接頭；9—解鎖活塞；10—下中心管；11—上膠筒座；12—外心管；13—膠筒；14—下膠筒座；15—擋環(huán)；16—上錐體；17—卡瓦；18—卡瓦套；19—下錐體；20—下接頭。

2工作原理

1)坐封。坐封時，液壓力經(jīng)下中心管、解封中心管作用于解鎖活塞，剪斷啟動剪釘，解鎖活塞上行釋放鎖塊，推動錨定機構(gòu)徑向擴張，撐開卡瓦，卡瓦牙嵌入套管內(nèi)壁。繼續(xù)加壓，擋環(huán)剪斷坐封剪釘并壓縮膠筒，封隔油套環(huán)空完成坐封。

2)解封。上提解封中心管，定位套剪斷解封剪釘，釋放變位套，坐封鎖緊螺紋失效，膠筒回彈，卡瓦脫離套管壁，完成封隔器解封。

3技術(shù)特點

1)采用偏心方式設(shè)計，保證了電纜經(jīng)過孔道的便捷性，大過流通道同時確保了產(chǎn)量。

2)獨立的解封機構(gòu)，使上提管柱解封力不直接作用于錨定機構(gòu)及下部管柱，解封載荷無疊加。

3)坐封部分通過剪釘實現(xiàn)定壓啟動，可有效防止中途坐封。特殊螺紋鎖緊機構(gòu)可避免卡瓦和膠筒回彈，保證坐封與密封的可靠性。

4)特殊螺紋解封鎖緊機構(gòu)步進鎖緊，防止管柱竄動再次坐封，有效地保障了封隔器解封的可靠性。

4主要技術(shù)參數(shù)

剛體最大外徑

?210mm

剛體最小通徑

?62mm

坐封啟動壓力

8～10MPa

坐封壓力

12～15MPa

懸掛載荷

400kN

解封力

≤230kN

密封壓差

≤15MPa

適用套管

?220.5～?226.6mm

5室內(nèi)試驗

為檢驗Y441型過電纜封隔器的各項性能，依據(jù)封隔器在井下的實際工況設(shè)計試驗方案、試驗工裝以及試驗流程。

1)試驗前，檢查封隔器各零部件的尺寸結(jié)構(gòu)、公差等是否達到設(shè)計要求。在不安裝膠筒的情況下組裝、拆卸工具一次，保證機械動作正常。將裝配的封隔器上接頭與試驗工裝的坐封上接頭連接，絲堵與封隔器的下接頭相連，放入244.5mm套管試壓短節(jié)內(nèi)。Y441-210型封隔器如圖2 。

圖2　Y441-210型封隔器

2)電纜穿越模擬試驗。將6.35mm(0.25英寸)液控管線代替電纜模擬穿越封隔器，驗證封隔器過電纜性能。

3)封隔器坐封試驗。連接試驗工裝，套管內(nèi)注油并加熱，待封隔器內(nèi)外溫度升至150 ℃后，中心管加壓至7.5MPa，啟動剪釘剪斷，封隔器開始坐封。壓力升至10.7MPa，坐封剪釘剪斷，繼續(xù)加壓至15MPa，穩(wěn)壓使封隔器順利坐封，測量坐封距離為125mm，如圖3。滿足設(shè)計要求。

4)封隔器驗封試驗。封隔器坐封后，卸掉中心管壓力，分別對封隔器上、下環(huán)空加壓至25MPa，穩(wěn)壓15min，未出現(xiàn)壓降泄漏現(xiàn)象，表明封隔器承壓密封性能可靠。

圖3　封隔器中心管壓力曲線

5)解封試驗。卸掉套管環(huán)空壓力并排空液壓油，拆除壓帽工裝，上提封隔器中心管，觀察封隔器解封力為219.05kN，如圖4。表明封隔器可順利解封。

圖4　封隔器解封拉力

6)將封隔器從試驗工裝中取出，膠筒恢復(fù)較好且基本無刮傷，卡瓦回收狀態(tài)較好，各金屬零部件無變形和損壞。

6結(jié)論

1)為實現(xiàn)海上油田水平井穩(wěn)油控水工藝，研制了Y441型過電纜封隔器。該工具在懸掛尾管串、油水井卡堵水與防砂作業(yè)時，可提供電纜穿越通道，與無桿泵配合實現(xiàn)同井注采工藝。

2)該封隔器在244.5mm的套管井中能夠有效避免因大面積受力造成下井時的中途坐封、工作時的意外解封、起出時的再次坐封等安全隱患，保證了其在實際工況中的安全性。

3)室內(nèi)試驗表明：該封隔器電纜穿越性能良好，坐封、密封、懸掛及解封性能均滿足工作要求，是一種新型水平井智能卡堵水作業(yè)工具，具有較好的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]張玉榮.國內(nèi)分層注水技術(shù)新進展及發(fā)展趨勢[J].石油鉆采工藝，2011，33(2)：102-107.

[2]劉鵬.大通徑高強度過電纜封隔器的研制與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2014，36(3)：126-128.

[3]趙仲浩.海上油田用Y445-210型丟手懸掛封隔器研制[J].石油礦場機械，2014，43(10)：70-72.

[4]駱永亮.長慶油田深井細分注水工藝及工具研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2013.

DevelopmentandTestofY441Cable-throughPacker

LIXiaomeng1，DINGQingxin1，CHAOShengqi2，ZOUMinghua2，ZHAOZhonghao2，MAXichao2

(1.China University of Petroleum (Beijing)，Beijing 102249，China；2.Research Institute of Drilling and Production Engineering，CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300459，China)

Abstract：In this paper the Y441 cable-through packer was developed to meet the stabilizing oil production and controlling water cut of high-inclination well in offshore oilfield.To provide adequate space for incoming cables the packer has devised off-centering channel.It can prevent the midway setting and being released by lifting up the string.It has such advantages as simple setting，reliable sealing，convenient fishing and over-voltage.The test results show that the packer has good performance of over-voltage.Both sealing and suspension properties can meet the work requirements.It is a new water plugging instrument for the horizontal wells.Keywords：packer；screen completion；offshore oilfield；stabilizing oil production and controlling water

文章編號：1001-3482(2016)06-0104-03

收稿日期：2015-12-21

基金項目：中國海洋石油總公司技術(shù)發(fā)展項目“水平井篩管完井穩(wěn)油控水工藝技術(shù)研究”(NFGC 2014-05)

作者簡介：李小猛(1987-)，男，碩士研究生，研究方向為井下工具開發(fā)及設(shè)計，E-mail：meng1092929198@163.com。

中圖分類號：TE952

文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.06.024