不压井更换油气井主控阀技术.pdf

2 0 1 2年 第 4 1 卷 第 2期第 6 4页 石 油 矿 场 机 械 OI L F I ELD E QUI PME NT 文 章 编 号 1 O 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 2 0 2 0 0 6 4 0 4 不压 井更 换油气井 主控 阀技术 李光前 ， 张志 良， 张连胜 中国石油集团长城钻探工程 有限公司 工程技术研究 院 ， 辽宁 盘锦 1 2 4 0 1 0 摘 要 油 气 井的 主控 阀损 坏后 ， 通 常 需压 井更换 ， 会 造成 产层 污 染 ， 影 响 油 气 井 的产 量 。研 制 了 油管封 隔器 、 起 下 工具和 打捞 工具 ， 可在 不压 井 的情 况 下安 全 、 环 保 地 完 成 主控 阀的 更换 。介 绍 了 3种 工具 的 结构及 主控 阀的更 换 步骤 。 关键 词 油井 ； 控 制 阀 ； 不压 井作 业 ； 油管封 隔器 中图分 类号 TE 9 3 4 ． 9 文献 标识 码 A Te c h n o l o g y o f Ch a n g i ng t h e M a s t e r Va l v e wi t h o u t Ki l l i n g t h e W e l l LI Gu a ng q i a n， ZH ANG Zhi l i a ng， ZH ANG Li a n s he n g En gi n e e r i n g a n d Te c h n i c a l Ac a d e my o f GWDC， Pa n j i n 1 2 4 0 1 0， Ch i n a Ab s t r a c t I f t he m a s t e r v a l v e o f o i l o r g a s we l l he a d da ma g e d， ki l l i ng t he we l l f o r c ha n gi n g t he ma s t e r v a l v e i s n e c e s s a r y， a nd t hi s o p e r a t i o n wi l l po l l ut e t he f o r ma t i o n a nd de c r e a s e t he oi l a n d g a s pr o du c t i on r a t e ． So a s ui t o f t o o l s t o c ha n ge t he ma s t e r v a l v e wi t ho ut ki l l i n g t he we l l wa s d e v e l o pe d．Us i ng t he s e t o ol s ， we c a n c h a ng e t he m a s t e r v a l ve wi t ho ut ki l l i ng t he we l l a nd t h e o pe r a t i o n i s s a f e， e a s y a nd e c on omy ． Ke y wo r ds oi l we l l ； c ont r ol va l v e； s nub bi n g s e r v i c e； t ubi ng pa c ke r 采油 气 井 口主控 阀的橡 胶件 老 化或腐 蚀 导致 密封 失效 ， 造 成 外 泄 漏 ； 井 下 作 业 的加 砂 压 裂 对 阀 板 、 阀座的冲蚀_ ] ] ， 造成 内泄漏 。发生这 2种情况 将导致严重的安全事故 ， 需及时更换或维修井 口主 控 阀[ 3 ] 。 目前 是在 压 井 作 业 后 才 能 更 换 ， 存 在 4个 缺点 。 1 如 果井 内存 在 渗 漏 ， 则 无 法 采 用压 井 法进 行更 换 主控 阀作 业 ， 因 为压 井 更 换 主 控 阀 必须 是 在 压稳 状态 才 能进 行 。 2 压 井后 容 易 诱 发 气侵 ， 在 更 换 主控 阀作 业 过程 中可 能 发生 井 涌或井 喷 事故 。 3 压井液会对产层造成伤害 ， 导致油 气 产 量下降 ， 甚至造成孔隙堵塞而不能生产 。 4 更换 主 控 阀 作业 完 成 后 ， 替 喷排 液 作 业 工 艺复 杂 ， 且会 造成 严 重 的环境 污染 。 为 了在 不 压 井 情 况 下更 换 主 控 阀 ， 研 制 了油 管 封 隔器及 起 下 和 打捞 工 具 。新 的方 法 不 需 要 压 井 ， 只需 2 个 人 就可 以完 成施 工 ， 对产 层没 有 伤害 。 1 油管封 隔器 1 ． 1 结构 油 管 封 隔器 是 用 来 封住 油 管 内空 间 ， 保 证 更 换 主 控 阀作业 过 程 的安 全 性 。要 求 密 封 可靠 、 起 下 方 便 、 可 丢 可捞 、 操作 简便 。因此 ， 设 计 的油 管 封 隔 器 采 用液 压坐 封 ， 投球 加 压 丢 手 ， 投 球 加压 解 封 ， 结 构 如图 1 。再配合专用 的起下工具 ， 只需使用 1台小 型液压泵便可完成换 阀作业。 1 ． 2工作 原理 1 坐封将堵塞器下到油管 指定位置后 ， 从 油 管加 液压 ， 液体 经 过 紧固销 钉孔 进入 内 、 外 中心 管 收 稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 3 0 作 者简介 李 光前 1 9 7 9 ， 男 ， 河北乐亭人 ， 工程师 ， 2 0 0 2年毕业于西南石油 学院 ， 主要从 事采油新 工艺研 究 ， E ma i l l g q 2 t o m． c o rn。 第 4 1 卷第 2 期 李光前 ， 等 不压井更换油气井 主控 阀技 术 空 间 ， 作 用在 上 、 下 坐 封 活 塞上 。上 坐封 活 塞上 行 ， 将锚 爪挤 出并 牢 固卡 在油 管 内壁上 。下 坐封 活塞 下 行 ， 挤压 密封 胶筒 膨胀 变形 ， 密 封住 油管 空 间 。坐 封 球 座保 证 内 、 外 中心 管 中的液 压不 变 。 1 一上接头 ； 2 、 1 3 、 1 5 紧 固销钉 ； 3 、 1 1 剪切销钉 ； 4 一 打捞接头 ； 5 一丢手活塞 ； 6 一外 中心管 ； 7 内中心管 ； 8 一 锚爪 ； 9 弹簧 ； 1 O 一上坐封 活塞 ； 1 2 一解封活塞 ； 1 4 坐封球 座 ； 1 6 一坐封下活塞 ； 1 7 一 胶筒 ； 1 8 一下堵 头 图 1 油管封 隔器结构 2 丢 手投 直 径 5 mm 球 ， 球 落 在 丢手 活 塞 上 的球 座上 ， 加液 压 ， 剪 断 剪 切 销 钉 ， 丢 手 活塞 下 行 并 被 紧固销 钉挡 住 ， 上 提 上 接 头 ， 将 丢手 活 塞 、 上 接 头 和球 起 出 。 3 解 封下 入 打捞 工 具 后 ， 顺 时 针 旋转 打捞 工 具 ， 将 打捞 工 具 和 丢手 接 头 的 螺 纹旋 紧 。投 直径 1 0 mm 球 ， 球 坐 在 解 封 活 塞 的球 座上 。加 液 压 ， 剪 切 销 钉剪 断 ， 解 封 活 塞下 行 。停 泵 后 ， 内、 外 中心管 中 的液 压经 过剪 切销 钉 的孔卸 掉 ， 上 坐封 活塞 下行 ， 锚 爪在 弹簧 的 弹力下 收 回 ， 下 坐封活 塞上 行 ， 胶 筒恢 复 ， 完 成解 封 。 2 起 下工具和打捞工具 2 ． 1 结构 起 下 工 具也 设 计 成使 用 液 压操 作 ， 这 样 所 有 的 操 作都 用液 压来 实 现 ， 简化 了操 作 过 程 。起 下 工具 结 构如 图 2所示 。打 捞工 具结 构如 图 3 所 示 。 』 、 一 I ； 三 ， j I ， _ _ 1； 1上压帽 ； 2上加压孑 L ； 3 ～上连杆 ； 4外筒 ； 5活塞 ； 6 一下连杆 ； 7 下 加压 孔 ； 8 一 接箍 图 2起下工具结构 石油 矿场 机械 2 0 1 2年 2月 2 1 一 上接头螺纹 ； 2 一打捞接 头螺 纹 ； 3 密封槽 图 3 打捞工具结构 2 ． 2 工 作原 理 1 起下 工 具 下人 工 具 时 ， 将 堵 塞 器 与起 下 工 具 下连 杆螺 纹 对 接 上 紧 ， 将 起 下 工具 的接 箍 与 采 油 气 树最上部阀门的引出短接连接好 ， 将起下工 具 的上 、 下 加 压 孔 分 别 与 加 压 泵 连接 好 ， 如 图 4所 示 。下 入 工 具 时 ， 打 开 下 加 压 孔 ， 从 上 加 压 孔 加 液 压 ， 起 下 工具 的活塞 下行 ， 将 工具送 到 指定 位置 。起 工具 时 ， 上加 压孔 打 开 ， 从 下加 压孔 泵 入 液 压 ， 起 下 工具 的活塞 上行 ， 将 工具 起 出 。 1 2 3 4 1 一主控 阀门 ； 2 套 管大 四通 ； 3 一油层套管 ； 4 一油管 ； 5 一油 管封隔器 ； 6 一起下工具 ； 7 上 、 下加压孔 ； 8 一 引出短接 图 4 起 下工具和采油树连接示 意 2 打捞堵塞器将打捞工具与起下工具 的下 连杆连 接好 ， 通 过加 液压 送 到指定 位 置后 ， 顺 时针 旋 转起下工具 的上连杆 ， 将打捞工具与油管封隔器的 打捞接头螺纹对接 ， 同时打捞工具 的密封胶圈保证 打捞工 具 和堵 塞器 的连 接密 封 。 3 主控 阀更换步骤 1 首 先 确 定 采 油 气 树 最 上 部 阀 门是 否 完 好 ， 如 果最 上部 阀门损 坏 ， 必 须先 更换 最 上部 阀 门 。 2 将 油 管封 隔器 与起 下工 具连 接好 。 3 将 主 控 阀 门和 最 上 部 阀 门都关 闭 ， 然 后 将 起 下 工具 与最 上部 阀门 的引 出短接 连接 好 。 4 将起 下工 具上 、 下 加压 孔 和加压 泵 连接 好 。 5 打 开 主 控 阀 门 和 采 油 气 树 所 有 油 管 阀 门。 6 打开 起下 工 具 下 加 压 孔 ， 从 上 加 压 孑 L 泵 入 液压 ， 将 油 管 封 隔 器 下 至 油 管 挂 以下 并 避 开 油 管 接箍 。 7 从起 下工 具 上 连 杆 加 液 压 8 MP a ， 油 管封 隔器 坐封 完 毕 。 8 从起 下工 具 投直径 5 mm 球 ， 等 球 到位 后 ， 从起 下工 具上 连杆 加 液压 5 MP a 后 压 力 突然 降 低 ， 丢 手完 毕 。 9 拆 掉起 下工 具后 ， 更 换 主控 阀 门。 1 0 将 打捞 工具 与起 下 工具 下连 杆 连接好 。 1 1 将主控阀门和最上边阀门都关闭 ， 然后将 起 下工 具 与最上 部 阀 门的引 出短 接连 接好 。 1 2 将 起 下 工 具 上 、 下 加 压 孔 和 加 压 泵 连 接 好 。 1 3 打开 主控 阀门和采 油 气 树 所 有油 管 阀 门。 1 4 打 开起下 工具 下加 压 孔 ， 从 上 加压 孔泵 入 液压 ， 将 打捞 工具送 至堵塞 器 打捞接 头 处 。 1 5 顺 时针 旋转 起下 工具 上 连杆 ， 将 打捞 工具 和油 管封 隔器 打捞 接 头螺纹 对 接 。 1 6 从起下 工具投直 径 5 mm 球 ， 等球 到位 后 ， 从起下工具上连杆加液压 5 MP a后压力突然降 低 ， 解封完毕 。 1 7 打开起下工具上加压孔 ， 从下加压孔泵人 液压 ， 将油管封隔器起至最上部阀门以上 。 1 8 关 闭 主 控 阀 门 和 采 油 气 树 所 有 油 管 阀 门 。 1 9 拆 卸起 下工 具 。施 工完 毕 。 2 0 1 2年 第 4 1卷 第 2期第 6 7页 石 油 矿 场 机 械 OI L F I ELD E QUI P MENT 文 章 编 号 1 00 1 3 4 82 2 O1 2 02 0 06 7 - 0 4 连续油管技术在页岩气勘探开发中应用前景 吕选鹏 ， 周承富 ， 陈辉 ， 苟景峰 ， 肖德栋 中国石 油集 团渤海钻探工程公司 a ． 井 下技术服务分公司 ； b ． 第 三钻井分公司 ， 天津 3 0 0 2 8 3 摘要 页岩气存在 于盆地沉积层 中， 由于聚集机理特殊 ， 不能用常规方法开采 。连续油管技 术具有 许 多优 点 ， 已在钻 井、 压 裂 、 冲砂 等领 域得 到 应 用 。在 页岩 气 开采 中采 用连 续油 管技 术 ， 即 ， 欠平衡 钻 井 、 水平 井拖 动 酸化 、 压裂 等 ， 将使 这 些 能源 具有 开发 价 值 。 美 国的 开发 实践 也证 明 了该技 术 的 可行性 ， 我 国应加 强连 续油 管设备研 究及在 页岩 气勘 探 开发 中的应 用研 究。 关 键词 连 续 油管 ； 页岩 气 ； 欠平衡 钻 井 ； 井下作 业 中图分 类 号 TE 9 3 3 ． 8 文献 标识 码 A Co i l e d Tu b i n g Te c h no l o g y Pr o s p e c t i n Ex pl o r a t i o n a nd De v e l o pme n t o f S h a l e Ga s LV Xu a n p e n g ， ZHOU Ch e n g f u ， CHEN Hu i ， GOU J i n g f e n g ， XI AO De d o n g n ． Do wn h o l e Te c h n o l o gy S e r v i c e s C o mp a n y； b ． No ． 3 En gi n e e r i n g Co mp a n y， Bo h a i Dr i l l i n g Co mp a n y Li mi t e d， CNPC， Ti a n j i n 3 0 0 2 8 3 ， Ch i n a Ab s t r a c t Sha l e g a s p r e s e nt i n t h e ba s i n s e d i me n t s ， d ue t o a s p e c i a l ga t he r i ng me c ha ni s m c a n n o t be mi ne d by c on ve nt i o n a l me t h od s ． Co i l e d t ubi n g t e c hn ol o gy ha s ma ny a dv a n t a g e s ， i n d r i l l i n g， 4现场试验 该工 具 研 制成 功 后 ， 在 辽 河 油 田进 行 了 3口注 水井和 2口产气井 的现场试验 ， 数据如表 1 。 现场施工 由 2名采油工操作 ， 采用 1台试压泵 加液压 ， 成功率 1 0 0 ％， 平均更换时间 1 ． 5 h 。 表 1 5口井 现 场 试 验 数 据 5 结 论 1 研 制 出新 型 油 管 封 隔器 和 起 下 工 具 ， 开 发 出 1 套使用该工具进行不压井更换井 口主控阀的工 作 流程 。 2 油管 封 隔器 的坐 封 、 解 封 以及 起 下 均 采 用 加液压方法 ， 操作方便快捷， 安全 、 环保 、 省时、 省力 。 3 目前 ， 该技术只能进行不压井更换油管阀 门， 无法进行不压井更换套管阀门的操作 ， 以后重点 研究不压井更换套管阀门技术 。 4 该 技术 所需 设备 简单 ， 只需 要油 管封 隔器 、 起下工具、 打捞工具和 1台试压泵 ， 无需作业 队， 平 均更换阀门时 间 1 ． 5 h 。降低 了作业 成本， 对油气 层没有伤害， 应用前景广阔。 参 考文献 E 1 2 李智 ， 胥云 ， 王振铎 ， 等． 水力喷砂压裂工具 喷嘴磨 损分 析[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 1 1 2 5 2 8 ． E e l [ 3 ] E 4 ] 潘志勇 ， 刘文红 ， 宋生印 ， 等． 闸阀阀座变形原 因分 析及 改进 措施 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 8 4 9 5 2 ． 李长 忠， 马发明 ， 马俊 ， 等． 井 口主控 阀安全更换技术 [ J ] ． 钻采 工艺 ， 2 0 1 0 ， 3 3 1 1 0 8 1 0 9 ． 孙树强． 井下作业[ M] ． 北京 石油工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 2 8 作者 简介 吕选鹏 1 9 7 2 一 ， 男 ， 陕西咸 阳人 ， 高级工程师 ， 1 9 9 6年毕业于西南石油学 院采 油工程专业 ， 现从事 井下作业技术 研究 。