SAGD雙管作業(yè)防噴器研制與應(yīng)用

摘要：近年來，遼河油田SAGD采油技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為保障油田穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要手段。但SAGD作業(yè)技術(shù)還不完善。由于SAGD井的特殊性，原有防噴器難以滿足高溫環(huán)境和雙管柱作業(yè)需要，井控風(fēng)險(xiǎn)高。為此，在借鑒已有防噴器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，開展SAGD井雙管作業(yè)防噴器研制。該防噴器采用液壓雙閘板結(jié)構(gòu)，由主殼體、側(cè)門、密封閘板總成、卡瓦總成、油缸、活塞、缸頭和鎖緊絲桿等零部件組成，遠(yuǎn)程控制，操作簡(jiǎn)便。研制成功后，經(jīng)過試驗(yàn)改進(jìn)，在SAGD作業(yè)井中推廣應(yīng)用，有效提高了井控安全水平。

關(guān)鍵詞：遼河油田;SAGD;雙管;修井作業(yè);防噴器

1 概述

近年來，SAGD采油技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，在遼河油田稠油開采中起到日益重要的作用。隨著SAGD井組的不斷增加，SAGD采油技術(shù)也日趨成熟。但受SAGD井特殊的井口環(huán)境和井身結(jié)構(gòu)影響，修井作業(yè)方面，仍有許多技術(shù)問題需要解決。特別是作業(yè)過程中，由于井口結(jié)構(gòu)復(fù)雜、井內(nèi)管柱配置特殊、井筒溫度較高、井底壓差變化較大、氣竄嚴(yán)重、井控技術(shù)相對(duì)落后，存在嚴(yán)重的隱患。因此，研究更先進(jìn)、更具有針對(duì)性的SAGD雙管作業(yè)防噴器勢(shì)在必行。

在借鑒已有防噴器原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合SAGD井雙管作業(yè)特點(diǎn)，考慮高溫環(huán)境的影響，開展SAGD雙管作業(yè)防噴器研制。該防噴器可滿足雙管柱懸掛、注蒸汽、采油井起下管柱作業(yè)對(duì)防噴器的特殊要求，能實(shí)現(xiàn)懸掛、鎖緊、全封三個(gè)功能。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

SAGD井雙管作業(yè)防噴器是由液壓控制的雙閘板防噴器。主要由主殼體、側(cè)門、密封閘板總成、卡瓦總成、油缸、活塞等零部件組成，具有承壓高、密封可靠、操作簡(jiǎn)便、開關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn)。該防噴器液壓油路為內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，可防止在安裝、運(yùn)輸及使用過程中受到碰撞。防噴器正面有兩組液壓油口，上組液壓油口有兩個(gè)負(fù)責(zé)全封閘板開關(guān)，下組液壓油口有三個(gè)負(fù)責(zé)卡瓦總成及鎖緊卡瓦的開關(guān)。

3 技術(shù)原理

3.1 開關(guān)工作原理

當(dāng)液控系統(tǒng)高壓油進(jìn)入左右液缸關(guān)閉腔時(shí)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)閘板總成或卡瓦總成向井口中心移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)封井或懸掛鎖緊管柱功能。當(dāng)液壓油進(jìn)入左右液缸開啟腔時(shí)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)后，又帶動(dòng)左右閘板總成或卡瓦總成向離開井口中心方向移動(dòng)，打開井口。閘板卡瓦總成開關(guān)由液控系統(tǒng)的換向閥控制，一般在3～8秒內(nèi)可完成一次開、關(guān)動(dòng)作。

3.2 上腔全封密封原理

上腔用于有效地封閉井口，有四處密封起作用，分別是：閘板頂密封與主殼體之間的密封、閘板前密封相互間的密封、主殼體與側(cè)門之間的密封、活塞桿與側(cè)門之間的密封。

閘板的密封作用由兩個(gè)方面產(chǎn)生。一是在液壓系統(tǒng)壓力的作用下，活塞推動(dòng)閘板前密封膠芯和頂密封膠芯擠壓變形，密封前部和頂部，形成初始密封;二是井內(nèi)存在壓力時(shí)，井壓可從閘板的通道進(jìn)入后部，推動(dòng)閘板前密封進(jìn)一步擠壓變形，同時(shí)井壓從下部推動(dòng)閘板上浮，貼緊主殼體上密封面，在井壓助封作用下形成可靠密封。

3.3 下腔卡瓦總成的懸掛和鎖緊原理

下層液缸為復(fù)合活塞，由內(nèi)側(cè)懸掛活塞和外側(cè)鎖緊活塞串聯(lián)而成，既可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)又可整體運(yùn)動(dòng)。內(nèi)側(cè)懸掛活塞可推動(dòng)卡瓦總成實(shí)現(xiàn)懸掛油管柱作用，外側(cè)鎖緊活塞可推動(dòng)鎖緊卡瓦片實(shí)現(xiàn)夾緊油管接箍。

當(dāng)液壓油從防噴器“懸掛關(guān)”油口進(jìn)入左右液缸關(guān)閉腔時(shí)，推動(dòng)內(nèi)、外側(cè)活塞整體運(yùn)動(dòng)，左右卡瓦總成合攏。下放管柱，卡瓦總成上的第一個(gè)管柱接箍座在卡瓦座上，實(shí)現(xiàn)“懸掛管柱功能”。在卡瓦總成關(guān)閉后，操作防噴器控制箱的“鎖緊”手柄，懸掛和鎖緊活塞之間的液壓油與液控箱的油箱連通，液壓油從“懸掛關(guān)”油口進(jìn)入左右液缸關(guān)閉腔，推動(dòng)外側(cè)鎖緊活塞單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，夾緊卡瓦片在鎖緊活塞推動(dòng)下夾緊油管接箍，實(shí)現(xiàn)“鎖緊接箍功能”。

4 技術(shù)參數(shù)

a）額定工作壓力：21MPa;

b）強(qiáng)度試驗(yàn)壓力：42MPa;

c）工作溫度：-29～220℃;

d）垂直通徑：φ186mm;

e）夾緊油管規(guī)格1.9"、2-3/8"、2-7/8"、3-1/2"、4-1/2";

f）油缸液控壓力：8.4～10.5 MPa;

g）防噴器外形尺寸：1520×380×650（長(zhǎng)×寬×高）mm;

h）整機(jī)重量：890kg。

5 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

a）內(nèi)置懸掛鎖緊卡瓦和全封閘板雙級(jí)機(jī)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)新穎、功能實(shí)用;

b）內(nèi)置液壓系統(tǒng)，布局合理，體積小，高度低;

c）防噴器密封膠件耐溫200℃以上，滿足SAGD井作業(yè)要求;

d）遠(yuǎn)程控制，安全性高;

e）操作簡(jiǎn)便，關(guān)井迅速。

6 搶噴操作程序

6.1 搶噴操作

出現(xiàn)井噴顯示后，按照《井控細(xì)則》規(guī)定的發(fā)、停、搶、關(guān)、關(guān)、看程序進(jìn)行關(guān)井。

其中，搶的程序可分為：搶提油管接箍至井口;關(guān)防噴器懸掛;下放油管;鎖緊油管接箍;卸扣上提油管。之后正常關(guān)全封、關(guān)套管閘門實(shí)現(xiàn)關(guān)井。

6.2 注意事項(xiàng)

a）防噴器在上井安裝前應(yīng)進(jìn)行密封試壓至工作壓力，合格后方可運(yùn)往井場(chǎng);

b）應(yīng)保證各法蘭聯(lián)接處的鋼圈槽及密封鋼圈清潔無損傷，鋼圈槽內(nèi)涂輕質(zhì)油;

c）上緊聯(lián)接螺栓要用力均勻，對(duì)角依次上緊;

d）防噴器下腔懸掛鎖緊卡瓦總成尺寸要和現(xiàn)場(chǎng)管柱相一致;

e）檢查液壓管線與開關(guān)狀態(tài);

f）突發(fā)狀態(tài)搶噴必須嚴(yán)格按程序操作。

7 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

SAGD雙管作業(yè)防噴器研制成功后，進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)和檢測(cè)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。先后在杜32-興H103Z（SAGD雙管注汽井）、杜84-館平14（SAGD檢泵井）等12口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安裝、試壓，并對(duì)φ114油管、φ89油管、φ73油管、φ62油管和φ48.3無接箍油管等五種管柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了懸掛、鎖緊、鎖緊后卸扣、卸扣后關(guān)閉全封閘板等試驗(yàn)，取得圓滿成功。經(jīng)過改進(jìn)完善，目前SAGD雙管作業(yè)防噴器年應(yīng)用40井次以上，有效保障了遼河油田SAGD井組修井作業(yè)過程中井控安全。

8 結(jié)論

SAGD雙管作業(yè)防噴器通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和不斷完善，對(duì)井控裝備水平的提升起到了很好的作用。規(guī)模應(yīng)用表明，該防噴器適合SAGD雙管作業(yè)井特點(diǎn)，可以有效地克服井口溫度高、管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜的井控難題。以此防噴器為依托，制定針對(duì)性的SAGD作業(yè)井控技術(shù)，完善井控制度，能夠有效預(yù)防SAGD作業(yè)過程中井控險(xiǎn)情的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱峰等. SAGD高溫修井作業(yè)探討[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2014（04）

[2]劉萬海. SAGD長(zhǎng)期注汽井作業(yè)技術(shù)研究[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2014（32）

[3]楊啟明. FPQ-178型鉆柱內(nèi)井下防噴器的設(shè)計(jì)研究[J]. 石油和化工設(shè)備. 2012（03）

作者簡(jiǎn)介：

張麗，女，1984年生，漢族，籍貫四川省內(nèi)江，2007年7月畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程系。井下作業(yè)工程師，現(xiàn)就職于遼河油田曙光采油廠科技科，從事技術(shù)研究和科技管理工作。