新型高溫高壓安全接頭的研制和應(yīng)用

王偉

摘 要：近年來，勘探對象越來越復(fù)雜，隱蔽油氣藏比例顯著提高，儲層厚度減薄，目的層不斷加深，油井深度、地層溫度及壓力的逐步增加，施工難度不斷增加，原地層測試施工中常用的VR安全接頭，在高溫高壓井測試中存在易損壞的問題。通過對VR安全接頭優(yōu)缺點的分析和改進(jìn)，研制了一種新型高溫高壓安全接頭，本文對其研制過程和應(yīng)用情況進(jìn)行了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：地層測試;高溫高壓;VR安全接頭;新型高溫高壓安全接頭

1 前言

VR安全接頭是地層測試中常用的一件工具，它是一種緊湊、右旋式安全接頭，帶有旁通、起下鉆時能旁通封隔器上、下方的流體，靠右旋和上提下放鉆桿可倒開安全接頭，以便最大限度地起出井內(nèi)工具。隨著測試目的層不斷加深，油井深度、地層溫度及壓力的逐步增加，VR安全接頭在地層測試施工中經(jīng)常出現(xiàn)刺漏損傷等問題，導(dǎo)致測試施工失敗。

2 VR安全接頭使用現(xiàn)狀

通過統(tǒng)計近2013-2017年VR安全接頭損壞情況，發(fā)現(xiàn)這種常用安全接頭一直存在著高溫高壓井施工易損壞的問題（見表1）。

3 VR安全接頭高溫高壓井易損壞原因分析

VR安全接頭在測試施工中主要起兩個作用，一是起旁通作用，二是起安全接頭作用。其主要密封配件密封皮碗安裝在其芯軸下部，下鉆過程中，芯軸處于拉伸狀態(tài)，密封皮碗位于密封位上部，待下鉆完畢后，坐封加壓時，在鉆壓的作用下，芯軸下移，密封皮碗進(jìn)入下部與其配套密封的下接頭內(nèi)，完成密封（圖1）。

VR安全接頭在測試管串中的位置處于測試閥之下，封隔器之上，在關(guān)井后，其密封皮碗位于下接頭之中，處在密封位置，高壓井的二次開井操作時，關(guān)井期間積蓄的壓力（F地）會遠(yuǎn)超過超過靜液柱壓力（F靜），當(dāng)鉆壓減少，關(guān)井期間積蓄的高壓無法迅速釋放壓力在管柱內(nèi)部，即F地>F靜，密封皮碗就會被地層壓力頂起，地層壓力迅速釋放到油套環(huán)空中。這個過程，高速沖出的地層液體極易刺傷橡膠制成的密封皮碗，而一旦有部分密封面被刺傷，整個橡膠密封面就會被迅速破壞，導(dǎo)致密封失效，測試失敗。

4 新型高溫高壓安全接頭的研制

針對VR安全接頭密封皮碗高溫易損傷問題，不在采用皮碗作為芯軸與金屬密封面之間的密封方式，而是采用的是橡膠密封環(huán)與精密金屬密封面配套方式，這里在原密封部位采用2道密封橡膠環(huán)，相當(dāng)于雙保險，無論那道密封環(huán)出了問題，都有另外的一道密封環(huán)起到同樣的密封作用，大大增強(qiáng)了可靠性。此外，密封環(huán)兩側(cè)可以使用支撐環(huán)保護(hù)，曝露在外側(cè)的面積較小，也增加了安全系數(shù)。針對VR安全接頭密封皮碗安裝在芯軸上，隨芯軸運(yùn)動下鉆過程中易損傷這個問題，改為橡膠密封環(huán)固定安裝在下接頭內(nèi)壁槽內(nèi)，不再安裝在芯軸上，避免了隨芯軸運(yùn)動導(dǎo)致?lián)p傷。

上部結(jié)構(gòu)仍采用VR安全接頭結(jié)構(gòu)以保持安全接頭作用。

5 新型高溫高壓安全接頭的應(yīng)用

加工完成后，在D11井投入使用，該井完鉆井深5193m，目的測試層預(yù)測為異常高壓儲層，地層壓力約為75MPa，壓力系數(shù)約1.50。

該井進(jìn)行測試后，實測地層壓力達(dá)68.25MPa，實測壓力系數(shù)1.35，取全取準(zhǔn)了全部測試資料，新型高溫高壓安全接頭首次使用正常，拆解后檢查保養(yǎng)，各密封配件完好，各密封面正常，取得了良好的使用效果。