1、2023年第5 2 卷第5 期第6 7 页开发应用。文章编号：1 0 0 1-34 8 2（2 0 2 3)0 5-0 0 6 7-0 5石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT2023,52(5):67-71分层开采井冲洗验封一体化管柱及关键工具研究郑灵芸1，丁德吉1，沈琼，张伦玮1（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津30 0 4 5 2；2.广东南油服务有限公司，广州5 1 0 0 30）摘要：在分层开采井的生产管柱下入之前，需要对油水井进行冲洗、封隔器验封作业，常规工艺是采用2 趟管柱，作业效率低。为了提高海上油田修井作业时效，降低作业成本，研发了冲洗验封一体化管柱
2、，实现冲砂、分层封隔器验功能，提高了作业时效，单井节约修井时间36 h。设计的滑套式开关冲洗工具结构简单，实现了中心管的零泄露，保障验封评价效果，其内通径冲洗流量达到2 0 0 0 m/d，有效保障洗井效果。现场试验表明，冲洗验封一体化管柱及关键工具的性能可靠，可以应用于分层采油井、注水井的完井和修井作业中。关键词：分层开采；冲洗；验封；一体化管柱中图分类号：TE935Research on Integrated Pipe String and Key Tools for FlushingZHENG Lingyunl,DING Deji,SHEN Qiong,ZHANG Lunweil(1.C
3、NOOC EnerTech-Drilling&Production Co.,Tianjin 300452,China;2.Guangdong Oil Service Co.,Ltd.,Guangzhou 510030,China)Abstract:Before the production string of the layered mining well is lowered,it is necessary toflush wells and inspect the sealing of the packers.The conventional process is to use two r
4、uns ofstring,which is inefficient.In order to improve the efficiency of offshore oil field workover opera-tions and reduce operating costs,an integrated flushing and sealing inspection string was devel-oped to achieve sand flushing and layered packer inspection functions,the operation efficiencywas
5、improved,and 36 hours of work overtime for a single well was saved.The sliding sleeveswitch flushing tool has a simple structure and achieves zero leakage of the central pipe,ensuringthe effectiveness of sealing inspection and evaluation.The internal flow rate of 2 o00 m/d en-sures effective well wa
6、shing.Field tests have shown that the integrated flush and seal column andkey tools are reliable and can be used in the completion and workover of stratified oil recovery andwater injection wells.Key words:separate layer recovery;flushing;sealing detection;integrated pipe string渤海的海上油田开发以大斜度井、水平井居多，
7、开发层数多，层间物性差异大，采用分层开采方式已文献标识码：Aand Sealing in Layered Mining Wellsdoi:10.3969/j.issn.1001-3482.2023.05.009经成为提高采收率和增储上产的必要手段。目前，渤海油田开发生产井和注水井次逐年增多，每年检收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 0论文来源：中海油能源发展股份有限公司科研项目“无缆智能注采产品关键技术研究及应用”（HFKJ-ZX-GJ-2022-01-02）。作者简介：郑灵芸（1 9 9 3-），女，工程师，硕士，2 0 1 8 年毕业于东北石油大学油气田开发工程专业，现从事海上油田采油注
8、水开发研究工作,E-mail:ex_。68泵次数和更换管柱次数也不断增加。渤海油田分层开采井大部分采用防砂封隔器与防砂筛管组合方式完井1-5 。海上油田油水井多采用先期防砂开采方式，在现有的油水井的分采分注及相关措施作业中，井下层间密封采用封隔器密封筒十插人密封配合的方式，一旦密封失效，分采分注及相关措施作业均无法正常实施。封隔器密封筒的可靠性决定着大部分油、水井能否正常分层生产，绝大部分分层开采管柱失效都是由于封隔器密封筒或者胶筒损坏引起的6-1 7。目前，海上油田更换管柱顺序为：起原井生产管柱下入冲洗管柱起钻下人验封管柱起钻下人新生产管柱。在修井或完井作业时，生产管柱下入前，需要下入冲洗管
9、柱，进行冲洗、探底，保障生产需求。为保障井下层间密封效果，均需要对井下防砂封隔器的密封筒进行验封，从而保障分层开发效果。常规作业时冲洗、验封分别下入一趟管柱，导致作业时效低。为提高海上油田修井作业时效，降低作业成本，研发了海上油田冲洗验封一体化管柱。将冲洗工具和验封工具集成在一趟管柱内，通过预定的步骤，实现了冲洗十验封功能。该工艺单井可节约作业时间36 h，极大地提高了作业效率。1油水井冲洗十验封作业流程目前，海上油田修井时，将原井管柱起出后，油井出砂会沉人井底。为保障井筒完整与疏通井筒，需要下人冲洗管柱，管柱组成为：油管十引鞋（如图1a所示）。管柱下人到防砂段后，井口进行正循环洗井，管柱逐步
10、下探直至洗井到人工井底，完成洗井工作。洗井完成后，起出冲洗管柱，下入验封管柱，管柱组成为：油管十验封定位密封十油管十验封插人密封十油管十圆堵。验封管柱下入到位后，定位密封与定位封隔器配合完成验封，如图1 b所示。首先，验证定位封隔器密封性能和定位封隔器上部管柱密封性能。通过油套环空加压，按照验封标准程序进行评价，完成顶部封隔器验封。定位密封验证完成后，上提管柱，验封插入密封分别与隔离封隔器密封筒配合，验证隔离封隔器密封筒的密封性，如图1c所示，由下至上，依次完成所有密封筒验封。验封完成后，起出验封管柱，完成验封流程，转入生产石油矿场机械管柱下入流程。定位封隔器I生产层1隔离封隔器1生产层2隔离
11、封隔器2I生产层3隔离封隔器3引鞋V人工井底a冲洗管柱验封油管定位封隔器验封定位密封骨隔离封隔器1隔离封隔器2验封插人密封、隔离封隔器3验封孔人工井底b定位封隔器验封管柱验封油管定位封隔器验封定位密封隔离封隔器1TTTTTIT隔离封隔器2验封插人密封、隔离封隔器3验封孔人工井底C隔离封隔器验封管柱图1 冲洗十验封管柱示意图验封插人密封与常规插入密封相比，设置有验2023年9 月冲洗油管I区区区区第5 2 卷第5 期封孔，验封孔在轴向位于插入密封的密封环中间位置，沟通中心通道与环空。验封时中心管压力通过验封孔传递到插人密封的密封环和封隔器密封筒组成的密闭中间，若压力不降低则说明插入密封与密封筒配
12、合良好，完成验封功能。2冲洗验封一体化管柱为降低作业时间，提高冲洗验封效率，在原两趟式作业的基础上，研发了冲洗验封一体化管柱。为实现冲洗和验封一趟完成，在配套工具方面做了很多探索。初期设计是一体化管柱中安装球座短节，冲洗作业时通过中心管过流，正向冲洗；验封时，向管柱中投球，通过球与球座的配合，完成中心管柱下端的密封，然后依次对定位封隔器密封筒、隔离封隔器密封筒验封1 2 1 6 。但是，在试验过程中发现，单纯依靠球与球座密封面的配合，很难实现完全的密封。这种情况下，如果验封时出现压降，无法准确获知是管柱中存在泄露点，还是球与球座密封处出现泄露。鉴于此，考虑用V型盘根实现管柱验封时的封堵功能。2
13、.1工艺原理冲洗验封一体化管柱主要由油管、验封定位密封、一体管柱式插人密封、滑套式开关冲洗工具、引鞋等组成，结构如图2 所示。滑套式开关冲洗工具在初始状态时处于打开状态，实现中心管过流，从而实现冲洗功能。冲洗完成后，通过投球、加压关闭中心通道，实现管柱验封功能。定位密封实现定位封隔器的验封功能，一体管柱式插入密封实现由下到上隔离封隔器的验封。验封油管定位封隔器验封定位密封隔离封隔器1隔离封隔器2区区体管柱式隔离封隔器3T冲洗滑套式开关工具人工井底图2 冲洗验封一体化管柱郑灵芸，等：分层开采井冲洗验封一体化管柱及关键工具研究区3滑套式开关冲洗工具/插人密封引鞋692.2作业步骤一体化管柱下人时，
14、由下到上分别连接引鞋、油管短接、滑套式开关冲洗工具、油管短接、一体管柱式插人密封、油管、验封定位密封、油管等。下人过程中，引鞋到达定位密封处开始进行中心管加压，冲洗，洗井液由中心管流经所有井下工具中心通道至引鞋处，进行洗井作业。逐步下探至人工井底，完成洗井作业。在探底处定位密封下入到位，通过井口投入剪切球，中心管打压，剪切球到位后，推动滑套式开关冲洗工具内的活塞并剪断销钉。活塞向下运动，通过活塞上下设置的V盘结构，将侧向过流通道关闭，实现中心管憨压。对油套环空加液压，验证定位封隔器密封效果。完成定位封隔器验封后，提高中心管注入压力至破裂盘的破裂压力，将一体管柱式插入密封破裂盘打开，实现插入密封
15、的验封功能，通过逐步上提，从下至上完成验封作业。冲洗验封一体化作业步骤为：井口按顺序连接工具下入冲洗验封一体化管柱管柱下入到冲砂位置井口正循环冲洗至井底井口投球井口加压关闭冲洗工具通道油套环空加压，验封定位封隔器井口加压至破裂盘破裂压力插入密封破裂盘打开上提管柱逐个对隔离封隔器验封。2.3技术参数冲洗验封一体化管柱利用1 趟管柱，完成了冲洗、验封功能。投球剪切压力小于插入密封破裂盘破裂压力，以1 2 0.6 5 mm（4.7 5 i n)防砂完井为例，洗井时工具内通径可以达到4 0 mm，最大冲洗过流量达到2 0 0 0 m/d,满足大排量洗井需求。2.4技术特点1）通过一体化管柱实现冲洗、验
16、封功能，提高修井时效。2）滑套式开关冲洗工具采用活塞结构，实现中心管的零泄露，从而保障验证封隔器的密封效果。3）开发的工具最大外径为1 1 6 mm，满足海上油田大部分1 2 0.6 5 mm（4.7 5 in）防砂完井管柱的尺寸要求，为工艺推广奠定基础。3.1结构及特点滑套式开关冲洗工具结构如图3所示，由内外两层结构组成，外层结构由上接头和下接头组成，上70下接头采用油管扣连接，实现了工具外部密封。上接头内部设置有活塞腔，内部设置有活塞结构，活塞石油矿场机械结构下部设置有过流通道与下堵头。2023年9 月11一上接头；2 一钢球；3一活塞；4 一下接头；5 一剪切销钉；6 一密封组件；7 一
17、密封压环；8 一过流通道；9 一下堵头。正常冲洗流程时，冲洗液由中心管通过活塞的内通道到达过流通道处，通过过流通道进入工具内外层组成环形空间内，最后通过下接头流出工具，进入引鞋，实现冲洗功能。冲洗完成后，井口投入钢球，钢球与活塞配合，实现中心通道的密封，继续加压，钢球推动活塞，将剪切销钉剪断，推动活塞向下移动，将过流通道关闭，从而使管柱中心通道关闭，实现了中心管憋压。该工具与常规球座对中心管密封相比，采用了活塞十V盘密封方式，实现了中心通道的零泄漏，从而为验封提供了基础条件。活塞上部设置有螺纹，作业完成后，在工具上部通过专用工具，或活塞螺纹连接，可以将活塞取出，进行密封元件的保养及剪切销钉的更
18、换，维保简单，方便。滑套式开关冲洗工具的主要特点：1）采用活塞十V盘密封方式，实现了中心管的零泄露，保障验封可靠性。2）外部采用油管螺纹直连方式，结构简单，密封可靠。3）活塞上部设置，便于配合维保工具，实现活塞动作，便于维保。3.2技术参数1）工具外径1 1 6 mm，适用于1 2 0.6 5 mm(4.75in)防砂完井管柱的冲洗作业。2）通过设置销钉数量与直径，可实现销钉剪断压力调整。3）工具长度9 8 4 mm，下入方便。4)工具最小内径4 0 mm，最大冲洗流量达到2 000 m/d。234567图3滑套式开关冲洗工具4应用实例冲洗验封一体化管柱研发成功后，在渤海油田A区块X1井中进行
19、了应用。下人冲洗验封一体化管柱，工具洗井工作正常。投球后，剪切销钉的断裂压力为8.2 MPa，一体管柱式插入密封破裂盘破裂压力为1 2.5 MPa。一趟管柱成功完成洗井和验封工作。与常规冲洗十验封管柱方案相比，节约修井时间约36 h，作业时效提高1 9%。5结论1）采用冲洗验封一体化管柱利用一趟管柱实现了冲洗、验封2 种作业，提高了作业时效，单井至少节约修井时间36 h。2）滑套式开关冲洗工具结构简单，实现了中心管的零泄露，保障验封效果评价，且内通径设计保障冲洗流量达到2 0 0 0 m/d,有效保障洗井效果。3）该工艺可以应用于分层采油井、注水井的完井、修井作业中，年作业量在4 0 0 井次
20、以上，应用前景广泛。参考文献：1李鹏伟，王建宁，姜燕，等.桥式同心分注井验封测调一体化工具研制及应用J.石油矿场机械，2 0 2 1，5 0(5):84-89.2赵勇，高国强，付路长，等.可验封管柱的研制与应用J.石油机械，2 0 0 7,35（8)：5 1-5 2.3蔡苗苗.注人井套管保护封隔器密封性判定技术J.油气井测试，2 0 2 1,30（6)：5 1-5 6.892023年第5 2 卷第5 期第7 1 页文章编号：1 0 0 1-34 8 2（2 0 2 3)0 5-0 0 7 1-0 6石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT2023,52(5):71-76注水井智能分注工具
21、新型流量测量技术研究宋兴良1 2，王敏1 2，周宇鹏1 2，王超1，佟音1 2，张伟超1 2（1.大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆1 6 34 5 3；2.黑龙江省油气藏增产增注重点试验室，黑龙江大庆1 6 34 5 3)摘要：智能分注技术能够实现分层注水井动态数据的连续监测、注水方案的实时调整，保证注水合格率。但是成本高，不能在多层精细分注井大规模应用。其中，电磁流量计在智能配水器中的成本占比约为38%，为降低成本而取消物理流量计，开展智能配水器新型流量测量技术研究。利用无量纲分析方法，构建智能配水器水嘴前后压差与流量和水嘴开度经验计算准测方程，通过室内试验获取方程的经验参数。
22、利用压力传感器监测注水井压力，将压差值代入方程并计算流量，实现注水并分层流量实时测量。室内试验结果表明，新型流量测量技术获得的计算流量值与标准流量值比较，相对误差小于1 2%。在智能分注工具中采用新型流量测量技术，不需要配置流量计，从而降低智能分注工具的成本，为智能分注技术的规模化应用提供技术支持。关键词：注水井；智能分注；流量测量中图分类号：TE934.102Research on a New Flow Measurement Method for Intelligent InjectionSONG Xingliang*2,WANG Min,ZHOU Yupeng.*,WANG Chaol-
23、2,TONG Yinl-?,ZHANG Weichaol.?4高高永华，陈钦伟，刘华伟，等.海上油田分层开采压力膨胀式插入密封技术J.石油钻采工艺，2 0 1 8，4 0（2)：205-209.5聂海光，王新河.油气田井下作业修井过程M.北京：石油工业出版社，2 0 0 2 2 4 2-2 4 9.6方志刚，刘颖，周波，等.分层注水井封隔器验封新技术研究与应用J.油气井测试，2 0 1 6,2 5（2）6 4-6 6.7毕福伟，于九政，刘延青，等.双密封套管保护封隔器的研制与应用J.石油机械，2 0 1 7，4 5（2）：9 3-9 5.8吴洪彪，付玉青，祖树平.分层注水井验封工艺技术及量化解
24、释新方法J.油气井测试，1 9 9 9，8（3）：1 8-2 0.9杜丙国.严重漏失井井筒清砂工艺的研究与应用J.钻采工艺,2 0 0 7,30(2)：7 9-8 2.1 0 朱彦武.连续冲砂工艺技术的开发与应用J.石油机文献标识码：ATools in Water Injection Wellsdoi:10.3969/j.issn.1001-3482.2023.05.010械,2 0 0 4,32(8):4 0-4 2.11范锡彦，于鑫，杨洪源，等.分层注水井分层流量及验封测试技术J.石油机械，2 0 0 7，35（1 0）：6 4-6 5.12江华，韦红术，张俊斌.双向洗井装置在恩平油田的应
25、用J.长江大学学报（自科版），2 0 1 8，1 5（1 3）：8 7-9 0.13张磊，潘豪，曹砚锋，等.海上疏松砂岩防砂方式优选及决策方法研究J.长江大学学报（自然科学版），2019,16(2):44-50.14Eddie G Bowen.A Quasi Intelligent Flow ControlDevice for Water InjectorsCJ.SPE170463-MS,2014.15李文涛，修海媚，巩永刚，等.冲洗验封一体化技术的研究与应用J.钻采工艺，2 0 1 8，4 1（1）：9 9-1 0 1.16王超.偏心分层注水井一体化验封测调工具研制.石油矿场机械，2 0 2 1,5 0（1）：7 3-7 6.收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 4基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“特高含水后期水驱高效精准挖潜技术研究与规模应用”(2016E0205)。作者简介：宋兴良（1 9 8 0-），男，黑龙江大庆人，高级工程师，主要从事水井分层注人技术研究，E-maildlts_wangmin2pet-,cn。
