淺談管外封隔器在渤海油田的應用

1、<p>　　淺談管外封隔器在渤海油田的應用</p><p>　　摘 要：裸眼完井方式在渤海油田得到廣泛成功應用，管外封隔器（ECP）封隔技術(shù)在裸眼完井過程中發(fā)揮著其重要作用。本文針對Baker公司管外封隔器在渤海油田的應用做了分析描述，提出了對管外封隔器封隔技術(shù)改進的幾點建議，對于今后裸眼完井使用管外封隔器技術(shù)有一定借鑒意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：管外封隔器 原理 應用

2、 改進 </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　完井作業(yè)在油氣田開發(fā)過程中占有舉足輕重的作用，裸眼完井作業(yè)在最近幾年也得到了很大的改進并獲得了重大應用，在裸眼井中使用管外封隔器已經(jīng)被人們證實具有可行性并得到了廣泛的應用，使用并改進現(xiàn)有的管外封隔器對于裸眼完井來說具有重大意義。 </p><p>　　本文分析了Bak

3、er公司管外封隔器的結(jié)構(gòu)、原理以及座封過程，并且介紹了Baker管外封隔器在渤海油田的應用過程以及效果。為了使管外封隔器在裸眼完井作業(yè)中起到更大和更加明顯的作用，本文詳細描述了三家公司的管外封隔器，并且提出了自己的改進意見，相信在大家的共同努力下，一種全新，有效的管外封隔器會得到廣泛應用。 </p><p>　　二、管外封隔器原理 </p><p>　　1.管外封隔器的作用 </p&

4、gt;<p>　　1.1在井筒的兩層之間作為一個主要的或者備用的隔離密封。 </p><p>　　1.2管外封隔器通過封鎖氣和流體（油或水）的運移來保護水泥通道不受損壞，并且可以在不受干擾的情況下注水泥。 </p><p>　　1.3保護敏感地層。（敏感地層被水泥隔離并且受到保護） </p><p>　　1.4可以對井的深一層進行注水泥并不損壞上面各層

5、，也可以對深層進行分級注水泥并保持上面各層依然是長圓水泥柱。 </p><p>　　1.5能夠在井內(nèi)居中保證水泥在套管周圍均勻分布。 </p><p>　　2. Baker 管外封隔器的結(jié)構(gòu) </p><p><b>　　2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　在封隔器的內(nèi)部有兩個長為Φ38.1mm直徑為Φ22.2

6、mm的塑料切斷桿。這兩個切斷桿通過密封住膨脹通道防止封隔器提前膨脹。如果注水泥來膨脹，那么通過水泥刮擦堵頭可以切斷這兩個桿。如果注泥漿液來膨脹，那么在管外封隔器下入之前就應該用木棍或木板（直徑或?qū)挾刃∮谄鋬?nèi)徑）來切斷這兩個桿。 </p><p>　　在封隔器內(nèi)部有4個標準的閥：剪切閥（Shear Valve），李氏單流閥（Lee Check Valve），單流閥（Check Valve），膨脹控制閥（Inflat

7、ion Control Valve）。 </p><p>　　剪切閥（Shear Valve）：剪切閥和切斷桿在一起，防止ECP提前膨脹。當盲管內(nèi)壓力達到打開膨脹通道時，剪切閥通過剪切金屬絲（黃銅）來打開。當ECP膨脹結(jié)束并且盲管內(nèi)壓力泄掉后，剪切閥回到正常位置并且密封住ECP內(nèi)的壓力。剪切閥可以通過增大盲管內(nèi)的壓力再次打開。 </p><p>　　李氏單流閥（Lee Check Valv

8、e）：在下入過程中，李氏單流閥可以保證4個閥的壓力平衡。李氏單流閥通過彈簧的彈力來關(guān)閉。它通過環(huán)空壓力來打開，環(huán)空壓力可以平衡剪切閥上“O”型密封圈的壓力從而解除剪切閥和單流閥之間的空氣圈閉壓力。 </p><p>　　單流閥（Check Valve）：單流閥也是通過彈簧的彈力來關(guān)閉。它通過盲管內(nèi)的壓力打開從而泥漿液從盲管流進膨脹袋，然后將里面的壓力圈閉住。 </p><p>　　膨脹控制

9、閥（Inflation Control Valve）：當膨脹袋內(nèi)的壓力達到預定值時，膨脹控制閥會封鎖膨脹通道從而限制了膨脹壓力。 </p><p>　　作業(yè)標準壓力：剪切閥和鎖緊剪切閥是1000PSI，膨脹控制閥750PSI。 </p><p>　　另外在ECP的內(nèi)部還有1個備用閥鎖緊剪切閥（Locking Shear Valve），它的作用和剪切閥（Shear Valve）一樣也是防止封

10、隔器提前膨脹并且通過剪切金屬絲（黃銅）來關(guān)閉，只不過當ECP膨脹結(jié)束盲管內(nèi)的壓力泄掉后，鎖緊剪切閥回到關(guān)閉位置將永久關(guān)閉膨脹通道。 </p><p>　　封隔器裝有過濾堵塞器，過濾泥漿液從而防止堵塞膨脹通道。過濾堵塞器裝在閥接箍上并且有液體流入口。 </p><p>　　3.Baker 管外封隔器工作原理 </p><p>　　Baker管外封隔器主要是通過皮碗座封

11、工具來座封，緩慢打壓至剪切閥打開從而使其膨脹達到封閉泥巖的目的，壓力低于500psi之后，鎖緊閥關(guān)閉，管外封隔器膨脹結(jié)束。 </p><p><b>　　4.膨脹液的選擇 </b></p><p>　　在膨脹管外封隔器時一定要選好膨脹液，膨脹液的選擇會影響管外封隔器的膨脹體積，膨脹后的壽命。 </p><p>　　第一種：下列情況下選擇水泥 &

12、lt;/p><p>　　4.1如果管外封隔器在井下必須作為一個密封裝置。 </p><p>　　4.2在裸眼段有未膠結(jié)的襯管，膨脹式裸眼封隔器是唯一的隔離封隔器，那么就應該選擇水泥。 </p><p>　　4.3油氣井生產(chǎn)過程中，作用在ECP上的壓力會超過標準壓力，那么就應該選擇水泥。 </p><p>　　第二種：下列情況下選擇泥漿液 <

13、/p><p>　　1.當膨脹用的泥漿液的最高溫度在短期內(nèi)（1～2周）不超過300oF（149oC），長期不超過2250F（107OC）時，可以選擇泥漿液。 </p><p>　　2.如果預測井在生產(chǎn)過程中沒有H2S存在，可以選擇泥漿液。 </p><p>　　3.如果井下溫度的變化導致潛在的膨脹壓力不超過ECP的標準壓力，也不會擠毀工作筒，不會擠裂封隔器的外管，不會超過

14、地層裂縫梯度。由溫度而導致的壓力變化范圍應該在50PSI/0F之內(nèi)。這種情況下也可以選擇泥漿液。 </p><p>　　5.膨脹體積的計算 </p><p>　　V=（D12- D22）×L×0.0009714 </p><p>　　D1-裸眼段內(nèi)徑，英寸 </p><p>　　D2-管外封隔器外徑，英寸 </p&g

15、t;<p>　　L-管外封隔器的長度，英尺 </p><p>　　0.0009714-轉(zhuǎn)換系數(shù) </p><p>　　例如：9-5/8”套管，7”優(yōu)質(zhì)篩管，裸眼段主井眼8-1/2”： </p><p>　　V=（8.52-7.62）×20×0.0009714=0.27bbl </p><p>　　7”套管，4

16、-1/2”優(yōu)質(zhì)篩管，裸眼段主井眼6”： </p><p>　　V=（62-5.32 ）×20×0.0009714=0.16bbl </p><p>　　6.膨脹過程中壓力與時間的關(guān)系 </p><p>　　三、Baker ECP在NB35-2油田的應用 </p><p>　　ECP通常用在水平裸眼井中，來封閉泥巖和水層，我

17、們通常在水平分支井中，將ECP座于分支的下部來封閉泥巖。ECP是從底部向頂部逐漸膨脹的。 </p><p>　　圖3 ECP在水平井中的膨脹示意圖 </p><p>　　Baker ECP曾在NB35-2B4m，B13m，B7m等好幾口井中得到應用，取得了良好效果，下面就在B7m井得應用作一簡要介紹： </p><p>　　B7m是開發(fā)井，9-5/8”套管，三開裸眼

18、段主井眼8-1/2”，井深2275m，有兩個分支，第一分支在1990m處，分支長度為172m，第二分支在2100m處，分支長度為175m。我們將兩個ECP分別座于兩個分支的下部，從而可以達到封鎖三段的功效，下面是B7m井在座封過程中壓力與時間的關(guān)系曲線圖： </p><p>　　四、對管外封隔器改進的幾點建議 </p><p>　　1.管外封隔器在注水泥的情況下壽命可以長一些，但是用完井液

19、膨脹后，由于地層高溫高壓，那么膠皮很容易破裂，建議管外封隔器的膨脹膠皮向其他材料方向發(fā)展，使用機械方法進行膨脹，就好像膨脹式篩管一樣，下壓膨脹。 </p><p>　　2.如果管外封隔器的膨脹膠皮不改進，那么可以將其膨脹后的外表改進，建議改為膨脹后外表有許多“鱗刺”，嵌入泥巖。 </p><p><b>　　五、結(jié)論 </b></p><p>

20、　　1.管外封隔器在裸眼完井中具有重要意義。 </p><p>　　2.Baker管外封隔器相對來說操作簡單，易于現(xiàn)場操作。 </p><p>　　3.研制操作簡單，座封效果良好，易于驗封并且能夠有效封閉泥巖的管外封隔器迫在眉睫。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 《海上油氣田