液壓式連續(xù)油管定位器研制

任國富，姜 勇，桂 捷，付鋼旦，王在強(qiáng)，邵 媛，任 勇

（1.長慶油田公司 油氣工藝研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安710021）①

近年來，得益于連續(xù)油管性能（管徑、力學(xué)指標(biāo)等）的不斷提高，連續(xù)油管壓裂技術(shù)獲得了長足進(jìn)步［1－3］。連續(xù)油管在一趟管柱多層壓裂以及油氣井帶壓拖動(dòng)壓裂方面具有無可比擬的優(yōu)勢。對(duì)于多層壓裂來講，連續(xù)油管在井下準(zhǔn)確定位是一個(gè)比較困難的問題［4－6］，因?yàn)檫B續(xù)油管自帶的計(jì)深設(shè)備受限于計(jì)量原理的限制，無法滿足井下精確定位的要求。國內(nèi)目前主要用彈簧式套管接箍定位器來進(jìn)行井下定位，由于該定位器是全井段被動(dòng)定位（即，彈簧膨脹使定位卡塊緊貼套管內(nèi)壁，上提連續(xù)油管遇到每個(gè)套管接箍時(shí)都是一個(gè)找接箍定位的過程），使得其磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致其使用壽命太低。為此研制了液壓式連續(xù)油管定位器。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

液壓式定位器結(jié)構(gòu)如圖1所示（左端為上，右端為下）。

圖1 液壓式定位器結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

連續(xù)油管連接壓裂工具及定位器下入到離射孔段最近的短套管下面，之后開始反循環(huán)，與此同時(shí)，連續(xù)油管緩慢上提，上提速度不超過6m／min。反循環(huán)流體經(jīng)過滑套中間的小孔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生節(jié)流壓差，節(jié)流壓差推動(dòng)滑套上行，壓縮彈簧，滑套的斜面推動(dòng)定位球，使定位球向外擴(kuò)張。當(dāng)遇到套管接箍時(shí)，定位球切入到套管接箍的縫隙內(nèi)，如圖2所示，引起地面連續(xù)油管上提力增加（增加值即為定位力），從而顯示出短套管接箍的位置。反循環(huán)停止后，彈簧推動(dòng)滑套下行，使定位球回縮，恢復(fù)原始狀態(tài)，繼續(xù)開始反循環(huán)并上提連續(xù)油管尋找另一個(gè)套管接箍。

圖2 液壓式定位器反循環(huán)定位示意

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

長度 420mm

最大外徑 115mm

定位力 5～20kN

啟動(dòng)流量 200L／min

連接螺紋 2EUE

1.4 技術(shù)特點(diǎn)

液壓式定位器是在分析總結(jié)目前常規(guī)定位器應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，巧妙利用液壓推動(dòng)作用替換了常規(guī)定位器的彈簧推動(dòng)作用，從而使得定位過程人為可控。該定位器具有以下特點(diǎn)：

1） 根據(jù)需要，到達(dá)預(yù)定井段后才開啟定位功能，縮短了定位器的工作時(shí)間，延長了使用壽命。

2） 啟動(dòng)流量小。只需要200L／min的流量即可激活定位功能，適用于連續(xù)油管管徑小的特點(diǎn)。

3） 安全性高。當(dāng)彈簧失效后，只需要大力上提連續(xù)油管，也可使定位球和滑套發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，迫使定位球復(fù)位，避免卡鉆的發(fā)生。

1.5 工藝步驟

1） 地面連接好井下工具，記錄好每件工具的連接尺寸以及噴射器（或射孔槍）離定位球的距離。

2） 下入連續(xù)油管及井下工具到短套管以下約20m。

3） 開始反循環(huán)，排量穩(wěn)定在200L／min，以約6m／min的速度上提連續(xù)油管，測定套管接箍位置。當(dāng)測到套管接箍時(shí)提力增加5～20kN。找到接箍后，停止反循環(huán)，使定位球回縮，上提連續(xù)油管使定位球退出套管接箍縫隙。

4） 重復(fù)步驟3，直到找到所有的短套管接箍位置，停止反循環(huán)。以短套管位置為基準(zhǔn)，移動(dòng)連續(xù)油管到需要的施工位置，開始射孔、壓裂等施工程序。

5） 停止反循環(huán)后，如果上提力太大，說明管柱遇卡。此時(shí)可正循環(huán)沖洗遇阻位置，同時(shí)嘗試上提解卡，如果仍不能解卡，可大力上提解卡，最大提力不高于剪切丟手拉斷力。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)情況

2012年，在油田進(jìn)行了3口井的井下定位現(xiàn)場試驗(yàn)，按照工藝要求，連續(xù)油管下到短套管下方一定距離后，開始反循環(huán)，同時(shí)緩慢上提連續(xù)油管，3口井均準(zhǔn)確找到短套管位置。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，GXX－XX井試驗(yàn)時(shí)連續(xù)油管短套校深曲線如圖3所示。

表1 連續(xù)油管定位器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 GXX－XX井短套管校深曲線

3 結(jié)論

1） 液壓式連續(xù)油管定位器可以根據(jù)需要通過反循環(huán)來啟動(dòng)與關(guān)閉定位功能，從而延長定位器的使用壽命，減少起下鉆次數(shù)，提高施工效率。

2） 現(xiàn)場試驗(yàn)表明：液壓式連續(xù)油管定位器定位可靠，遇接箍時(shí)連續(xù)油管地面懸重增加明顯。

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