新型活動式井下節流器的研制及應用

胡 丹 侯治民 滕汶江 陳 勇

（1.中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽 618000；2.華北油田公司采油二廠，河北霸州 065700）

截至2012年12月底，在川西氣田已實施51口井井下節流工藝試驗，其中定向井20口，直井25口，水平井6口。由于目前川西中淺層氣田絕大多數井后期都需進行多層壓裂施工，大規模的壓裂施工對固定式井下節流器的工作筒會造成嚴重沖蝕從而影響節流器坐封，因此大多數井采用活動式井下節流器［1-2］。2007—2008年，對 CX452井 和 MJ102井進行了兩次活動式井下節流器打撈作業，均未成功。打撈工具僅將打撈頸打撈出井，節流器打撈頸已與節流器本體脫落，打撈作業失敗。

通過對活動式井下節流器的結構原理和現場打撈情況分析，認為主要存在以下兩方面的原因：（1）卡瓦結構設計不合理。前期使用的活動式井下節流器固定卡瓦的卡瓦環采用金屬薄片進行焊接，由于卡瓦環焊接工藝較差或長期在井下腐蝕，導致焊點強度過低，在斜井中打撈時，卡瓦受力不均，卡瓦環就容易被拉斷，節流器打撈頸與節流器本體脫落，打撈工具僅將打撈頸打撈出井 。（2）膠筒系統打撈時無分離機構。前期使用的節流器的膠筒系統未設計分離結構，打撈時，膠筒與膠筒座之間，兩個膠筒之間無法脫離，打撈困難。為保障川西氣田低成本開發，同時為了井下節流技術更好地在川西氣田推廣應用，研制了新型活動式井下節流器。

1 新型活動式井下節流器

1.1 結構

新型活動式井下節流器結構見圖1 。

圖1 新型活動式井下節流器示意圖

1.2 技術原理

活動式井下節流器的工作過程，主要分投放、坐封和打撈三個環節。

（1）投放：通過銷釘連接送放工具和節流器，送放工具的頂絲推動節流器中心桿給彈簧預壓力，然后依次連接震擊器、加重桿、鋼絲繩帽。通過絞車連接鋼絲將節流器下放至預定位置。

（2）坐封：節流器下放到預定位置后，緩慢上提鋼絲，卡瓦受摩擦力的作用坐掛在油管內壁；反復上提下放鋼絲，震擊器向上震擊，剪斷銷釘，彈簧釋放能量，推動膠筒座上行壓縮膠筒，密封油管和節流器之間的空間。

（3）打撈：通過向下震擊，推動中心管下行，向下壓縮彈簧，膠筒座下行，膠筒回收；繼續往下震擊，卡瓦回收。

1.3 技術特點

（1）整體式卡瓦系統設計。針對前期卡瓦結構問題，設計了新型整體式卡瓦系統，滿足了卡瓦在油管內壁上的錨定，避免了應用焊接薄片，從結構上克服了打撈過程中卡瓦與錐體易脫落的問題，大幅提高了井下節流器的整體可靠性［3］。

（2）膠筒系統優化設計。常用節流器膠筒結構為活動式錐形雙膠筒， 打壓后膠筒錐體撐開膠筒密封油管，上提打撈時無法分開，導致打撈困難。為降低打撈難度，在滿足當前井況條件下簡化雙膠筒為單膠筒；為提高單膠筒的可靠性，膠筒密封端采用裙邊式設計提高密封接觸面積；為提高打撈可靠性，設計膠筒錐體復位機構，打撈過程中打撈工具推動中心桿帶動膠筒錐體復位，強行將膠筒錐體與膠筒分開。

（3）彈簧系統整體優化。針對川西氣田部分已投產井管柱內徑不規范問題，為降低工具下入難度，綜合考慮承壓、加工及裝配等因素，進行了井下節流器結構整體優化設計，進行了內藏彈簧設計，將井下節流器長度從680 mm縮短為480 mm，外徑縮小為57 mm。

1.4 技術指標

（1）外徑：57 mm；

（2）內徑：1.4～8 mm；

（3）長度：490 mm；

（4）節流壓差：≤ 50 MPa；

（5）適用油管外徑： 73 mm；

（6）適用油管內通徑： ≥ 59 mm；

（7）工作溫度：≤100 ℃；

（8）工作介質：油、氣、水混合液，不含H2S。

2 現場應用

在室內及地面評價試驗成功的基礎上，開展了3井次入井評價及8井次現場應用試驗、3井次現場打撈試驗。

2.1 入井功能性評價試驗

為評價新型井下節流器在不同井筒條件下的作業可靠性，在MP71井開展了下入、丟手及打撈可靠性評價（見表1）。試驗結果表明：新型井下節流器坐掛、丟手可靠，打撈成功率高。

表1 MP71井節流器試驗情況

2.2 生產應用試驗

為評價新型活動式井下節流器在實際應用中的工作可靠性，在XS2井、CX632井等8口井進行了生產應用試驗（見表2），結果表明，節流器下入順利，下入后油壓顯著降低，產量穩定。

2.3 生產打撈試驗

新型活動式井下節流器共進行3井次生產打撈試驗（見表3），打撈順利。XS21-29HF井在前期生產過程中出砂嚴重，多次損壞地面油嘴，同時該井壓力、產量均屬目前下入井下節流器的生產井較高者，在壓差10 MPa、產量9×104m3/d、節流器卡瓦系統損壞嚴重的情況下節流器順利打撈，說明新型活動式井下節流器打撈可靠性高。

表2 新型井下節流器生產應用試驗情況

表3 新型井下節流器打撈試驗情況

CX632井為新型活動式井下節流器最早生產現場試驗井。該井從2012年12月下入節流器至今已有7個月，生產情況穩定，產量下降緩慢，說明下入節流器對保護氣井生產起到良好效果。該井節流器順利打撈成功，打撈出來的節流器外觀完好、油嘴無沖蝕、膠筒無損壞（見圖2），表明新型活動式井下節流器現場應用良好。

圖2 CX632井節流器打撈出井圖

3 結論

（1）新型活動式井下節流器工具長度短、外徑小，丟手順利，高低壓密封可靠，節流效果好。

（2）采用整體式卡瓦系統、帶膠筒復位功能的活動式井下節流器解決了現場打撈困難的問題，打撈可靠性高。

［1］ 喻成剛，張華禮，鄧友超.新型井下節流器研制及應用［J］.鉆采工藝，2008，31（4）：91-93.

［2］ 佘朝毅.井下節流工藝技術在氣田開發中的應用［J］.鉆采工藝，2003，26（SO）：52-56.

［3］ 曾中強，王春生，譚刻明.井下節流技術應用［J］.油氣井測試，2007，16（S0）：78-80.