新型環(huán)空測(cè)試工藝管柱研制

于洋洋，高 翔，劉宇飛

（冀東油田鉆采工藝研究院，河北唐山063000）

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新型環(huán)空測(cè)試工藝管柱研制

于洋洋，高 翔，劉宇飛

（冀東油田鉆采工藝研究院，河北唐山063000）

摘要：針對(duì)環(huán)空測(cè)試工藝技術(shù)出現(xiàn)電纜纏繞、“月牙形”空間不足、偏心井口反彈等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了小油管環(huán)空測(cè)試工藝管柱，并研發(fā)了3種配套工具，特別是井下油管旋轉(zhuǎn)器，有效解決了斜井管柱轉(zhuǎn)不動(dòng)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：環(huán)空測(cè)試；管柱；井下油管旋轉(zhuǎn)器；斜井

環(huán)空測(cè)試是生產(chǎn)測(cè)井和試井中的一種特殊工藝，早在20世紀(jì)60年代初，蘇美二國(guó)就開始此項(xiàng)研究，并得到迅速發(fā)展［1-2］。但環(huán)空測(cè)井存在電纜或鋼絲纏繞油管的問(wèn)題，解纏方法是采用轉(zhuǎn)井口，或是采用作業(yè)機(jī)提井口方法［3-4］。這2種方法在直井操作沒(méi)有問(wèn)題，但是在深斜井卻很難實(shí)現(xiàn)，首先隨著井深的增加，管柱變長(zhǎng)，管柱自身的重力成倍增加；另外，隨著井斜角的增大，造成管柱根本無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)或是轉(zhuǎn)動(dòng)后反彈，達(dá)不到環(huán)空測(cè)試的要求。本文著重講述一種新的環(huán)空測(cè)試工藝管柱，設(shè)計(jì)了多種配套工具，可滿足環(huán)空測(cè)試的要求［5-6］。

1 環(huán)空測(cè)試電纜纏繞機(jī)理

在環(huán)空測(cè)試起下井下儀器的過(guò)程中，電纜穿越“月牙形”環(huán)空截面的窄縫，而使測(cè)井電纜和井下儀器分別置于油管柱兩側(cè)的現(xiàn)象稱為電纜繞油管，簡(jiǎn)稱纏繞［7］，如圖1所示。

圖1　環(huán)空測(cè)試工藝電纜纏繞示意

電纜纏繞油管大多在井底發(fā)生，當(dāng)電纜過(guò)管柱底部導(dǎo)錐后開始纏繞油管時(shí)，由于油管柱較長(zhǎng)，電纜纏繞形成的螺距較大，起升時(shí)阻力不大，操作人員一時(shí)難以發(fā)現(xiàn)。隨著電纜的提升，纏繞螺距越來(lái)越小，起至井口附近，電纜越過(guò)每個(gè)油管接箍時(shí)阻力較大。儀器提升至離井口10 m左右時(shí)，儀器不能越過(guò)窄縫，從而使井下儀器無(wú)法起出井筒，這就是電纜纏繞的結(jié)果。

2 新型測(cè)試管柱

根據(jù)環(huán)空測(cè)試電纜纏繞的機(jī)理設(shè)計(jì)了獨(dú)特的舉升工藝管柱結(jié)構(gòu)（如圖2），適合在斜井上使用。舉升管柱采用?60.3mm（2英寸）油管，接箍外徑?77mm，同時(shí)配套小直徑配套工具，保障整個(gè)管柱最大投影直徑為?77mm，以增加偏心的油管柱與套管之間形成的“月牙形”環(huán)空截面積，降低電纜纏繞油管的概率，提高環(huán)空測(cè)試的成功率。另外，研制了井下油管旋轉(zhuǎn)器，該工具為該管柱的核心結(jié)構(gòu)，安裝在直井段位置，當(dāng)電纜纏繞油管時(shí)，通過(guò)該工具實(shí)現(xiàn)管柱上下相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，保障電纜順利解纏。

圖2　新型環(huán)空測(cè)試管柱結(jié)構(gòu)

3 配套工具研制

3.1 井下油管旋轉(zhuǎn)器

當(dāng)電纜纏繞油管時(shí)，儀器提升至離井口10 m左右時(shí)，才開始轉(zhuǎn)油管解纏。對(duì)于斜井，由于井斜的原因要轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)管柱是很困難的，因此，考慮讓上部油管轉(zhuǎn)動(dòng)，下部管柱可不轉(zhuǎn)，保證纏繞段油管正常旋轉(zhuǎn)。根據(jù)這一思路，設(shè)計(jì)了井下油管旋轉(zhuǎn)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。該工具外徑?83mm，內(nèi)徑?50mm，滿足500 k N抗拉強(qiáng)度及15MPa密封要求，能夠長(zhǎng)時(shí)間承受20～30 k N交變載荷而不發(fā)生疲勞變形。

圖3　井下油管旋轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)

3.2 小直徑抽油泵

目前，國(guó)內(nèi)主流管式泵外觀尺寸基本一致，兩端連接部分最大外徑?89mm，泵筒泵體外徑?57mm，這種兩端粗中間細(xì)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)測(cè)試儀器從旁邊通過(guò)時(shí)極易造成電纜纏繞。為此，對(duì)目前的抽油泵外觀尺寸進(jìn)行了改進(jìn)，兩端全部改為60.3mm（2英寸）加厚扣型，方便與小直徑管柱連接，接箍外徑?77mm，另外在泵筒外部加1個(gè)套筒，本體直徑達(dá)到?70mm，減小了泵筒本體與接箍的直徑差，降低斜井中電纜纏繞油管的概率。完成了38mm和44mm 2種規(guī)格抽油泵的改進(jìn)工作。

3.3 小直徑定壓泄油器

有桿泵配套的泄油器尺寸都超過(guò)100mm，完全不能滿足環(huán)空測(cè)試的需要，重新設(shè)計(jì)了尺寸小、操作簡(jiǎn)單的泄油器（如圖4所示），主要由泄油器本體、滑套、剪釘?shù)冉M成。起出柱塞后依靠油管正加壓打開泄油器，打開壓力由剪釘材質(zhì)及直徑?jīng)Q定，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及考慮抽油機(jī)井工作時(shí)壓力波動(dòng)的影響，最終確定采用45號(hào)鋼，4個(gè)銷釘結(jié)構(gòu)，打開壓力為31 ～34MPa，最大外徑?77mm。

圖4　小直徑定壓泄油器

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

2014年，分別在G76-47和G75-1井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2口井均為?139.7mm套管，其中G76-47 井900 m開始造斜，最大井斜角20°，泵掛位置1 800 m，井下油管旋轉(zhuǎn)器安裝在500 m位置；G75-1 井990 m開始造斜，最大井斜角17°，下入?44mm小直徑抽油泵，泵掛位置1 500 m，井下油管旋轉(zhuǎn)器安裝在300 m位置。

2口井在測(cè)試前均對(duì)偏心井口進(jìn)行了轉(zhuǎn)動(dòng)，分別正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)2周，井口無(wú)反彈現(xiàn)象，隨即進(jìn)行了環(huán)空產(chǎn)液剖面測(cè)試。測(cè)試儀器外徑?26mm，G76-47井第1次嘗試下入1 000 m，能夠順利起下；第2次直接下入油層部位順利完成測(cè)試，起出過(guò)程中出現(xiàn)電纜纏繞現(xiàn)象，在距離井口約50 m位置時(shí)電纜阻力明顯增大，通過(guò)不斷正反轉(zhuǎn)井口，摸索出纏繞方向后實(shí)現(xiàn)解纏。

G75-1井井斜角相對(duì)較小，1次即順利完成測(cè)試。測(cè)試完成后2口井均正常生產(chǎn)，泵效分別為57%和56%，已正常生產(chǎn)1 a，目前繼續(xù)有效，顯示了其配套工具的可靠性。

5 結(jié)論

2） 在斜井中配套井下油管旋轉(zhuǎn)器，實(shí)現(xiàn)管柱上下相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠順利解纏。

參考文獻(xiàn)：

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NeW Annulus Testing Pipe String Development

YU Yangyang，GAO Xiang，LIU YUfei
（Production ɑnd Drilling Technoloy Reseɑrch Institute of Jidong Oilfield，Tɑngshɑn 063000，Chinɑ）

Abstract：A nnulus logging technology has the following advantage，less working procedure，high data accuracy，so it was favored by the oilfield. With the develop ment of oilfield，but with the increase of the deepening of oilfield develop ment and deep deviated well，the inadaptability of the annulus test technology iSGradually emerging，cable winding has appeared，a crescent shaped space is insufficient，decentralized wellhead rebound and other issues. To solve these problems，small tubing ring em pty testing pipe string was designed，and three kinds of supporting tools are researched，especially the dow nhole tubing rotator，effective solve the pipe string rotation problems in deviated well.

Key Words：annulus testing；pipe string；dow nhole tubing rotator；inclined well

作者簡(jiǎn)介：于洋洋（1983-），男，河南洛陽(yáng)人，碩士，主要從事舉升技術(shù)研究，E-mail：zcy_yuyy @ petrochina.com.cn。

收稿日期：2015-07-20

文章編號(hào)：1001-3482（2016）01-0091-03

中圖分類號(hào)：T E931.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.01.021