于志刚，张德政，胡振超，穆永威，杨 波，马亚铃
(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057；
2.北京高德维尔科技发展有限公司，北京 100020)
为经济有效地开发海上边际油田，将双电潜泵生产系统与无修井机简易平台相结合，形成了海上无修井机平台双电潜泵生产技术[1-5]。双电潜泵技术采用“一用一备”的模式，即管柱上下2个Y-tool工具各悬挂一套电潜泵机组[6-10]。在实际的生产过程中，受井身结构或井况等因素的影响，电潜泵单流阀阀芯经常无法正常复位，当其中一套泵出口处单流阀失效时，启动另一套机组生产，由于漏失造成液体内循环，导致油井产量大幅下降或者无产出，严重时电潜泵机组会由于无法及时散热而烧毁[11-14]。为此，在常规Y-tool工具的结构上进行改进，形成了新型封隔式Y-tool工具。当其中一套电潜泵机组泵出口单流阀发生漏失，可在其对应的封隔式Y-tool工具内投入封隔套，将该套电潜泵机组隔离，保证另一套机组的正常生产，通过钢丝作业即可恢复油井的正常生产，避免动管柱修井作业，节约作业费用，提高生产时率，满足油藏开发需要。
1.1 海上双电潜泵生产管柱
为经济有效地开发海上边际油田，提高检泵周期，减少动管柱作业次数，电潜泵采油井常常设计为双泵Y管结构，如图1a所示。双电潜泵Y管结构主要由井下安全阀、封隔器、油管、上Y-tool工具、上电泵(带单流阀)、下Y-tool工具、工作筒、下电泵(带单流阀)组成。
图1 海上双电潜泵井Y管结构
Y-tool工具是海上油井实现不动管柱进行钢丝、电缆或连续油管作业的关键工具[15-17]。普通Y-tool工具结构简单，如图2所示，类似三通，上扣连接上油管，下部同心扣连接下油管，下部偏心扣连接电泵单流阀及电泵机组，同心通道和偏心通道中间采用旁通通道连接。作业时无需起原井管柱，工具串可直接通过Y-tool工具的同心通道下至储层段进行作业，极大提高了作业效率，降低了作业成本。
正常生产前需进行钢丝作业，在工作筒中投入堵塞器。如启动下泵生产，井下流体通过井筒进入下泵，然后通过下Y-tool工具进入上、下Y-tool工具之间的油管，再通过上Y-tool工具和上部油管采出井口(图1b蓝色箭头所示流动方向)。由于上电泵带有单流阀，一般情况下进入上Y-tool工具的流体不会从上电泵单流阀处再回流至井筒。如启动上泵生产，井下流体通过井筒进入上泵，再进入上Y-tool工具。由于下Y-tool工具工作筒中有堵头，下电泵带有单流阀，流体无法向下回流至井筒，可通过上Y-tool工具和上部油管采出井口(图1c蓝色箭头所示流动方向)。
图2 普通Y-Tool工具结构示意图
双电潜泵井Y管结构正常生产时，部分井由于泵挂较深，井斜较大，电潜泵单流阀阀芯常出现无法完全复位的情况，导致电潜泵单流阀处存在漏点。下泵生产时，上泵单流阀阀芯可能无法完全复位，井下井筒流体通过下泵进入下Y-tool工具和上Y-tool工具后，通过上泵单流阀漏点回流至井筒(图1b红色箭头所示流动方向)，导致下泵工作失效，井下流体无效循环，井口产液量大幅降低。如上泵生产时，下泵单流阀阀芯可能无法完全复位，井下流体通过上泵进入上Y-tool工具后，通过下泵单流阀漏点回流至井筒，同样导致流体无效循环，产液量大幅降低(图1c红色箭头所示流动方向)。
1.2 封隔式Y-tool工具
针对上述情况，即使改进单流阀的结构和性能，仍无法避免单流阀由于老化或冲蚀而导致的失效问题。因此，对普通Y-tool工具进行了优化改进，研制了新型封隔式Y-tool工具。
在普通Y-tool工具的基础上，封隔式Y-tool工具本体上设计了上下2段密封段，配套设计了封隔套。封隔套可通过钢丝作业方式投入新型封隔式Y-tool工具中，通过封隔套锁紧装置悬挂在Y-tool工具内，由上部和下部2组密封组件将封隔套与Y-tool工具之间存在的缝隙密封，封隔套中间的盲管将井下流体与右侧偏心通道隔离，流体不会回流至单流阀。
在双电潜泵生产管柱中，可以采用2个新型封隔式Y-tool工具代替普通Y-tool工具应用，也可仅在上泵应用新型封隔式Y-tool工具。以上泵采用新型封隔式Y-tool工具、下泵采用普通Y-tool工具为例进行说明(图3)。启下泵生产时，如上泵单流阀阀芯无法正常复位，导致流体漏失，油井无法正常生产，可通过钢丝作业将封隔套投入新型封隔式Y-tool工具中，将流体与右侧旁通通道隔离，避免因上泵单流阀漏失造成无效循环，流体可全部通过同心通道举升至井口(图3a)。
当下泵故障或生产制度调整，需要启上泵生产时，可通过钢丝作业将上部新型封隔式Y-tool工具里的封隔套捞出。井下流体通过上泵进入上Y-tool工具，如下泵单流阀阀芯存在无法正常复位的情况，导致流体漏失无效循环，可在上Y-tool工具下部油管内投入油管堵塞器，即可实现井下流体与下部管柱隔离(图3b)。
2.1 封隔式Y-tool工具
封隔式Y-tool工具结构如图4所示，在常规Y-tool工具本体的基础上，设计了锁键槽，用于锁紧封隔套。在锁键槽下部，旁通通道上下分别增加了上部密封段和下部密封段，用于封隔套投入锁紧后上下部的密封，配合封隔套的盲管隔离Y-tool工具旁通通道，避免井下流体向电泵单流阀处漏失。封隔式Y-tool工具与常规Y-tool工具外观、尺寸、扣型基本一致，因增加了锁键槽和上、下密封段，因此，封隔式Y-tool工具长度要大于普通Y-tool工具。封隔式Y-tool工具的同心通道和偏心通道内径均为66.93 mm，工作温度为150 ℃，工作压力为35 MPa，适用于Φ230.07 mm生产套管。由于封隔套需要通过钢丝作业进行投捞，因此，封隔式Y-tool工具要求下入井段的井斜不大于60 °。
2.2 Y-tool工具封隔套
Y-tool工具封隔套由内打捞颈、伸缩套筒、定位键套筒、弹簧、定位键、密封心轴、V型密封、平衡短节、平衡阀、下接头等部件构成，如图5所示。
打捞封隔套时，通过钢丝作业打捞工具连接专用探杆，下至封隔套处，利用专用探杆打开平衡短节内部的平衡阀，使Y-tool工具两边通道压力平衡。打捞工具抓住封隔套的内打捞颈，待封隔式Y-tool工具两边通道压力平衡后向上震击拉开封隔套伸缩套筒，使定位键处于收回状态，将封隔套的上下V型密封提出密封段，回收封隔套。
图3 双电潜泵井新型封隔式Y-tool工具生产工艺示意图
图4 封隔式Y-tool工具示意图
钢丝作业投放封隔套时，利用钢丝送入工具串连接内打捞颈，可将封隔套投送至封隔式Y-tool工具内。钢丝工具串将封隔套下送遇阻后，向下震击使封隔套伸缩套筒收缩至定位键套筒处，将定位键挤压弹出，将封隔套锁紧在封隔式Y-tool工具的锁键槽内实现定位，同时上下部V型密封与封隔式Y-tool工具的上下部密封段贴合实现密封。接着向上震击切断钢丝送入工具本体销钉，脱手封隔套，回收钢丝送入工具。即可实现封隔套密封Y-tool工具的旁通通道，避免井筒内流体漏失回流至地层，使电潜泵正常举升，保证油井的高效生产。封隔套投入封隔式Y-tool工具前后的结构如图6所示。
封隔套为新型封隔式Y-tool的配套工具，可通过钢丝作业进行投捞。由于封隔套内径较小，不建议穿过封隔套再进行钢丝作业，避免出现钢丝工具串卡阻的复杂工况。
图5 封隔套结构示意图
图6 封隔套投入新型封隔式Y-tool工具示意图
封隔式Y-tool工具在双电潜泵井中已累计实施15井次，措施有效率为100%，解决了油井漏失问题，有效提高油井生产时率，节约修井作业费，取得了良好的经济效益和社会效益。
以WZ-A3H井为例，该井为涠洲中块4井区的一口水平采油井，所在平台为无修井机井口平台。该井斜深为3 788.00 m，垂深为2 785.81 m，射孔井段为3 119.40～3 408.40 m。该井上Y-tool工具采用了封隔式Y-tool工具，上下Y-tool工具各悬挂一套电潜泵机组，上泵机组下至2 925.75 m(垂深为2 363.43 m)，下泵机组下至2 984.65 m(垂深为2 379.95 m)。投产后启动下泵生产，日产液为98 m3/d，日产油为73 m3/d。2021年3月，出现产液量下降、泵吸入口流压上升的现象。现场进行管柱试压验漏作业，油管无法稳压，判断上泵单流阀失效导致管柱漏失。通过钢丝作业在上部封隔式Y-tool工具处(2 914.45 m)投入封隔套，再次管柱试压，稳压15 min合格，判断管柱不漏，启动下泵重新复产，产液量恢复正常。通过使用封隔式Y-tool工具，解决了WZ-A3H井由于上泵单流阀失效导致管柱漏失的问题，有效地提高了电泵举升效率和油井生产时率，节约了钻井船修井费用约1 000×104元，挽回了由于管柱漏失等待修井造成的产油量损失约2×104m3。
(1) 新型封隔式Y-tool工具相比普通Y-tool工具增加了锁键槽和上下密封段，配合钢丝作业投入封隔套，可避免井下流体进入Y-tool工具旁通通道，解决了由于电泵单流阀漏失导致流体内循环的问题。
(2) 封隔式Y-tool和封隔套结构简单合理，可靠性强，使用方便，适用于海上油田双Y-tool双电潜泵生产管柱，适用于Φ230.07 mm生产套管，要求下入井斜不大于60°。
(3) 该技术在双电潜泵井中已累计实施15井次，措施有效率为100%，实现双电潜泵井高效生产，有效提高油井生产时率，节约作业费用，经济效益和社会效益显著，具有广泛推广应用价值。
猜你喜欢 管柱钢丝流体 快插式转向管柱伸缩轴工装的开发与使用汽车实用技术(2022年20期)2022-11-02钢丝横穿末节指骨法治疗锤状指的临床疗效实用手外科杂志(2022年2期)2022-08-31胎圈钢丝与胶料脱层问题分析轮胎工业(2022年4期)2022-07-20纳米流体研究进展能源工程(2022年2期)2022-05-23高压高产气井测试管柱螺纹安全分析*石油机械(2022年3期)2022-03-22高压高产气井完井管柱振动特性及安全分析*石油机械(2022年1期)2022-01-18山雨欲来风满楼之流体压强与流速大众科学(2020年7期)2020-10-26旧钢丝球防下水道被头发堵恋爱婚姻家庭·养生版(2020年5期)2020-06-28猿与咖啡散文诗世界(2019年6期)2019-09-10窄内径多孔层开管柱的制备及在液相色谱中的应用分析化学(2017年12期)2017-12-25