海上注水管柱组合及主要工具介绍

文章编号：1000 − 7393(2022)06 − 0758 − 05 DOI: 10.13639/j.odpt.2022.06.015海上油田防砂管柱打捞关键技术高永华1 胡晋阳2 丁鹏飞2 许清海21. 中海石油(中国)有限公司天津分公司；2. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司引用格式：高永华，胡晋阳，丁鹏飞，许清海. 海上油田防砂管柱打捞关键技术［J ］. 石油钻采工艺，2022，44（6）：758-762.摘要：现有的防砂管柱打捞技术对割点位置、井斜和钻具组合对切割作业的影响考虑较少。

从打捞防砂管柱的关键环节切割和套铣入手，确定了水力机械切割点位置，对切割时刀片受力进行了计算，并对切割影响因素进行了分析，阐明了套铣防砂管柱的关键技术。

研究表明：井斜小于12°，应适当增加钻铤数量来提高钻具旋转稳定性；井斜在12°~55°之间，应减小切割压力、增加钻铤数量、延长切割时间来保障切割作业；井斜大于55°，选择减小切割压力、减少钻铤数量、增加扶正器或者减扭器来提高切割成功率。

应用该技术在渤海油田辽东、渤南、渤西区块共进行60余井次防砂管柱打捞作业，大幅度提高了防砂管柱打捞效率和大修作业时效。

关键词：防砂管柱；打捞；切割；井斜；钻具组合；套铣中图分类号：TE358 文献标识码： AKey technology for sand control tubing fishing in offshore oilfieldsGAO Yonghua 1, HU Jinyang 2, DING Pengfei 2, XU Qinghai 21. CNOOC Limited Tianjin Branch , Tianjin 300452, China ;2. CNOOC Energy Technology & Services Limited , Drilling & Production Co., Ltd., Tianjin 300452, ChinaCitation: GAO Yonghua, HU Jinyang, DING Pengfei, XU Qinghai. Key technology for sand control tubing fishing in offshore oilfields ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2022, 44(6): 758-762.Abstract: The current sand control tubing fishing technology has less consideration for the effects of the cutting position, well inclination and bottomhole assembly on the cutting operation. This research focused on two key points of fishing sand control tubing −cutting and milling and identified the cutting positions of the hydraulic mechanical cutting tool. The force on cutters during cutting was calculated, the factors affecting cutting were investigated, and the key technology for milling of sand control tubing was clarified. The research showed that with well inclination less than 12°, extra drill collars are required to improve the BHA rotation stability; with well inclination of 12°−55°, the reduction of cutting pressure, increase of drill collars, and prolonged cutting time should be adopted; with well inclination above 55°, it is required to reduce the cutting pressure, decrease drill collars, and place extra centralizers or torque reducers to improve the cutting power. Over 60 sand control tubing fishing operations using the presented technology were performed in the Liaodong, Bonan, and Boxi blocks of the Bohai Bay oilfield, which greatly enhances the fishing efficiency of sand control tubing and well intervention time-efficiency.Key words: sand control tubing; fishing; cutting; well inclination; bottomhole assembly; milling基金项目: 中海石油(中国)有限公司科技项目“渤海油田3 000万吨持续稳产关键技术研究”(编号：CNOOC-KJ 135 ZDXM 36 TJ01-GD)子课题“渤海油田注水井大通径分层防砂技术研究与应用”部分研究成果。

第四章井下工具本章介绍海上油（气）田完井生产管柱中常用工具的种类、结构特点、用途、技术参数、选用等。

包括封隔器（Packer）、井下安全阀（SSSV）、滑套（Sliding）、工作筒（Nipple）、偏心工作筒（Side Pocket Mandrel）、伸缩节（Extension Joint）、流动短节（Flow Couping）、加厚管（Blast Joint）等。

第一节封隔器封隔器是生产管柱中最主要的井下工具之一，其主要功能如下：1）分隔生产层段，防止层间流体和压力的串通、干扰；2）分隔压井液和生产液；3）满足采油（气）生产和修井作业的各种要求；4）保留住套管环空中的封隔液，起到保护套管和安全生产的作用。

用于海上油（气）田完井的封隔器可分为可回收式和永久式两大类型，而按坐封方式，可分为液压坐封、机械坐封和电缆坐封。

一、可回收式封隔器1．单管封隔器单管封隔器，按其坐封方式，可分为液压坐封式和机械坐封式两类。

（1）带水力锚结构的单卡瓦液压坐封式单管封隔器。

l）结构及坐封原理图4-1-1以“FH”型液压坐封单管封隔器为例说明这类封隔器在下井、坐封和释放解封三种状态。

在封隔器以下的球座上投入密封钢球或在工作筒内坐人堵塞器，从油管内加压，当油管压力与环空压力达到一定差值（剪切销钉材料、数量不同，则坐封压力不同。

各产品都有坐封压力规定，也可按用户要求设计）时，剪断坐封销钉，活塞向下（有些产品向上）移，拉（或推）锥形体、密封件、内卡瓦等部件，使卡瓦张开咬住套管壁、密封件受压缩径向膨胀，密封环形空间，内卡瓦与心轴棘齿锁住，使活塞在油管压力释放时不能复位，保持坐封状态（如图4-1-1b）。

水力锚1的内腔有一液压孔与密封胶筒下部的环行空间连通，当环空压力升高时，水力锚向外扩张，咬住套管壁，防止封隔器上移解封。

其它型号（如OTIS的，“RH”型，CAMCO的HRP—1型）的坐封原理基本相似。

有些产品可选择性进行坐封，如BAKER的“FHS”型，OTIS的12RH7129—H（图4-1-2），其原理是液压坐封通道与一滑套开关连接，坐封前可先对油管柱进行试压或其它封隔器进行坐封、验封，然后钢丝作业将滑套打开即可坐封本级封隔器，这种封隔器适合于下多级单管封隔器的生产管串进行分层采油或注水，或其它特殊作业。

第48卷 第3期 2021年3月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.48 No.3Mar. 2021收稿日期：2021-01-27应用技术海上油田同心双管分层注入管柱打捞技术应用郭 彪(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津300459)摘 要：海上Q 油田渤25井修井作业过程中，井内同心双管分层注入管柱遇卡，为恢复该井注水，采用水力内割刀切割技术、内外层油管交替倒扣打捞技术、震击打捞技术，最终打捞出全部注入管柱。

由此获得经验归纳如下：针对防砂段垢卡的注入管柱，首先应在分注管柱以上切割，再打捞割点以下管柱；应遵循倒扣打捞为主、震击为辅的处理方式；打捞φ48.26mm 油管应优先选用φ108mm 多功能打捞筒。

关键词：海上油田 同心双管 分层注入 打捞技术中图分类号：TE358 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2021)03-0053-04Application of Fishing Technology of Concentric Double-pipe LayeredInjection String in Offshore OilfieldGUO Biao(Tianjin Branch ，CNOOC <China> Ltd.，Tianjin 300459，China )Abstract ：During the workover operation of Well Bo25 in offshore Q oilfield ，the concentric double-pipe layered injection string in the well was stuck. In order to restore the water injection of the well ，the hydraulic cutting technology ，the inner and outer tubing alternately back-off fishing technology ，and the shock fishing technology were used to finally pull out all the injection strings. The experience is summarized as follows ：For the injection string for scale stuck in the sand control section ，firstly, it should be cut above the injection string, and then the string below the cutting point should be fished. It should be treated by means of back-off fishing dominated and shock fishing assisted. The φ108 mm multi-function overshot should be preferred for fishing φ48.26 mm tubing.Key words ：offshore oilfield ；concentric double pipe ；layered injection ；fishing technology0 引 言海上Q 油田位于渤海辽东湾海域，投产初期采出的伴生天然气除用于采油平台透平发电外，其余部分排放至火炬臂燃放[1]。

Y241-114分层注水管柱
1.主要工艺用途：
用于水井油套分注工艺。

2.管柱结构：水力锚+Y241油套分注封隔器+坐封球座
3.使用技术条件：
主要用于51/2in ，7.72mm、9.17mm壁厚套管井。

4.工作原理：
（1）座封：管柱到设计位置后，上提管柱封隔器所需坐封距高度，从油管内加压5-6MPa后下放至井口位置，完成封隔器座封，之后继续加压至15MPa，将坐封球座打开，完成整个管柱坐封。

（2）验封：坐封球座打开后，从油管内注水，注水压力至少25MPa，此时套管若无返水则验封合格。

（3）解封：直接上提管柱。

5.主要技术参数：见下表。

Y241-114油套分注管柱配套工具主要技术参数表。

第七章生产完井管柱完井管柱设计是完井工程的重要环节，完井工程的最终目的要通过完井管柱来实现。

海上油（气）田完井管柱的设计必须遵循以下原则：1）完井管柱必须与井下状况（包括油气层层系、产能、水动力系统、流体特性等）相适应；2）完井管柱必须与地面条件相适应；3）完井管柱必须满足油气田开发方案的要求；4）一般都应具备测试功能和自动控制的安全功能；5）尽可能减少或避免生产过程的起管柱作业，因此，一般都应具备钢丝作业或（和）连续油管作业的功能，减少生产操作费；6）结构和施工尽可能简单，降低投资费用。

完井管柱一般可按以下分类：热采注水管柱单管合采自喷单管分合采双管分合采生产完井管柱油井生产管柱电潜泵气举人工举升射流泵气井生产管柱螺杆泵水力活塞泵本章将介绍海上常用的自喷井完井管柱、气井完井管柱、气举井完井管柱、电潜泵完井管柱、射流泵完井管柱、螺杆泵完井管柱及注水井完井管柱的结构特点、适用范围和设计要点以及生产完井管柱的受力分析。

本章各管柱中，在井口与第一级封隔器之间或两个液压封隔器之间，是否需要连接伸缩节，在实际设计中必须对管柱可能的受力载荷变化情况进行计算确定，不受示例管柱的限制。

有关作业施工程序和操作规程，各油公司都有具体的规定或标准，施工时应严格执行，本文也不作详细叙述，仅在一些比较特殊或难度较大的地方提出需注意的要点。

第一节自喷井完井管柱本节将重点介绍单管合采完井管柱、单管分采／合采完井管柱和双管完井管柱。

一、单管合采完井管柱一般管柱结构如图7-1-1所示。

1．管柱特点l）结构简单，施工容易，投资费用低；2）适用于多层系统中，进行多层合采（在各层压力系统和流体物性比较一致情况下各层同时射孔生产）；3）既适合于前期自喷生产，又可用于后期的射流泵生产，所以特别适用于没有修井能力的平台条件；4）封隔器和井下安全阀构成安全防溢油的功能，确保油井安全。

2．管柱上各井下工具名称及功能（1）安全阀液压控制管线：其出口连接到井口采油树，由地面液压系统控制井下安全阀的开关，其选择参阅第四章。

海上注水管柱测试短节设计1.管柱测试简介2.注水管柱测试短节设计要点（1）材料选择：测试短节需要选择耐腐蚀、耐压的材料，一般选用低合金钢或不锈钢材料。

（2）结构设计：短节需要有一定的强度和刚度，以承受注入水压力和井口设备的密封压力。

短节一般由上下两个环节组成，上部是接头，下部是接箍。

（3）密封设计：短节的接头和接箍需要具备良好的密封性能，以确保测试过程中无泄漏现象发生。

（4）连接方式：短节的接头需要与井口设备连接紧密，一般采用螺纹连接或法兰连接。

（5）长度选择：短节的长度需要根据具体测试需求确定，一般为几米至十几米。

3.海上注水管柱测试短节设计步骤（1）确定测试要求：根据具体井口设备的特点和测试需求，确定测试短节的设计参数，包括材料、结构、长度等。

（2）材料选择：根据相关标准或规范，选择耐腐蚀、耐压的合适材料。

（3）结构设计：确定短节的上下部分结构设计，包括接头和接箍的尺寸和形状。

（4）密封设计：根据测试要求，设计接头和接箍的密封方式，确保测试过程中无泄漏。

（5）连接方式选择：根据井口设备的连接方式，选择合适的连接方式。

（6）长度确定：根据测试需求和操作限制，确定短节的长度。

（7）制造和测试：根据设计要求进行短节的制造，制造完成后进行测试，确保其满足测试要求。

4.海上注水管柱测试短节设计注意事项（1）设计要符合相关标准和规范的要求，确保测试短节满足使用要求。

（2）密封性能要良好，确保测试过程中无泄漏现象发生。

（3）连接方式要可靠，确保短节与井口设备连接紧密，不产生连接松动现象。

（4）短节尺寸要合理，不得与井口设备产生干涉。

（5）短节材料要耐腐蚀、耐压，能够在海上环境下长期稳定使用。

总结：海上注水管柱测试短节的设计需要根据具体的测试要求和操作条件，确定材料、结构、密封设计、连接方式和长度等参数。

设计过程中需要注意密封性能、连接可靠性和短节尺寸等因素，确保测试短节满足使用要求。

同时，短节的材料选择要耐腐蚀、耐压，能够适应海上环境的使用。