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摘 要:本文对深层注水井管柱进行了分析,指出该类型管柱在油管组合、井下工具配套等方面的不完善之处。同时对油管断脱因素进行分析,认为油管丝扣断是由于管丝扣加工时存在应力缺陷,并受复杂交变应力作用及易于发生腐蚀3种原因综合作用的结果。提出了对深层注水井管柱的配套意见。不同深度注水井有不同洗井压力的要求。故从洗井对管柱安全压力的要求来看,深层注水井必须采用K344封隔器,可避免洗井对注水管柱造成影响。
主题词:注水井管柱; 油管 ; 断脱; 组合方式 ; 配套
现今,存在许多问题造成注水管柱失效,导致注水有效期缩短和增加作业成本费用,主要因素为:一是注水井井况因素造成封隔器密封不严、砂埋管柱等问题;二是注水水质因素造成油管腐蚀、结垢等,导致油管漏、测调遇阻等问题,导致管柱失效;三是注水管柱组合不合理,导致油管金属疲劳,造成作业过程中油管断脱。
1 油管螺纹连接强度测试
按照井下作业技术数据手册编写组主编的“井下作业技术数据手册”(石油工业出版社)以及[美]H.B布雷德利主编的“石油工程手册”上册(石油工业出版社)的有关规定对油管螺纹连接强度进行校核。对于 in非加厚的J55型油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为323.0 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;
对于 in加厚的J55油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为443.6 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;对于 in非加厚的N80油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为470.0 ,丝扣连接屈服强度安全系数为1.3;实际许用强度为: ;对于 in加厚的N80油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为645.1 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;对螺纹连接接头进行实际测试实验, J55旧油管丝扣连接实际许用强度为124.25 ;N80旧油管丝扣连接实际许用强度为180.75 。
2油管应力计算
3.井下工具的选择
管柱配套工具对于深层注水管柱能否长期有效注水是非常重要的。因此,根據深层注水井的情况,结合井下工具特点,对管柱进行优化配套,使深层注水管柱处于最佳注水状态。(1)封隔器择:条件:密封压差高、抗蠕动性能好。K344-113Z封隔器特点:一是密封压差高(30Mpa),密封性可靠。二是增加自身抗蠕动性(是单胶筒的2倍)。三是新型胶筒结构抗磨、耐击穿能力强。K344-113Z封隔器性能分析。封隔器座封时,二个胶筒向外膨胀,当胶筒接触到套管时,在二个胶筒之间形成一个密闭区,座封压力继续上升,密闭区的压力也随之上升。封隔器座封后,二个胶筒之间的压力始终保持最高座封时所产生的压力。 当封隔器顶部或底部为停注层时,可保证其中一级胶筒两端为低压差状态。(2)配套选择:管柱配套:防蠕动器+封隔器+空心配水器+沉砂底球+防腐油管。配套特点:当注水管柱微量上移时,防蠕动器锚定套管,阻止管柱继续移动。停注时,由于管柱无压缩,不产生向下伸展。管柱在注水过程中不蠕动。防蠕动器是弥补蠕动补偿器所不能解决的管柱总压差较大向上蠕动问题。适应于分注井顶部停注和套管漏失的封串井管柱配套。注水井其他注水状态:管柱配套:蠕动补偿器+空心配水器+封隔器+沉砂底球+防腐油管。配套特点:蠕动补偿器可补偿温度、压力变化所造成的蠕动问题,又对套管无伤害,达到延长有效注水的目的。蠕动补偿器是在避免套管受损的前提下,补偿分注管柱受温度、压力变化所产生的伸缩力,消除因分注管柱蠕动导致封隔器胶筒受损,达到延长有效注水的目的。
4 结论与建议
(1)深层注水井油管(特别是旧油管)必须进行组合,提高作业时油管的抗拉强度,避免油管在作业中的断脱问题。(2)油管的组合受油管钢级的影响较大,无论在新油管组合方式还是在旧油管组和方式中,N80油管都较之J55油管性能更优越,更应被采用。
主题词:注水井管柱; 油管 ; 断脱; 组合方式 ; 配套
现今,存在许多问题造成注水管柱失效,导致注水有效期缩短和增加作业成本费用,主要因素为:一是注水井井况因素造成封隔器密封不严、砂埋管柱等问题;二是注水水质因素造成油管腐蚀、结垢等,导致油管漏、测调遇阻等问题,导致管柱失效;三是注水管柱组合不合理,导致油管金属疲劳,造成作业过程中油管断脱。
1 油管螺纹连接强度测试
按照井下作业技术数据手册编写组主编的“井下作业技术数据手册”(石油工业出版社)以及[美]H.B布雷德利主编的“石油工程手册”上册(石油工业出版社)的有关规定对油管螺纹连接强度进行校核。对于 in非加厚的J55型油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为323.0 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;
对于 in加厚的J55油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为443.6 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;对于 in非加厚的N80油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为470.0 ,丝扣连接屈服强度安全系数为1.3;实际许用强度为: ;对于 in加厚的N80油管来说,按照上述井下作业技术数据手册中的油管柱设计之规定:其丝扣连接屈服强度为645.1 ,丝扣连接屈服强度安全系数1.3;实际许用强度为: ;对螺纹连接接头进行实际测试实验, J55旧油管丝扣连接实际许用强度为124.25 ;N80旧油管丝扣连接实际许用强度为180.75 。
2油管应力计算
3.井下工具的选择
管柱配套工具对于深层注水管柱能否长期有效注水是非常重要的。因此,根據深层注水井的情况,结合井下工具特点,对管柱进行优化配套,使深层注水管柱处于最佳注水状态。(1)封隔器择:条件:密封压差高、抗蠕动性能好。K344-113Z封隔器特点:一是密封压差高(30Mpa),密封性可靠。二是增加自身抗蠕动性(是单胶筒的2倍)。三是新型胶筒结构抗磨、耐击穿能力强。K344-113Z封隔器性能分析。封隔器座封时,二个胶筒向外膨胀,当胶筒接触到套管时,在二个胶筒之间形成一个密闭区,座封压力继续上升,密闭区的压力也随之上升。封隔器座封后,二个胶筒之间的压力始终保持最高座封时所产生的压力。 当封隔器顶部或底部为停注层时,可保证其中一级胶筒两端为低压差状态。(2)配套选择:管柱配套:防蠕动器+封隔器+空心配水器+沉砂底球+防腐油管。配套特点:当注水管柱微量上移时,防蠕动器锚定套管,阻止管柱继续移动。停注时,由于管柱无压缩,不产生向下伸展。管柱在注水过程中不蠕动。防蠕动器是弥补蠕动补偿器所不能解决的管柱总压差较大向上蠕动问题。适应于分注井顶部停注和套管漏失的封串井管柱配套。注水井其他注水状态:管柱配套:蠕动补偿器+空心配水器+封隔器+沉砂底球+防腐油管。配套特点:蠕动补偿器可补偿温度、压力变化所造成的蠕动问题,又对套管无伤害,达到延长有效注水的目的。蠕动补偿器是在避免套管受损的前提下,补偿分注管柱受温度、压力变化所产生的伸缩力,消除因分注管柱蠕动导致封隔器胶筒受损,达到延长有效注水的目的。
4 结论与建议
(1)深层注水井油管(特别是旧油管)必须进行组合,提高作业时油管的抗拉强度,避免油管在作业中的断脱问题。(2)油管的组合受油管钢级的影响较大,无论在新油管组合方式还是在旧油管组和方式中,N80油管都较之J55油管性能更优越,更应被采用。