试油、修井井口装置现场试压技术

现场井口装置试压的 两种情形 •产层没有打开的 产层没有打开的 井 •产层打开的井 产层
产 层 没 有 打 开 的 井
钻井队将完成的新井移交 试油队后， 试油队后，试油队进行 试油施工， 试油施工，换装后的井 口装置需要试压。 口装置需要试压。这种 井产层没有打开， 井产层没有打开，井筒 为油层套管， 为油层套管，井筒能够 承受较高压力。 承受较高压力。
试修作业中井口 试压技术研究
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项目的来源及目的意义
目前在试修作业各个工序中，需要对封 井器和采油树反复拆除、安装。封井器井口 装置安装后，特别对老井修井首次换装井口 的井和射孔后的井目前没有可行的、方便的 办法对采油树大四通上法兰钢圈密封面和封 井器进行试压检验。针对这种实际情况，对 处于不同工况下的井口进行试压技术研究， 探索一种合适的方法，对采油树大四通上法 兰钢圈密封面和封井器进行试压检验,解决 现场井口试压技术难题，以达到消除安全隐 患,确保试修工作安全顺利的进行有着重大 的意义。
2 7/8＂ ＂ 31.92 51.08 76.62
3 1/2＂ ＂
50t作业机 作业机 80t作业机 作业机 120t作业机 作业机
36.69 58.70 88.06
105MPa 从 表 中 可 以 看 出 ， 试 压 105MPa 提 升 负 荷 将 达 到 140~340吨以上，再考虑摩擦及井口不居中等原因， 340吨以上 140 340 吨以上 ， 再考虑摩擦及井口不居中等原因 ， 其提升负荷将会更高。对于老井修井， 其提升负荷将会更高。对于老井修井，还有原井油管 串座封在特殊四通上，采取提拉法， 串座封在特殊四通上，采取提拉法，就必须将皮腕下 端连上原井油管串，才能将皮腕工具下送至套管内， 端连上原井油管串，才能将皮腕工具下送至套管内， 此时提升负荷F还要加上原井管串重量 还要加上原井管串重量。 此时提升负荷 还要加上原井管串重量。 如果修井设备即使能够满足试压提升负荷， 如果修井设备即使能够满足试压提升负荷，但对于 这种有原井油管串的老井因生产多年， 这种有原井油管串的老井因生产多年，井下出现套管 变形（如关6井）、产层出砂 如文6井）、管串带 产层出砂（ 变形（如关 井）、产层出砂（如文 井）、管串带 封隔器工具（如平落8井 封隔器工具（如平落 井）等因素而使管串遇卡的复 杂情况，皮腕工具不能下送至套管内， 杂情况，皮腕工具不能下送至套管内，根本无法完成 试压工序来检验井口装置的安全密封性。 试压工序来检验井口装置的安全密封性。
试压值 21 套管尺寸 7＂ ＂ 9 5/8＂ ＂ 329 728 35 548 1213 70 105 1645 3638 套管内经 mm 159 222.4
1096
2425
用3 1/2＂钻具的试压值（MPa） 1/2＂钻具的试压值（MPa） 与提升负荷（KN） 与提升负荷（KN）的关系数据
试压值 21 套管尺寸 7＂ ＂ 9 5/8＂ ＂ 286 685 477 1142 35 70 105 1432 3425 套管内经 mm 159 222.4
新型试压方法的研究
常规的试压方法存在多种弊端。提拉 常规的试压方法存在多种弊端。 法是目前比较常用的方法， 法是目前比较常用的方法，这种方法可以 采用大钻具来减小提升负荷， 采用大钻具来减小提升负荷，因此封井器 胶芯尺寸要与提拉钻具一致， 胶芯尺寸要与提拉钻具一致，但是在整个 试修作业中，如果有多次试压作业， 试修作业中，如果有多次试压作业，就必 须多次倒换封井器胶芯，工作量较大， 须多次倒换封井器胶芯，工作量较大，况 且井下有钻具遇卡时也不能采用。 且井下有钻具遇卡时也不能采用。为此我 们就需要寻求一种能既不让井下承压，又 们就需要寻求一种能既不让井下承压， 寻求一种能既不让井下承压 能满足现有封井器条件及适合各种井身结 构的试压方法。 构的试压方法。
现场试压用的皮腕 （又称试压堵塞器）
提拉法 提拉法
提拉法的特点
提拉法试压简单易行， 提拉法试压简单易行，皮腕一般在井 口第一根套管内， 口第一根套管内，把试压部位与井筒上下 分隔开，避免了全井筒承压， 分隔开，避免了全井筒承压，目前这种方 法采用较多， 法采用较多，但往往提升负荷较大 ，上 提负荷公式计算如下： 提负荷公式计算如下：
F=P·S/1000
式中： 提升负荷， ； 式中：F—提升负荷，KN； 提升负荷 P—试压值，MPa； 试压值， 试压值 ； S—提升钻具外径与套管内径所组成 提升钻具外径与套管内径所组成 的环形横截面积，mm2。 的环形横截面积，
7/8＂钻具的试压值（MPa） 用2 7/8＂钻具的试压值（MPa） 与提升负荷（KN） 与提升负荷（KN）的关系数据
封隔器试压法
下封隔器或桥塞临时封隔井口套管， 下封隔器或桥塞临时封隔井口套管，然后 用压裂车或其它泵压设备直接向被试压部位 打压的方法对井口试压， 打压的方法对井口试压，试压结束后再取出 封隔器或桥塞。它的原理综合了第一、 封隔器或桥塞。它的原理综合了第一、二种 方法，避免了井下承压， 方法，避免了井下承压，但其缺点是下封隔 器或桥塞的工艺复杂，工具昂贵，费用高， 器或桥塞的工艺复杂，工具昂贵，费用高， 试修施工作业中需要反复拆装井口， 试修施工作业中需要反复拆装井口，因此现 场一般不采用这种方法。另外老井中， 场一般不采用这种方法。另外老井中，有相 当数量井的井身结构是井口为9 5/8＂套管， 当数量井的井身结构是井口为9 5/8＂套管， 而特殊四通通径只有176mm，根本无法下封 而特殊四通通径只有 ， 隔器。 隔器。
但是，封井器试压时其闸 板必须关闭，怎样对其加压 呢？因此接下来要解决试压 介质注入通道的问题。
对封井器结构和工作原理经过 研究，发现封井器下连接法兰 与闸板之间有270mm的距离空 间，因此只要工具 工具长度尺寸小 工具 于270mm，其上端用与封井器 半封尺寸一致的管线连接出封 井器，关闭半封，这个问题就 迎刃而解了。
阀
油管试压阀的特点
解决了常规几种试压方法存在的弊 病。油管试压阀上端的连接扣型可 根据关闭封井器所需的钻具尺寸加 工，可以满足不同压力级别承压能 力。更重要的是一次投入，多次使 用，快捷、方便、可行，达到了我 们所需要的预期目的。
油管试压阀的优点
工具加工简单； 现场安装方便； 试压时与井筒不相通，避免了井筒承压； 试压注入液体量少，花用时间短； 泵注设备可采用小型手（电）动泵，可节 约设备成本； 工具可以反复使用； 安全性高，可操作性强。
直接法
特点是工序简单， 操作方便、快速； 适合井筒能够承压 的井，比如新井 （或未射孔的井）、 用桥塞或注水泥塞 封隔了产层的井等。 采取这种方法必须 考虑套管的抗内压 强度。 强度。
提拉法
用钻杆或油管连接与 井口套管尺寸相匹配的 皮腕，下至距井口1~2 根套管内的本体上，然 后在钻具与套管的环空 内灌满清水，关闭半封 封井器，再用游车上提 到一定负荷，使环空中 的清水压缩而起压，从 而达到对井口装置试压 的目的。
955
2284
作业机最大提升负荷（ ） 作业机最大提升负荷（KN）采用不同钻具提升时 的最大试压值（ 的最大试压值（MPa）的关系数据 ）
套管及
7＂套管 ＂
钻具尺寸 修井机型号
9 5/8＂套管 ＂ 2 7/8＂ ＂ 14.43 23.09 34.64 3 1/2＂ ＂ 15.33 24.53 36.80
பைடு நூலகம் 通过研究，我们设计出了如图这个试压工具。 通过研究，我们设计出了如图这个试压工具。工具上端 连接一根油管短节，然后安装在直管挂上即可。 连接一根油管短节，然后安装在直管挂上即可。
油管试压阀
工作原理：将工具下端 工作原理 连接直管挂，上端连接 2 7/8“（或3 1/2”）厚 壁平式油管短节，试压 泵与油管短节相连，直 管挂与特殊四通座封， 并顶好顶丝，关闭封井 器半封，然后从油管短 节向封井器内泵清水， 压力则通过的传压孔传 递到井口内，直至试压 值，从而达到试压的目 的，这个工具我们称之 为油管试压阀 。
结论
通过井口试压工艺这一课题的研究， 通过井口试压工艺这一课题的研究，对目前现场 使用的井口试压方法进行了全面的统计、分析、 使用的井口试压方法进行了全面的统计、 分析、对 比研究，找出了各种方法的利与弊， 比研究 ，找出了各种方法的利与弊 ，为寻找新的方 法提供了思路。 法提供了思路。 对井口装置的结构与功能进行认真剖析， 对井口装置的结构与功能进行认真剖析，结合现 有技术条件，综合各种试压方法的优点， 有技术条件，综合各种试压方法的优点，成功的设 计出了一种新型试压工具——油管试压阀，找到了 油管试压阀， 计出了一种新型试压工具 油管试压阀 一种简单有效的井口试压方法， 一种简单有效的井口试压方法，完全解决了试修井 口装置试压的技术难题， 口装置试压的技术难题，彻底消除试修作业中井口 的不安全因素，确保了井控安全。经过现场10 10余井 的不安全因素，确保了井控安全。经过现场10余井 次的成功试验应用证明，这种方法是完全可行的， 次的成功试验应用证明，这种方法是完全可行的， 并能取得显著的经济效益，值得推广。 并能取得显著的经济效益，值得推广。
现场应用
油管试压阀，先后在盐浅4井、平落8 井、关6井、文6井、文3井、公001-c1等 10余口井试验应用，均获得成功，是完 全可行的。其中关6井、文6井试压值为 70MPa,其余井试压值为35MPa，因目前 没有安装使用105 MPa压力级别的井口 装置的井位，因此没有对105 MPa试压 值作试验
效益分析
该试压工具一次投入，多次使用，快捷、 该试压工具一次投入，多次使用，快捷、方 可行，缩短了工序周期， 便、可行，缩短了工序周期，简化了试压设 降低了劳动强度。这种试压方法， 备，降低了劳动强度。这种试压方法，比常 规的直接法可节约时间约1小时 小时， 规的直接法可节约时间约 小时，试压设备 为小型电动泵（作业队均自行有配备）， ），不 为小型电动泵（作业队均自行有配备），不 型压裂车， 用700型压裂车，为此一次井口试压工序可 型压裂车 节约设备成本12000元左右，一口井的试修 元左右， 节约设备成本 元左右 作业中有多次井口试压工序， 作业中有多次井口试压工序，可见其经济效 益将十分可观。对于某些特殊、 益将十分可观。对于某些特殊、复杂井口试 无法采取常规方法， 压，无法采取常规方法，而丝堵法可完全解 杜绝了井控隐患， 决，杜绝了井控隐患，由此产生的间接经济 效益是无法估计的， 效益是无法估计的，
井口试压工艺研究将完全
解决试修井口装置不能试压的难 题，为试修作业中经常出现的井 口拆安提供试压技术和相应的工 具器材，彻底消除试修作业中井 口的不安全因素，确保井控安全。 因此可在试修作业中推广运用， 将节约试压时间、降低设备费用， 因之产生的经济效益和社会效益 将十分显著，其应用前景亦非常 广阔。
我们试修作业时，只需拆除采油树， 我们试修作业时，只需拆除采油树，防 喷器组直接换装在特殊四通上就可进行 试修作业， 试修作业，对油管头的特殊四通并不拆 除更换。 除更换。因此要解决试压时隔离井筒之 间的通道， 间的通道，我们想到了特殊四通上的直 管挂（现场有时又称之为锥体挂， 管挂（现场有时又称之为锥体挂，它用 于悬挂油管，上下均是丝扣连接， 于悬挂油管，上下均是丝扣连接，中间 直管挂上设计一 为油气通道） 然后在直管挂 为油气通道） ，然后在直管挂上设计一 就可解决这个问题了。 个工具就可解决这个问题了。
国内外现状
当射开油气层后，就必须安装试油的防喷井口 装置，以控制和预防井喷事故的发生。这个时候 确保井口密封性能的良好显得至关重要。要检验 其密封性，就必须对井口装置进行试压，但是当 产层打开时因井筒不能承压而不能直接试压，或 者井下有管柱采用提拉方式试压时，其提升负荷 相当高。因此现场对井口进行密封试压的技术手 段和相应的试压工具往往受到这些因素的限制， 有时不得不放弃试压这一关键环节，这给井控安 全带来十分严重的隐患。为此，研究一套完整的 技术方案和配套的试压工具，并且能够方便的反 复拆装使用，解决井口试压技术难题，势在必行。
产 层
打 开 的 井
已经射孔的井或老 井。这种井井筒不 能承压，对井口装 置试压是就得设法 采取一定的方法将 井口部位与井筒隔 离开才能对井口部 位进行试压。
目前现场井口试压的 常规方法研究
直接法 提拉法 封隔器法
直接法
将泵压设备接 在压井管汇或井口 闸门上，从地面向 井内注入清水或其 它介质，然后打压， 从而达到试压的目 的，如图所示。但 全井筒均承受压力， 即井口上的压力通 过试压介质同时作 用在井下油层套管 上。