2008年经济师考试(中级)经济基础全真试题.doc

Friend乌鲁木齐福源德石油技术有限公司 Friend服务及产品介绍分层注水工艺技术乌鲁木齐福缘德石油技术有限公司目 录一、分层注水工艺技术二、新型的分注管柱三、配套工具分层注水工艺技术 长期以来，在油田的分层注水中， 各油田所采用的注水管柱是两级三层（或一级二层）平衡式偏心注水管柱（见图1）。此偏心注水管柱由JH752-6水力压缩式注水封隔器、0656-2偏心配水器、952-1底部循环凡尔及筛管丝堵等组成。其施工工艺为：当管柱下完以后，油管内蹩压坐封封隔器，密封油套环空，将各油层分隔开来；然后通过钢丝将投捞器下入井内逐级捞出各偏心配水器的堵塞器，将堵塞器的死嘴子更换为不同尺寸的水嘴；根据各层的吸水情况通过钢丝将投捞器下入井内逐级投入偏心配水器的偏孔内，然后进行注水。在注水过程当中如果需要洗井，可由套管泵入洗井液经反洗通道进行反洗井。这一套分层注水管柱及投捞测试工艺技术虽然应用了多年，为油田的开发作出了很大的贡献，但随着油田开发的不断深入，在油田开发后期出现了许多新的难题急待解决。 （1）、该分注管柱没有将油层以上环空封隔开来，因而该管柱无法进行替套管保护液施工，油套管得不到保护， 油套管腐蚀问题无法解决。 （2）、规格单一。对于套管损坏、变形的水井，目前的工艺管柱及工具难以通过套管变形点，因此目前的注水管柱不能应用到套管变形、上部穿孔井，让这部分井继续发挥作用。 （3）、由于斜井注水会造成管柱和封隔器偏向一边，使得封隔器密封件受力不均匀，严重影响了它的工作寿命。因此目前的注水管柱不能应用到斜井注水。 （4）、技术指标低，不能满足高压（25-35MPa）或超高压（35-50MPa）注水的需要，甚至还有一部分区块由于地面注水系统故障频繁，地面经常因为停电或管线穿孔造成频繁停泵，所产生的各种效应会造成注水管柱较大的轴向变形力。这样就会使得封隔器提前失效或解封，极大地影响了分层注水的效果，缩短了注水管柱的工作寿命。根据以上技术难题，经过多年的努力，乌鲁木齐福缘德石油技术有限公司研究试验成功了几种新型的分层注水管柱，较好地解决了应用中的难题。1 新型的分注管柱1.1 油套保护注水工艺管柱 老油田受污水回注、注入水水质不达标等多种因素的影响，使油套管腐蚀损坏严重。其一是套管穿孔、变形、漏失严重，造成注入水无法根据需要进入注水层；其二是油管穿孔、断脱，造成注入水直接从油管穿孔处进入地层，封隔器不起作用，达不到分注的目的。为了解决这个问题，研制了一种保护油套管的分层注水工艺管柱。1.1.1 管柱结构由Y341深井高压注水封隔器与KPX系列偏心配水器及可循环的底部凡尔等组成（见图2）。1.1.2 施工工艺下完管柱后，油管内蹩压坐封封隔器，密封油套环空，使得各油层分隔开来。然后由套管泵入配制好的套管保护液直到充满整个油套环空，最后按要求注水、投捞测配。1.1.3 管柱特点部分工具配件采用防腐材质，井下工具均进行表面化学镀处理防腐。该管柱具有反洗通道，可以很方便地进行反洗井作业。还由于此管柱在注水层上部增加了一级封隔器，可以对上部油套环空进行替套管保护液，以保护油套管延长其使用寿命。通过现场应用，油套管的腐蚀有了明显的改善，其中油管的使用寿命平均延长23倍以上，套管的腐蚀穿孔变形等现象也大为减少。1.2 套管变形井分层注水工艺管柱老油田的套管变形、穿孔的井很多。而目前的工艺管柱及工具规格单一，外径较大，难以达到通过套管变形点进行分注的目的，为了让这部分井继续发挥作用，乌鲁木齐福缘德石油技术有限公司做了大量的工作。研究出了一套套管变形井分层注水工艺管柱。1.2.1 管柱结构 变形井偏心注水管柱由JHY341-105、JHY341-110水力压缩式注水封隔器、KPX-105偏心配水器、952-1底部循环凡尔及筛管丝堵等组成两级两层分层注水管柱（见图3）。1.2.2 施工工艺当管柱下完以后，油管内蹩压坐封封隔器密封油套环空，使得各油层分隔开来，同时将套管变形、穿孔部位的套管环空与下部注水部位的油套环空分隔开来，最后按要求注水、投捞和测配。1.2.3 管柱特点注水层上部增加一级封隔器，避免套管变形、穿孔部位对注水的不利影响；配套工具外径小，可以顺利地通过套管变形点下到油层部位封隔未变形井段；井下封隔器等工具内径没有缩小，与常规井工具内径相同，因而可以应用常规井的投捞测试工艺。 1.3 斜井注水工艺管柱油层952-1凡尔筛管丝堵偏心配水器油层偏心配水器Y341封隔器Y341封隔器KZ强力支撑器图4 斜井单支撑分注管柱示意图 对于部分斜井。在斜井注水过程当中，由于井斜会造成管柱和封隔器偏向一边，使得封隔器密封件受力不均匀，严重影响了它的工作寿命。因此，目前的注水管柱无法应用到斜井注水。下面介绍的一套斜井分层注水工艺管柱。1.3.1 管柱结构 斜井分层注水管柱由KZ-114强力支撑扶正器、JHY341-114注水封隔器、KPX-114偏心配水器、952-1底部循环凡尔及筛管丝堵等组成（单支撑管柱见图4，双支撑管柱见图5）。该管柱也可以采用尾管支撑方式。1.3.2 施工工艺：当管柱下完以后，油管内蹩压坐封封隔器及KZ-114强力支撑扶正器。KZ-114强力支撑扶正器将斜井管柱扶正并支撑在套管壁上，使得管柱始终处于套管中心，以改善封隔器的工作条件，达到延长斜井分注管柱寿命的目的。对于需进行套管保护的井，可由套管泵入套管保护液，至灌满油套环空为止，然后按要求注水、投捞和测配。1.3.3 管柱特点分注管柱上下均增加了KZ-114强力支撑扶正器，具有扶正并支撑斜井管柱的功能，使得管柱始终处于套管中心，改善了封隔器的工作条件；同时，还具有一定的管柱锚定功能，消除各种管柱效应造成的管柱蠕动现象。达到延长斜井分注管柱寿命的目的。该支撑器由于无卡瓦结构，因此还具有不伤害套管，起下方便等优点。 1.4 高压分层注水工艺管柱对于需要实行高压（2535MPa）、超高压（3550MPa）注水，还有一部分区块由于地面注水系统故障，因停电造成停泵。在这种情况下，注水管柱的工作寿命较短。究其原因，是因为在分层注水过程中，注水管柱会受到内压、外压、轴力、扭矩、弯矩、井壁支反力、粘滞摩阻和库仑摩擦力等多种载荷的联合作用，管柱有三种可能的平衡状态：稳定状态、正弦（或蛇形）弯曲状态及螺旋弯曲状态。在不同的平衡状态下，管柱的力学行为也有很大的差异。特别是在高温高压深井注水过程中或地面注水系统故障频繁造成频繁停泵的井尤为突出。由于管柱内外流体压力、温度以及受力的改变，造成注水管柱处于不同的平衡状态下或在不同的平衡状态间转换，从而使管柱产生较大的轴向变形和弯曲变形。这样就会带动井下封隔器随之不断地上下蠕动，从而使得封隔器的密封胶筒被磨坏，甚至使得封隔器提前失效或解封。为了解决这个难题，我们经过多年的研究和大量的试验，研究了一种可以锚定和进行自动补偿的分层注水工艺管柱。1.4.1 管柱结构高压分层注水管柱由管柱伸缩补偿器、KQW水井双向锚、Y341注水封隔器、偏心配水器、952-1循环凡尔+筛管丝堵等工具组成。管柱示意图见图6。1.4.2 施工工艺根据施工设计配管柱下井，利用封隔器将各层段卡开，在相应层段管柱上带有偏心配水器。当管柱下完以后，从油管内蹩压10MPa验证管柱漏失情况并坐卡水井锚。在最上一级封隔器上部安装的水井锚，使温度效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应所产生的力通过卡瓦传到套管上，解决了管柱蠕动，保护了封隔器胶筒，同时，还具有管柱扶正功能。继续蹩压15MPa坐封封隔和蹩压20MPa，剪断管柱伸缩补偿器剪钉，此时伸缩补偿器的弹簧爪在内支撑失去之后而脱开并开始工作，补偿管柱的伸长和缩短，消除管柱的轴向应力，防止管柱弯曲变形或损坏。然后通过钢丝将投捞器下入井内逐级捞出各偏心配水器的堵塞器，将堵塞器的死嘴子更换为不同尺寸的水嘴，根据各层的吸水情况通过钢丝再将投捞器下入井内逐级投入偏心配水器的偏孔内，进行分层注水。在注水过程当中如果需要洗井，可由套管泵入液体经底尾部循环凡尔进行反洗井。1.4.3 管柱特点该管柱具有锚定和补偿的功能，可以使封隔器长期处于静止和扶正状态，极大地延长了注水封隔器的工作寿命。该管柱不仅适用于高温、高压分注井，同样也适应经常由于地面注水系统故障、停电或管线穿孔造成频繁停泵的注水井，还适应斜井分注，用途广泛。2 配套工具目前分层注水使用的封隔器为较早研究的752-6封隔器。该封隔器耐压差低、密封性能较差。主要是因为其钢体强度低，反洗井密封是靠凡尔的钢性线密封进行密封的。由于反洗井时的水击等因素影响和腐蚀影响，很容易失效。我们在研究各种配套管柱的同时，也对其中的配套工具进行了完善和研究。2.1 Y341型分层注水封隔器2.1.1 整体结构 Y341型分层注水封隔器由防撞、坐封、密封、重复锁紧、反洗井、解封等机构组成。2.1.2 工作原理坐封时，油管内蹩压，液压经内中心管及下中心管孔眼分别作用在上、下两级坐封活塞上，推动双级活塞上行剪断坐封销钉，双级活塞继续上行压缩胶筒密封油套环空，同时锁套与锁环相互啮合锁紧，使胶筒不能回收，始终密封油套环空；反洗井时，套管液经上外套开孔流道进入，推动反洗活塞上行，打开反洗通道，经内外中心管的环空，由上活塞套开孔流出，完成反洗井工艺；解封时，直接上提管柱，由于胶筒与套管之间的磨擦力作用剪断销钉，锁环失去限位，在胶筒反弹力的作用下，使锁环与锁套一起下行解卡、完成解封。2.1.3 技术特点 （1）、提高了工作压差（50MPa）及工作温度（150）等技术指标，可应用于深井或低渗透井进行高压超高压分层注水； （2）、该封隔器具有防撞机构因而具有很强的防中途坐封功能，可以避免深井或斜井下管柱时出现中途坐封的现象； （3）、JHY341封隔器密封件采用新型耐高温高压橡胶材料，密封可靠；特别是反洗井密封结构改进为内外两重橡胶软密封和一道钢体研磨线接触的三重密封，避免了原来线接触密封困难、接触面易结垢腐蚀造成封隔器失效的问题。2.1.4 主要技术指标 型 号 Y341114 Y341105(变形井) Y341110(变形井) 最大外径mm ： 114 105 110 内通径mm： 50 48 48 总长mm： 1250 1450 1400 工作压差MPa： 50 20 25 工作温度： 150 135 135 坐封压力MPa： 15 15 15 反洗排量m3/h： 30 30 30 解封力kN： 1520 1520 1520两端连接螺纹： 2 7/8 UPTBG 2 7/8 TBG 2 7/8 TBG2.2 KQW型水井锚2.2.1 结构 KQW型水井锚由防撞机构、坐卡机构、锚定部分、重复锁紧机构、平衡部分、解卡机构等六部分组成。2.2.2 作原理 在下放水井锚时，水井锚与套管间的摩擦力和撞击力可以经过下中心管传给管柱上，而不会出现中途坐卡的现象；坐卡水井锚时，油管内蹩压，高压水经中心管下部孔眼作用在下活塞上，推动其上行，进而推动弹簧套压缩弹簧上行并带动活塞套与锁套上行，此时剪钉剪断，弹簧套上行后推动下锥体上行锥开卡瓦卡在套管壁上而锚定管柱，从而完成坐卡动作。坐卡的同时，锁套上行与锁环啮合使得卡瓦张开后不能回收，处于锚定状态；解卡时上提管柱，此时由于卡瓦卡在套管壁不动，管柱上行带动中心管、下接头上行，提断下部解封销钉（剪钉剪切力为2040kN），使下锥体下行，卡瓦回收解卡。如果此时还不能实现解卡，可以继续上提管柱剪断上部解卡销钉（销钉剪断力为6080kN），上锥体与中心管脱开，上锥体上行，卡瓦回收解卡。2.2.3 技术特点： （1）、该水井锚能够双向锚定管柱，克服管柱的蠕动现象； （2）、水井锚定机构由卡瓦和卡瓦套组成，卡瓦由卡瓦套限制，可以保证在任何意外情况下卡瓦不会脱出而造成卡死管柱的现象； （3）、水井锚设计有两套上提解卡机构，使得上下锥体双向脱开解卡，提高了解卡的可靠性。2.2.4 主要技术指标型 号 KQW-114 KQW-105（变形井） 钢体最大外径mm： 114 105 钢体最小内径mm： 50 48 总长mm： 1100 1250 工作压力MPa： 50 35 座封压力MPa： 15 15 锚定力kN： 600800 600800 工作温度： 150 150 解卡力kN： 2040 2040 两端连接螺纹： 2 7/8 UP TBG、 2 7/8 TBG2.3 KZ-114强力支撑器2.3.1 整体结构 KZC-114强力支撑器由防撞、坐封、支撑、锁紧、解封等机构组成。2.3.2 工作原理从油管加液压，双级坐封活塞上行，剪断坐封剪钉，并推动锥体上行，撑开簧片，紧贴套管内壁，支撑扶正井下管柱。起出时，上提管柱，解封销钉被剪断，簧片下行脱开锥体回收，从而可将支撑器顺利起出。2.3.3 技术特点 （1）、；KZ-114强力支撑器采用高强力簧片和双活塞液压启动，因而具有低压启动、强力支撑扶正管柱的功能。 （2）、KZ-114强力支撑器无卡瓦结构，因而不伤害套管，起下方便，不易造成大修等困难。2.3.4 主要技术指标 型 号 KZ114 最大外径mm： 114 内通径mm： 50 总长mm： 1020 工作压力MPa： 50 工作温度： 150 坐封压力MPa： 15 支撑力kN： 5060 解封力kN： 1520 两端连接螺纹： 2 7/8 TBG 2.4 KZL110管柱伸缩补偿器2.4.1 整体结