一种小尺寸套管完井用Y型接头优化设计
王伟 张斌
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
摘要：
渤海油田正在积极开展小尺寸套管井开发, 配套的完井Y型分采管柱目前已经完成研究, 包括Y型接头、工作筒、堵塞器单流阀, Y接头为了满足大通径生产管柱的要求, 上下端扣型均采用油管扣, 配套的电泵机组和旁通管分别位于Y型接头下端两侧。本文详细阐述Y型接头的外径尺寸设计、旁通管与电泵机组尺寸匹配, 经过理论计算和现场试验测试验证, Y接头下井是否顺利取决于Y接头和套管之间的间隙, 旁通管尺寸的选择取决于电泵机组最大外径, 同时管柱组合还要考虑钢丝作业时开关工具的通过性。
关键词：
Y接头; 工作筒; 生产堵塞器; 电机;
作者简介： 王伟 (1982-) :男, 汉族, 天津市滨海新区, 大学本科, 中级工程师, 现从事钻完井专业技术研究。;
目前渤海油田正在尝试小尺寸套管井深结构推广应用, 配套的完井管柱已经完成研究, 完井管柱中Y型接头承载了电泵机组与上下管柱连接的重要功能, 本文以193.675mm套管井为例进行Y型接头优化设计。
1 Y型接头结构
Y接头配套工具主要由Y、工作筒、生产堵塞器和隔离套组成, 其结构见图1。
Y接头同心通道下螺纹连接下工作筒, 工作筒下部连接旁通管, 根据电泵尺寸, 旁通管常用尺寸有60.325mm和73.025mm两种规格;Y接头另一侧连接单流阀, 单流阀下部连接电泵机组;其中上工作筒、单流阀和隔离套根据工艺的需求进行配置。
图1 Y图1型接Y头型及接配头套及工配具套设工具计设图计图
2 Y型接头工作原理
常规电泵生产时, 单流阀的作用是提高电泵侧密封可靠性, 防止停泵时候井液倒流, 造成电泵反转, 若电泵本身单流阀可靠性高, 可以不选用该单流阀;若电泵本身单流阀可靠性低, 建议增加该单流阀。若油田后期有转注的需求时, Y接头配套工具建议为:Y接头、工作筒、单流阀、生产堵塞器;正常生产时, 投入生产堵塞器;转注时, 不用修井换管柱, 通过钢丝作业捞出生产堵塞器, 若注入层有开关需求时候, 通过滑套开关工具关闭或者打开目的层, 最后投入隔离套, 就能实现油井转注的功能, 这样节省了作业成本和平台修井时间, 不影响其它井的施工[1]。
3 Y型接头优化设计
3.1 Y接头
Y接头外径尺寸主要参考套管内径, 本文以193.675mm套管为例进行分析, 考虑到Y接头旁通管后期动管柱作业需要拉拔, 旁通管最小尺寸为60.325mm, 抗拉吨位40t, 因为电泵机组最大可选电机107mm, 同时对旁通管和电泵机组尺寸进行排布设计[2](见图3) 。107电机外径107mm, 旁通管外径60.325mm, 两者尺寸之和为167.325mm, 为了保护电泵机组和管柱扶正考虑, Y接头尺寸设计为169mm, 经验推荐Y接头与套管之间间隙最小8mm, 因此Y接头的外径设计为169mm。其参数见表1, 其结构见图2。
图2 Y接头及配套工具径向切面图
表1 169Y接头参数表
3.2 工作筒
工作筒上部连接在Y接头, 下部连接旁通管, 其作用是和生产堵塞器配合实现对旁通管的封堵, 满足电泵正常生产的需求。参数见表2。
表2 54下工作筒参数表
3.3 生产堵塞器
生产堵塞器和下工作筒配合, 通过钢丝作业, 实现和工作筒的密封与定位功能。其结构见图1, 参数见表3。
表3 生产堵塞器参数表
4 Y型接头现场试验
通过模拟海上油气田φ193.68mm套管井Y型分采管柱作业全过程, 重点测试Y型接头摩阻和居中效果, 验证工具的可靠性及压耗是否满足海上作业要求。图3为本次下井管柱Y型接头位置的横截面, 电机外径107mm, 套管内径174.63mm, 旁通管60.325mm, Y接头本次下井深度600m, Y接头上接73.025mmEU油管, 下接60.325mmEU油管。
图3 起出后Y型管柱实物图
现场管柱组装完成后按照顺序下井, 管柱下入顺序为, 带孔圆堵+2根60.325mmEUE+47.625mm生产滑套+2根60.325mmEUE+工作筒+169Y型接头及107电泵机组+2根73.025mmEUB+400m长88.9mmEUE, 现场试验后发现钢丝开关工具通过Y接头无遇阻, 下部滑套开关顺利, 管柱起钻后无明显磨痕, 下井管柱吨位平稳无遇阻现象, 起钻吨位平稳, 无遇阻现象, 电泵机组连接位置与本体均未发现破损 (见图3) 。
5 结束语
1) Y接头最大外径169mm, 与193.675mm套管间隙大于8mm, 同时通过试验验证了169mmY型接头可顺利通过, 设计尺寸满足现场应用要求。
2) 通过试验验证169Y型接头采用60.325mm旁通管, 可配套最大电机外径为107mm。
3) 使用169Y接头时, 开关工具可以顺利通过169Y接头并对下部47.625mm生产滑套进行开关。
