井筒隔离工具

第13章井筒隔离工具1.1技术概述随着石油勘探生产行业的向深水海洋井发展，对深水钻井平台的需求日益显现。为了增加平台的可靠性，运营商们采取了一种新的战略——将水下采油树从海上钻井平台转移到水下井口装置辅助船上安装。安装钻井平台需要1到3周，而这种转移安装可以确保钻井快速移动到下一个井，并且显著减少了钻井时间。地层隔离阀（surface-controlledformationisolationvalve,SFIV）作为这种战略中的一部分，是专为实现临时弃井而设计的。案例研究也表明，通过thelandingtreeon升沉补偿—thetree-by-wire技术临时弃井减少了操作时间。不过地层隔离阀也存在缺陷，一旦使用，必须在verticaltree安装后移除。充分意识到这项技术的潜力，地层隔离阀（SFIV）旨在提供一个机械屏障，可以通过在辅助船对液压管线施加压力遥控激活打开，消除了油井失控的风险，在临时弃井操作中尤为重要。从2010年11月开始，世界各地的几个海洋深水井成功的应用了SFIV。随着油田开发向非常规作业发展，对油水井带压作业要求越来越高，同时还要防止油层受压井液污染。目前，油田使用油层保护液、单向阀、封隔器和配套井口带压设备，但在现场应用中，存在坐封效果差，压井液和油层保护液对油层侵入污染，带压作业程序繁杂等问题。因此，研制了地层隔离阀，该阀属球类双向阀，通过密封开关工具，随生产管柱上下移动，随时调节油层与油管之间通道的开启及关闭，实现油层或水层与生产通道的压力隔离。现场应用表明：地层隔离阀配套丢手悬挂封隔器能有效实现油层压力与生产通道的隔离，解决了打压作业难、压井液漏失、油层污染等问题，提高了高压油水井检修作业深度，延长了油水井免修期，具有良好的推广前景。完井管柱中使用FIV(formationisolationvalve)装置可保护地层,减少作业和投产后生产过程中的处理费用。下面是FIV装置在欠平衡射孔完井和防砂完井作业中的2则应用实例。1、可提高欠平衡射孔效果Shetland群岛西部某油田计划钻30口井然后在不压死产层的条件下完井。该计划的难点在于既要欠平衡射孔,又要在施工作业过程中将烃类保持在地层中,最大程度地减少对地层的伤害,同时还要尽量减少各项作业费用。鉴于此种情况,斯伦贝谢公司建议在射孔完井作业中使用FIV装置和完井工具来保护地层。第一口井成功地安装了FIV装置后,已无故障运行了5年多。除FIV装置外,这口井中大多数完井工具均已陆续更换过。由于FIV装置对地层的保护作用,该油田安装了FIV装置的井的采收率提高了10%~20%。2、用在防砂完井管柱中可减少地层伤害最近在墨西哥湾的2口井中随防砂管柱一起下入了FIV装置,这2口井都存在着严重的滤失问题。防砂完井管柱下入井中后,利用冲洗管底部的转位工具将FIV装置关闭,这样FIV以下的钻成井段就被隔离,从而消除了滤失问题和可能的地层伤害问题。1.2国外井筒隔离工具生产商及其相关工具1.2.1斯伦贝谢隔离阀工具1.2.1.1地层隔离阀（FIV）斯伦贝谢的第一代地层隔离阀（FIV）是在已有的地层测试技术（DST）的概念和特性的基础上设计开发的，包括旋转双向密封球，氮气源，计算周期的J-slot机理等，这些都是自1982年就存在的。这些特性重新组合或设计形成了现有的测试工具。FIV地层隔离阀于1995年发行，通过规避风险节约了钻井时间和成本，防止了对地层的损伤，无需地层干预。斯伦贝谢因为其隔离阀而闻名。FIV阀的主要目的是隔离地层和生产通道。其应用范围广泛，包括失水控制，欠平衡射孔，井筒隔离控制，deepsetlubrication，以及多层封隔。由于旋转球和浮动密封设计，thevalveisdebristolerant,，在砂层完井尤其有效。此外因为可以从上下保持压力，也可以作为井下注油器阀，以及临时弃井的一种安全有效的方式。斯伦贝谢的FIV阀主要有以下几个系列：系列型号隔离阀类型激活方式特点球滑套阀瓣TripSaverFeature控制线机械转位工具FIVⅡ√√MFIVⅡ√√是FIV的基本产品，可多次开启和关闭，SFIV√√地面控制可以使用氮气源或双液压管线，在注油器阀应用在欠平衡钻井或射孔中，无需压井AFIV√√用于选择性的多层智能完井TFIV√√用于油管自填充、多管柱压力测试、封隔器坐封、远程开关图典型的地层隔离阀（FIV）完井管柱串如图所示，地层隔离阀适用于各种应用程序，包括水下完井。FIV阀可以通过转位工具以机械方式开关，并且可以远程操作打开无需储层改造intervention。机械操作方式涉及通过转位工具打开或关闭气密封球，远程操作涉及使用周期的油管压力驱动Tripsaver工具打开阀。1.2.1.2FORTRESS隔离阀（1）FORTRESS隔离阀介绍应用情况：Bidirectionalbarrier失水控制临时弃井操作完井液放置多区域和智能完井修井作业裸眼和套管防砂控制欠平衡射孔优点：通过防止地层破坏和降低失水，提高井产能通过减少储层改造降低了钻井时间和成本通过providingadownholebarrieragainstpressurereversals提高了安全等级特点：可以在高压差环境运行Reductioninvariabilityofrequiredactuationforcecausedbydebris气密，双向密封球通过油管压力转换一次性打开不限次数的机械式开关方式Optionallock-outfeature360°啮合开关，通过机械转位工具（360°engagementforopeningandclosingwithmechanicalshiftingtool）表FORTRESS隔离阀主要技术参数（2）FORTRESS隔离阀转位工具介绍FORTRESS隔离阀主要通过PrimaryShifting转位工具（PST）关闭。PST工具安装在洗井管柱、射孔管柱或连续油管的底端，当PST关闭球，建立一个气密封，随后洗井管柱和转位工具取回。工具的模块化设计使其能够适合不同的尺寸和不同条件的的完井作业。机械接口和可调扶正器的设计可以确保一致的加持力，提高转位啮合和紧急释放能量。FORTRESSPST中的紧急释放机构需要一个高且稳定的释放载荷，确保误操作的可能性。图FORTRESSPST转位工具TheFORTRESSisolationvalveisabidirectionalbarriervalvethatisolatesreservoirfluidsinthelowercompletion.Itisclosedmechanicallyafterinitialinstallationbytheprimaryshiftingtool(PST).ThePSTisrunattheendofwashpipe,perforatingstring,orcoiledtubing.Whenitpassesupthroughthevalve,thetoolengagestheshiftingprofileandtheballcloses,creatingagas-tightseal.Thewashpipeandshiftingtoolarethenretrieved.Thetool’smodulardesignallowsittofitthroughdifferentcompletionIDsandoperateinarangeofconditions.Aprofiledesignforthemechanicalinterfaceandanadjustablecentralizerensureauniformholdingforce,improvedshiftingengagement,andamorepredictableemergencyreleaseforce.ThePSTcolletdesignwascreatedtomaximizetheIDwithoutincreasingtheOD,resultinginvariablebeamthicknessandashortertool.AemergencyreleasemechanismintheFORTRESSPSThasahigh,consistentreleaseload,minimizingthepossibilityofaccidentalemergencyrelease.ThemechanismensuresthatthevalveshiftingprofileisprotectedattheexpenseoftheretrievablePST.表FORTRESSPST主要性能参数1.2.1.3eSleeve隔离阀2013年8月，eSleeve隔离阀可以在射孔操作后，在油管中形成一个精确的欠平衡压力，以优化井产能。eSleeve隔离阀材料是合金钢或13#铬，使用外部安装的双爆破盘阀进行激活。模块的设计使其可以单个或多个组合安装。eSleeve隔离阀的显著优势是无需电缆接入，可被油管或环空压力激活，这尤其体现在高斜度井和水平井这种电缆下入困难甚至无法下入的井况中。图eSleeve隔离阀区别于斯伦贝谢的FIV阀，他不需要地面的液压控制管线操作。如有需要一个内置在阀套中的紧急机械装置可以通过钢丝绳激活。eSleeve隔离阀可以根据工具配置情况下入井中，打开时作为注入阀，关闭时作为压力操作的欠平衡阀当封隔器set后，eSleeve隔离阀初时打开，一个特定的压力可以作用在井底小直径孔眼上rathole，当阀关闭后，这个压力用于动态欠平衡射孔。表eSleeve隔离阀主要技术参数