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1、第三部分 井下套管阀技术,1、套管阀的技术现状 2、套管阀的工作原理及结构特点 3、套管阀的作业流程及技术要求 4、应用实例介绍 5、问题分析及总结,解决了全过程的欠平衡作业衔接问题 大大提高井口作业效率,节约钻井时间和钻井成本，提高钻井效益 减少油层损害,不压井起下钻 复杂完井管柱下入 欠平衡测井,可实现,井下套管阀,1、套管阀的技术现状,操作方式：液压控制，作业管柱控制 液压控制方式产品代表： 美国威德福公司 中国中石油西部钻探克拉玛依钻井院 作业管柱控制方式产品代表： 美国哈里伯顿公司,欠平衡井井下封井器是接在技术套管某一位置上，能将井眼封死的封井工具，确保实现钻井全过程的欠平衡钻井施工
2、。,提钻过程中的关闭状态,下钻过程中的开启状态,2、套管阀的工作原理及结构特点,将井下套管阀连接在套管上，下至设计井深。,打开套管阀，下钻。 开始正常钻井。 井下套管阀打开以后，提供的通径和相应的套管尺寸相同。,井下套管阀的开启关闭通过控制管线实现。,提钻时当钻柱提到井下套管阀以上位置时关闭井下套管阀，平衡地层压力。,井 下 套管阀 的 基 本 构 成,套管头旁通,井下套管阀系统组成 地面控制部分 (气动泵、油箱、气路管线、泄荷阀、闸阀、气压表、油压表、定滑轮、滚筒和计量器具) 中间连接部分 (液压副管、卡箍、管接头、液压软管和井口装置) 井下部分 (井下套管阀和管接头),高压软管,井 下 套
3、管阀 的 结 构,液压副管的结构,液压副管结构,倒线器,管线接头,液压副管固定器,井下套管阀的型号与规格,经过几年的攻关研究，研制出了两种规格三种型号的井下套管阀。包括用于245mm套管的FJQ245型，用于178mm套管FJQ178型和FJQ178a型。 其中FJQ178型用于149.2mm钻具，FJQ178a型用于152.4mm钻具。,采用地面控制，液压开关，金属接触密封，阀板开启后隐藏保护等技术。反向密封承压大于35MPa。,井下套管阀的性能参数,目前井下套管阀已完善技术关键： 1、井下封井器内径变化台阶处均有45倒角，内部钻具通过畅通，不会发生卡挂现象。 2、具有可检测井下封井器关闭后
4、井下压力能力的技术已完成室内试验，正在进行现场试验。,井下封井器安装位置的确定原则,1、井筒内钻井液压力对钻柱形成的上推力与钻柱自身重量的平衡点的位置。 2、完井衬管的长度。,井下套管阀的现场安装,1、定滑轮安装 2、液压副管卷筒就位 3、液压副管穿过定滑轮 4、井下封井器安装 5、液压副管卡箍安装,3、套管阀的作业流程及技术要求,6、高压软管及封堵法兰安装,245或178mm套管,上层套管,高压软管及封堵法兰安装时要求尽可能套管头为标准卡瓦式套管头。,2001年-自主立项，开始研发 2002年-首次设计方案完成 申请集团公司立项，申请专利2项（2002年9月） 2003年-完成方案优选，投入
5、样机试制，专利授权（2003年8月） 2004年-完成样机加工，11月首次在夏202井现场应用，获得成功 这是国内自主研发的井下封井器的首次成功应用 2005年-集团公司科技局组织招研，我院中标“井下控制阀研制”项目 同年完成夏76、新光1井现场技术服务 2006年-完成广安8井,核桃2,邛西006-x1井,金龙1井技术服务 这是国内7 井下封井器首次成功应用。 2007年-进入推广应用阶段及二代封井器的研发,我院井下套管阀的研发历程,新疆油田夏202井现场试验,现场应用时间：2004年 井下控制阀规格：FJQ-245 井下控制阀下深：400m 上层技术套管下深：3900m 井下工作时间：46
6、天 完成钻井进尺：1000m 井下控制阀开关次数：7次 阀底最大负压：9MPa,4、应用实例介绍,夏202井试验数据（共开关7次）,第七次开关时阀底压力达到了9MPa，7次开关均顺利完成。,前六次开关时，其阀芯上下的欠压值较小。第七次开关时阀底压力达到了9MPa，通过关半封防喷器，从井口憋压辅助开启井下封井器。关闭半封后开始井口打压，从1MPa开始，压力每次增加1MPa,一直增至9MPa, 地面显示井下封井器开始动作，判断井下封井器上下压力已平衡，开始逐渐开启。随后按正常工序由气动液压泵打压，将井下封井器完全打开。 通过此过程说明井下封井器密封效果良好，性能达到设计指标。,夏202井第七次开启
7、过程的具体情况,新疆油田夏76井现场试验,现场应用时间：2005年 井下控制阀规格：FJQ-245 井下控制阀下深：390m 上层技术套管下深：3326m 井下工作时间：42天 完成钻井进尺：774m 井下控制阀开关次数：14次,夏76井试验数据(共开关14次）,新疆油田新光1井,现场应用时间：2005年 井下控制阀规格：FJQ-245 井下控制阀下深：428m 上层技术套管下深：4548m 井下工作时间：9天 完成钻井进尺：182m 井下控制阀开关次数：5次,四川油田广安8井,现场应用时间：2006年 井下控制阀规格：FJQ-178 井下控制阀下深：347m 上层技术套管下深：2078m 井
8、下工作时间：13天 完成钻井进尺：547m 井下控制阀开关次数：1次,177.8mm井下封井器国内首次成功应用,四川油田核桃2井,现场应用时间：2006年 井下控制阀规格：FJQ-178 井下控制阀下深：350m 技术套管下深：3217m 井下工作时间：72天 完成钻井进尺：681m 井下控制阀开关次数：15次,5、问题分析及总结,2001年-自主立项，开始研发 2002年-首次设计方案完成 申请集团公司立项，申请专利2项（2002年9月） 2003年-完成方案优选，投入样机试制，专利授权（2003年8月） 2004年-完成样机加工，11月首次在夏202井现场应用，获得成功 这是国内自主研发的
9、井下封井器的首次成功应用 2005年-集团公司科技局组织招研，我院中标“井下控制阀研制”项目 同年完成夏76、新光1井现场技术服务 2006年-完成广安8井,核桃2,邛西006-x1井,金龙1井技术服务 这是国内7 井下封井器首次成功应用。 2007年-进入推广应用阶段及二代封井器的研发,我院井下套管阀的研发与应用历程,井下套管阀早期应用情况统计(2004-2006年),注：*为安装时发生管线被挤坏的情况，经处理恢复正常。施工中套管阀开关正常,广安8井,现场应用时间：2006年12月1128日 井下套管阀规格：FJQ-178 井下套管阀下深：347.09m 上层套管下深：98m 井下工作时间：
10、12天 完成钻井进尺：489m（20872576m） 井下套管阀开关次数：2次 施工情况：因套管间隙较小，安装时井口软管2次被挤断，经处理 后正常下到位。 三开井下套管阀开关正常。,井下套管阀推广应用早期出现的问题,广安002H1井,现场应用时间：2006年3月11日4月11日 井下套管阀规格：FJQ-245 井下套管阀下深：318.65m 上层套管下深：348m 井下工作时间：14天 完成钻井进尺：1056m（20103066m） 井下套管阀开关次数：2次 施工情况：安装施工正常，三开欠平衡钻进中开关2次后，发现控制管 线破裂漏油，无法控制套管阀开关，服务提前中止。,具体现象：2006年04
11、月10日，钻至井深3066.45m，提钻，进行关闭操作 时发现回油管线不返油，经检查，发现控制管线上有裂纹发 生渗漏，无法控制套管阀，套管阀服务提前中止。 原因分析：因该井使用嵌入式套管头，环空间隙狭窄，控制管线从套管 关侧口引出操作困难，需反复上提下放套管调整位置，井口 附近的控制管线经多次反复弯曲、摩擦，导致管体变形、磨 损、壁厚变薄，最终造成破裂，密封失效。,广安002H6井,现场应用时间：2007年6月15日7月18日 井下套管阀规格：FJQ-245 井下套管阀下深：319.18m 上层套管下深：348m 井下工作时间：15天 完成钻井进尺：888m（20932981m） 井下套管阀开
12、关次数：5次 施工情况：安装时井口软管出口处接头破裂泄漏，经重新压制井口接 头后试压正常。 三开井下套管阀开关正常。,广安002z1井,现场应用时间：2006年7月 井下套管阀规格：FJQ-245 施工情况：现场安装时，在井场进行入井前测试时，技术人员发现返油 量大于设计值，判断套管阀内部密封存在问题，不具备入井 条件，经请示后，服务中止，该井套管阀未入井。 原因分析：检验标准和手段不完善，存在材质缺陷的零件在室内组装检 测时未能及时发现，经长途运输，至现场发生损坏。,彩54井新疆油田,现场应用时间：2007年6月8日6月28日 井下套管阀规格：FJQ-245 井下套管阀下深：406m 上层套
13、管下深：500m 井下工作时间：16天 完成钻井进尺：70m（29903060m） 井下套管阀开关次数：3次 施工情况：安装施工正常，三开欠平衡钻进中开关三次后，发生井下 套管阀的阀板脱落，经磨铣处理后恢复钻进。,具体过程：2007年6月21日，钻至井深3060m，下钻开启井下套管阀 时，发现返液量未达到设计值，下放钻具在套管阀处遇 阻，打铅印证实阻卡物为套管阀的阀板，经磨铣处理后 恢复钻井。 原因分析：阀板回转销轴材质不合格，在井下开关数次后发生断裂 ，致使阀板脱落。属质量控制问题，产品进货检验、组 装测试及成品检验的标准和手段不完善，致使不合格产 品进入现场。,套管头旁通,高压软管,技术套
14、管,卡瓦式套管头与嵌入式套管头井口作业时的区别,卡瓦式套管头,嵌入式套管头,嵌入式座芯,井内控制管线,高压软管,井下套管阀推广应用早期出现的问题,总结分析井下套管阀早期推广应用出现的问题，归结为以下几个方面的不足和不完善。 1、原材料质量把关 2、批量加工精度的控制 3、装配工艺和检验程序 4、现场作业标准和维护措施 5、运输、包装配套设施和要求,究其根本原因，主要是产品从研发试验阶段过渡到批量产业化阶段时，相应的组装、检验、测试及配套工具没有及时跟上，导致出现个别的质量问题。,井下套管阀早期现场作业成功率统计,注：不成功井是指已入井套管阀，在作业过程中因质量或工艺原因导致无法继续进行正常作业
15、的井。未包括没有入井及经修复处理恢复正常作业的井。,井下套管阀的产业化,针对套管阀使用初期出现的问题， 2007年我院开始下大力气着手井下套管阀的产业化工作。 首先，专门成立了套管阀产业化配套、推广及现场技术服务的新产品推广中心。 配备了一批技术熟练、经验丰富的技术骨干。 配备了厂房、测量仪器、检测设备和工具等装备。 从组织机构、人力、物力上为井下套管阀的产业化提供保障。,健全、完善了标准体系 为了保证井下套管阀在制造过程中的加工质量，按ISO9001和QHSE程序文件的要求，建立了标准化程序化的产品生产试验技术规范和全面质量管理的控制体系。 井下套管阀进货检验标准 井下套管阀组装、测试标准
16、井下套管阀包装、运输标准 井下套管阀现场技术服务标准 为产品质量、施工质量的控制提供可操作的依据。,主要改进完善措施 加强原材料检验 强化加工精度控制 持续优化结构及材料 细化组装检测程序 落实岗位职责到人,新型副管卡箍,液压副管导线器优化设计,套管阀运输固定保护架,井下套管阀一体式技术服务工房,2008年推广应用情况统计,现场应用中达到的部分指标：,井下套管套管阀下深最大：781.8m（华北油田DP5井） 井下工作周期最长：140天（新疆油田乌353井） 下部技术套管最长：4048m(新疆油田新光1井) 井下负压差最大：21MPa（新疆油田X7202井） 开关次数最多：18次（新疆油田金龙1井） 钻井进尺最大：1100m（新疆油田金龙1井）,井下套管阀技术的延伸开发,用于气井的螺纹气密封设计：,井下套管套管阀两端与带有气密封螺纹的套管短节利用梯形螺纹连接，并采用辅助非金属密封件实现气密封； 利用带有气密封螺
