石 油 机 械 ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ

２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期

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◀油气田开发工程▶

海上油田过电缆封隔器坐封用堵塞器∗

摘要： 针对目前海上油田过电缆封隔器坐封用堵塞器功能集成多、 结构复杂、 钢丝作业次数 多及维修成本高等问题， 研制了一种新型简易坐封堵塞器。 新型堵塞器适用于 ø８８􀆰９ｍｍ 油管条 件下过电缆封隔器的坐封， 结构简单， 组成件少， 成本低， 易于维护； 新型堵塞器钢丝作业采用 一投一捞方式， 缩短作业时间 ２～３ｈ， 降低作业费用 ５０％， 同时采用内、 外双投捞结构， 具备二 次打捞能力， 提高了作业成功率。 现场应用结果表明， 新型堵塞器与坐落接头形成台阶定位并密 封， 作业时不通过坐落接头， 消除了堵塞器落井风险， 减少了修井作业次数， 应用效果良好。 关键词： 堵塞器； 过电缆封隔器； 坐封； 投捞； 落井

中图分类号： ＴＥ９３５ 文献标识码： Ａ ｄｏｉ： １０􀆰１６０８２／ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｉｓｓｎ􀆰１００１－４５７８􀆰２０１５􀆰１２􀆰０１９

ＳｅｔｔｉｎｇＰｌｕｇｆｏｒＴｈｒｏｕｇｈ⁃ｃａｂｌｅＰａｃｋｅｒｉｎＯｆｆｓｈｏｒｅＯｉｌｆｉｅｌｄ

ＺｈａｏＺｈｏｎｇｈａｏ^１ ＺｈａｎｇＣｈｅｎｇｆｕ^１ ＬｉｕＪｕｎ^２ ＬｕｏＣｈａｎｇｈｕａ^１ ＳｈｅｎＱｉｏｎｇ^１

（１􀆰 ＣＮＯＯＣＥｎｅｒＴｅｃｈ⁃Ｄｒｉｌｌｉｎｇ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙ； ２􀆰 ＴｉａｎｊｉｎＢｒａｎｃｈ， ＣＮＯＯＣ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｐｌｕｇｆｏｒｔｈｒｏｕｇｈ⁃ｃａｂｌｅｐａｃｋｅｒｉｓｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｗｏｒｋｌｏａｄｏｆｓｌｉｃｋｌｉｎｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｔｉｍｅ⁃ｃｏｎｓｕｍｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｍａｉｎｔｅ⁃ ｎａｎｃｅｃｏｓｔ􀆰Ｉｎｔｈｉｓｒｅｇａｒｄ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｓｉｍｐｌｅｓｅｔｔｉｎｇｐｌｕｇｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ􀆰Ｔｈｅｎｅｗｐｌｕｇｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇｏｆｔｈｒｏｕｇｈ⁃ｃａｂｌｅｐａｃｋｅｒｆｏｒø８８􀆰９ｍｍｔｕｂｉｎｇｗｉｔｈｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｅａｓｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ􀆰Ｔｈｅ ｎｅｗｐｌｕｇｈａｓａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｓｌｉｃｋｌｉｎｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｗｉｔｈｏｎｃｅｃａｓｔｉｎｇａｎｄｏｎｃｅｆｉｓｈｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｈｅｌｐｓｔｏｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｂｙ２～３ｈａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｓｔｓｂｙ５０％􀆰Ｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｄｕａｌｃａｓｔｉｎｇ⁃ｆｉｓｈｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｔｏｏｌｈａｓａｎａｄｄｉｔｉｏｎａｌｆｉｓｈｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｒａｔｅ􀆰Ｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔｅｐｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｎｅｗｐｌｕｇｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄｔｈｅｌａｎｄｉｎｇｎｉｐｐｌｅｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｔｈｅｒｉｓｋｏｆｐｌｕｇｆａｌｌｉｎｇｉｎｔｏｔｈｅｈｏｌｅ􀆰Ｔｈｅｔｏｏｌｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｗｏｒｋｏｖｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ􀆰 Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：：ｐｌｕｇ；ｔｈｒｏｕｇｈ⁃ｃａｂｌｅｐａｃｋｅｒ；ｓｅｔｔｉｎｇ；ｃａｓｔｉｎｇａｎｄｆｉｓｈｉｎｇ；ｆａｌｌｉｎｇｉｎｗｅｌｌｂｏｒｅ

０ 引 言

根据国家安全生产监督管理总局第 ［２５］ 号 令 《 海洋石油安全管理细则》 要求， 海上油田在 生产油气井需下入过电缆封隔器和井下安全阀， 用 于保障井控安全^{［１－４］} 。 截至 ２０１４ 年 １２ 月， 渤海油 田在生产油气井 １７００ 余口， 年均检泵类动管柱修 井作业近 ３００ 井次， 所需过电缆封隔器及配套坐封 用堵塞器规模庞大。 如何解决过电缆封隔器坐封作

业及维护成本高、 作业时间长的问题已成为困扰油 田生产的重要难题^［５］ 。 目前， 渤海油田过电缆封 隔器坐封用堵塞器的产品和技术主要掌握在哈里伯 顿、 贝克休斯及斯伦贝谢等公司， 其堵塞器功能集 成多， 除应用于坐封封隔器外， 还可用于卡层和机 械封堵等作业， 结构和工作原理复杂， 现场钢丝作 业需要两投两捞或一投两捞， 导致作业时间长和作 业成本高， 据统计， 钢丝作业费用占到修井费用的 １５％。 此外， 堵塞器现场作业风险大， 作业事故频 发， 诸如平衡杆或堵塞器无法捞出导致油井无法投

∗ 基金项目： 中国海洋石油总公司科技攻关项目 “ 水平井筛管完井稳油控水工艺技术研究” （ＮＦＧＣ２０１４－０５）。

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赵仲浩等： 海上油田过电缆封隔器坐封用堵塞器

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产以及堵塞器落井等^［６］ 。

为解决现有堵塞器结构复杂、 钢丝作业次数 多、 作业时间长及成本高等问题， 笔者成功研制了 新型堵塞器。 该新型堵塞器采用可活动式泄压平衡 结构和内、 外双投捞设计， 可实现钢丝作业一投一 捞和二次备用打捞， 结构简单， 易于操作。

１ 技术分析

１􀆰１ 结构

新型堵塞器结构如图 １ 所示， 主要由外打捞 头、 内打捞头、 密封杆、 弹簧压帽、 弹簧、 密封外 壳和密封本体等组成。

１—外打捞头；２—内打捞头；３—密封杆；４—弹簧 压帽 ；５— 弹簧 ；６— 密封外壳 ；７— 密封本体 。 图 １ 新型堵塞器结构示意图

Ｆｉｇ􀆰１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｎｅｗｐｌｕｇ

１􀆰２ 工作原理

钢丝作业将堵塞器下至预定位置后， 密封本体 上定位台阶和密封面与封隔器下方连接的坐落接头 配合实现定位与密封， 此时堵塞器上部油管内加液 压 １８ＭＰａ 坐封过电缆封隔器。 封隔器坐封后油管 内泄压， 钢丝作业下入外投捞工具捞住外打捞头后 向上震击， 外打捞头带动密封外壳向上运动设计距 离后， 密封外壳上端面受到内打捞头下端限位台阶 限位， 继而带动内打捞头和密封杆向上运动压缩弹 簧， 密封杆上台阶受到弹簧压帽限位后停止运动， 此时泄压平衡孔开启实现堵塞器上、 下压力平衡， 继续上提可带动堵塞器向上运动离开工作位置。 外 打捞失效时， 钢丝作业下入内投捞工具， 内打捞头 在内投捞工具作用下带动密封杆向上运动压缩弹簧， 密封杆上台阶受到弹簧压帽限位后停止运动， 此时 泄压平衡孔开启实现堵塞器上、 下压力平衡， 继续 上提同样可带动堵塞器向上运动离开工作位置。

• １􀆰３ 主要技术参数

堵塞器总长度 ３７４ｍｍ， 最大外径 ７１􀆰２ｍｍ， 密封面外径 ６９􀆰９ｍｍ， 外投捞工具为 ø７６􀆰２ｍｍ（３ ｉｎ）ＳＢ 或 ＪＤＣ， 内投捞工具为 ø３１􀆰８ｍｍ（１􀆰２５ ｉｎ）ＧＳ， 适用油管直径 ８８􀆰９ｍｍ。

• １􀆰４ 与其他产品对比分析 新型堵塞器与 ＢａｋｅｒＦ 型和 ＯＴＩＳＸ 型堵塞器

就坐封程序、 作业时间、 作业费用及维修费用的详 细数据对比如表 １ 所示。

表 １ 不同堵塞器产品对比评价

Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｕｇｐｒｏｄｕｃｔｓ

产品型号	坐封程序	作业时间／ ｈ	作业费用／ 万元	单次维修 费用／万元
ＢａｋｅｒＦ	一投两捞	５􀆰０～６􀆰５	３􀆰３	０􀆰４０
ＯＴＩＳＸ	二投两捞	５􀆰５～７􀆰０	４􀆰４	０􀆰４０
新型堵塞器	一投一捞	３􀆰５～４􀆰５	２􀆰２	０􀆰０２

由表 １ 可知， 新型堵塞器与 ＢａｋｅｒＦ 型和 ＯＴＩＳ Ｘ 型堵塞器相比， 简化了坐封程序， 作业时间缩短 ３０％以上， 作业费用降低 ３０％～５０％， 单次维修费 用仅为其他 ２ 种堵塞器的 ５％左右。

１􀆰５ 主要技术特点

（１） 结构简单， 组成件少， 加工和组装容易；

（２） 密封件使用标准 Ｏ 形圈， 易于更换， 维 护成本低；

（３） 钢丝作业采用一投一捞方式， 简化了作 业程序， 作业时间缩短 ２～３ｈ， 作业费用降低 ５０％；

（４） 堵塞器与工作筒采用台阶定位方式， 完 全消除了堵塞器落井事故发生；

（５） 具备内、 外双打捞能力， 在外打捞失效 时可进行二次备用打捞作业， 提高了打捞成功率。

２ 室内试验

为了检验坐封堵塞器的密封效果、 坐封承压强 度及投捞工具匹配情况， 首先在中海油能源发展工 程技术分公司钻采工艺实验室进行了室内试验。

• ２􀆰１ 试验条件

试验设备： 坐封堵塞器 １ 套， 配套工作筒 １ 套， 试压泵 １ 台， 试压接头 １ 套， 外投捞工具 ø７６􀆰２ｍｍＳＢ 和内投捞工具 ø３１􀆰８ｍｍＧＳ 各 １ 套。 试验介质为液压油。 试验温度为室温。

• ２􀆰２ 试验方法和步骤

２􀆰２􀆰１ 试验方法

将堵塞器放入配套工作筒， 试压泵加压模拟坐 封压力， 从而试验堵塞器的密封性和承压强度； 将 堵塞器分别与外投捞工具和内投捞工具进行对接及 脱开操作， 从而试验堵塞器的打捞操作性能。

２􀆰２􀆰２ 试验步骤

（１） 堵塞器投入工作筒并施加一定作用力， 使得堵塞器与工作筒配合良好； 工作筒上端连接试 压接头和试压泵。