层系调整上返封堵工艺技术研究

论文摘要

聚合物驱油技术是大庆油田高含水后期可持续发展的重要技术措施,已成为大庆油田进一步提高原油采收率的有效手段。随着一类油层驱替结束,驱替对象已转向二、三类油层,因此大批注采井需要进行上返封堵。聚合物驱层系调整上返封堵工艺是聚合物驱油配套技术之一,就是将下部已经驱替完毕的层位进行封堵,转而对上部层位进行开采。大庆油田自开发以来在机械堵水方面技术逐渐发展完善,到目前为止已经形成四大类36种堵水管柱,基本满足了大庆常规油田堵水的需要,但从堵水管柱的特点、性能指标以及应用情况等方面来看,只有可钻式封隔器堵水管柱可以满足聚合物驱油层系调整上返封堵管柱承压高、寿命长（一般为5～6年）的特殊要求,但在现场应用中单井工具和施工费用较高,限制了推广应用规模,以及受施工单位施工条件和设备的影响,个别井存在着钻铣周期长、费用高的问题。本课题在分析了国内外卡瓦封隔器管柱的性能及应用情况的基础上,针对聚合物驱层系调整封堵的特殊要求,本着从生产实际出发,为油田提供了一项性能可靠、寿命长、成本低、工艺简单的聚合物驱层系调整上返封堵工艺技术的原则,研究了上返封堵工艺管柱及配套工具的结构和原理,提出了以Y443-108可钻桥塞为主要封堵工具的层系调整上返封堵工艺管柱,并完成了封堵用井下可钻桥塞及配套工具的设计。同时开展了Y443-108可钻桥塞卡瓦受力分析以及冲击载荷对可钻桥塞动力学特征影响的研究,提出了可钻桥塞核心元件“胶筒、卡瓦”的设计方法,并通过Y443-108可钻桥塞室内实验以及上返封堵工艺管柱现场应用情况的分析,验证设计方法的正确性。该课题研究了Y443系列可钻桥塞（封隔器）的一般设计原理和计算方法,对于油田勘探、开发用锚定类工艺管柱的设计具有一定的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 封隔器的作用及国内、外封隔器的发展历程
• 1.2 国内外卡瓦封隔器设计的研究概况
• 1.3 本课题的目的和意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 上返封堵工艺管柱及配套工具的结构和原理分析
• 2.1 上返封堵工艺管柱的结构及原理
• 2.1.1 上返封堵工艺管柱结构
• 2.1.2 上返封堵工艺管柱工艺原理
• 2.2 上返封堵工艺管柱配套工具结构及工作原理
• 2.2.1 Y443-108 可钻桥塞的结构及工作原理
• 2.2.2 TX-108 桥塞套铣工具的结构及工作原理
• 2.2.3 可钻桥塞坐封器的结构及工作原理
• 2.2.4 可钻桥塞加力器的结构及工作原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 Y443-108可钻桥塞卡瓦受力分析及计算方法
• 3.1 不考虑卡瓦与锥体发生相对运动时接触面上的分布力计算
• 3.1.1 由锥面正压力q和摩擦力f而引起的水平方向分布作用力p的计算
• 3.1.2 卡瓦壁的环向应力分析
• 3.1.3 卡瓦环向断面上单位长度的轴力Na
• 3.2 卡瓦初始破裂时局部的应力集中系数的计算方法
• 3.2.1 受拉应力时，卡瓦“U 形槽”的应力集中系数
• 3.2.2 受拉应力时，卡瓦“矩形槽”的应力集中系数
• 3.3 卡瓦稳定变形阶段受力分析与计算
• 3.3.1 单片卡瓦齿面上径向接触压力p 的计算
• 3.3.2 卡瓦稳定变形阶段套管内的应力分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 冲击载荷对可钻桥塞动力学特征的影响
• 4.1 基本分析和力学模型
• 4.2 冲击载荷的分类
• 4.2.1 管柱上端提拉力随时间变化
• 4.2.2 管柱上端突然停止
• 4.2.3 下放上提过程中管柱下端突然遇阻或中部某处遇阻
• 4.3 动力响应理论公式推导和计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 Y443-108可钻桥塞试验研究
• 5.1 Y443-108 可钻桥塞室内试验研究
• 5.1.1 Y443-108 可钻桥塞室内试验
• 5.1.2 Y443-108 可钻桥塞卡瓦室内试验
• 5.2 上返封堵工艺管柱现场应用
• 5.3 本章小结
• 结论
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献
• 详细摘要