锁芯式井下节流器在苏里格气田的应用

王 惠， 惠徐宁， 金 伟， 王晓荣， 宋汉华

(1长庆油田分公司油气工艺研究院 2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 3长庆油田分公司第一输油处 4西南油气田公司川西北气矿气田维修中心)

井下节流工艺是将节流气嘴安装于油管内适当位置, 实现井筒内节流降压的一种工艺措施，已成为苏里格气田经济有效开发的关键技术之一[1-3]。目前现场常用的节流器如弹簧压缩式节流器、活塞压缩式节流器、机械压缩式节流器等在使用过程中暴露出以下问题：投放过程中易误坐封；胶筒因开关井压力变化或腐蚀易失效；因生产过程出砂或井内杂物造成卡瓦或胶筒解封，打捞困难[4]。为此，需要进一步开展新型节流器研究，优化提升节流器的性能指标，使之更加适应苏里格气田现场需求。为此，研发了锁芯式井下节流器。

一、锁芯式井下节流器

该锁芯式井下节流器投捞方便、坐封可靠、密封性好、寿命长。在坐落短节中使用，无需卡瓦支撑，不会在投放中途误坐封；最大外径小，能顺利投放至井下工作筒内，打捞时与井壁摩擦较小，易于打捞；受气井生产出砂及杂物影响小。

1.结构

锁芯式井下节流器是一种基于坐落短节内的预置式节流器，主要由锁芯、密封组件及节流嘴三大部分组成。锁芯与坐落短节凹槽完成锁定；节流器密封组件与坐落短节工作筒微间隙复合密封；节流嘴控制完井配产产量。

锁芯式井下节流器的结构见图1所示。

在井筒内预留坐落短节，相当于在井内预置一个口袋，用于投放节流器。坐落短节结构见图2所示。

图1 锁芯式井下节流器

图2 坐落短节

2.工作原理

(1)坐封原理。锁芯式井下节流器也叫坐落式井下节流器，它是利用其专用投放工具通过钢丝作业将节流器投入坐落短节内，依靠锁定心轴的锁块卡入坐落短节凹槽内实现定位，上提钢丝，利用震击器剪切销钉及棘齿环，实现投放工具与节流器脱离，完成节流器投放[5]。节流器上的密封组件与坐落短节的密封面形成良好的密封，气流从节流器中部通过节流嘴节流后流出。

(2)打捞原理。配套打捞工具在打捞井下节流器时，打捞狗进入节流器打捞颈后,使用震击器向上震击，如果遇阻、遇卡，可向下震击剪切打捞工具里的紧急释放销钉, 打捞狗退出井下节流器打捞颈，取出工具串，从而实现安全作业。

3.材质选择

该锁芯式井下节流器选用高聚合物氟橡胶作为密封材料。这种橡胶材料耐高温、高压, 更适合在天然气和有机液体(油、燃料、溶液) 环境中工作，性能优良。

刚体材料采用优质碳素钢, 均经过调质和高频表面处理, 表面粗糙度及硬度达到最佳使用要求。

节流器气嘴优选钨铬合金材质，硬度由63提高至78，长度由8 mm增加至12 mm，采用过盈配合技术，提高抗腐蚀、冲蚀强度。从前试验效果来看，尚未出现气嘴因为出砂磨损导致节流器失效问题。

4.密封机构改进

密封圈性能对整个节流器应用成败非常关键，现场应用的多种节流器，常出现胶筒破裂或者变形严重以至密封失效问题，为此，该锁芯式井下节流器设计了特殊的密封圈装置，密封圈与工作筒的密封面采用过盈配合，密封及强度更好，增强使用寿命。

5.新型滤砂罩

为了有效防止地层出砂，设计了一种新型滤砂罩。该滤砂罩主要由滤罩、内胎和滤砂网组成，可较好的预防井内出砂，采用不锈钢材质的双层滤网，可有效过滤井底0.2 mm以上的砂砾。

6.其他功能

该型节流器底部带有托挂器变扣，可悬挂压力计装置，实现对井底压力的监测。

因井筒内预留坐落短接，除用于投放节流器以外，在常规井的施工中还具备以下功能：①将堵塞器下入坐落短节内，进行井筒的封堵作业，整体管柱的试压作业；②依托工作筒进行压力恢复监测作业。用堵塞器下悬挂压力计装置，将堵塞器坐封在短节内，压力计监测坐落短节以下层位的压力恢复情况。也可通过优化井筒结构，在每个层段预留坐落短节，为后期的每个层位评价，压力计封堵测恢复提供平台；③用于特种工具的投放。如井下开关井工具设定好程序后下悬挂在锁芯工具下方，当锁芯工具坐封在短接内，可实现井下定时开关井的功能。锁芯式井下节流器与传统式井下节流器的比较见表1。

表1 锁芯式井下节流器与传统式井下节流器对比表

二、现场试验

2011～2013年在苏里格南区块累计投放、打捞锁芯式井下节流器166井次，其中投放84井次，打捞50井次，更换32井次。投放施工全部正常，投放性能良好，没有出现中途误坐封、开井后失效等问题，胶筒密封性能好。目前所有井都开井生产，使用情况正常，一次打捞成功率在90%以上。其中SN0115-×H井产量最高155 000 m3/d，使用时间最长(工作周期343 d)，因更换气嘴打捞出节流器，胶皮密封件完好，气嘴无损伤。

典型井分析见图3(井例是无油管生产井)。

(1)SN0145-×1井于2014年5月5日投放锁芯式井下节流器开井生产，油压4 MPa左右，日均产气量3.5×104m3。气井通过节流器生产正常，压力和产气量较平稳，已经连续生产300 d以上。

图3 SN0145-×1井生产动态曲线

(2)SN0145-×3井于2014年8月12日投放锁芯式井下节流器开井生产，油压4 MPa左右，日均产气量5×104m3。气井通过节流器生产正常，压力和产气量较平稳，已经连续生产180 d以上。

三、结论

(1)锁芯式井下节流器改变了卡瓦式节流器的坐封方式，坐封更可靠。

(2)锁芯式井下节流器通过密封圈与工作筒的密封面过盈配合来实现密封，密封性能更好。

(3)锁芯式井下节流器进行打捞时，锁芯解封，节流器与工作筒脱离后，锁芯和密封与油管内壁有2～3 mm间隙，打捞阻力小，打捞成功率高。

(4)锁芯式井下节流器的工作筒需在试气下生产管柱时施工，因此要对气井是否使用该节流器生产进行准确预测。

[1]肖述琴，于志刚，商永滨，等.预置工作筒式井下节流器研制及应用[J].内蒙古石油化工,2010,16(4):18-19.

侯国庆.水下防喷器组节流压井管线插接器研究现状.石油机械，2016，44(6)：71-74.

李常友.预节流测调一体化配水技术研究与应用.石油机械,2017, 45(1):90-94.

[4]肖述琴,于志刚,商永滨,等.新型卡瓦式井下节流器打捞工具研制及应用[J].石油矿场机械,2010,39(12):81-83.

[5]胡丹，侯治民，滕汶江，等.新型活动式井下节流器的研制及应用[J].石油钻采工艺,2014,36(3):123-125.