连续油管接箍定位器的研制与应用

艾白布·阿不力米提，王建磊，刘　江，麦尔耶姆古丽·安外尔，吴光勇，赵　签，吴警宇，侯启太，王新盟

（新疆油田公司，新疆克拉玛依8340002）

连续油管接箍定位器的研制与应用

艾白布·阿不力米提，王建磊，刘江，麦尔耶姆古丽·安外尔，吴光勇，赵签，吴警宇，侯启太，王新盟

（新疆油田公司，新疆克拉玛依8340002）

随着连续油管作业机的发展，连续油管拖动喷砂射孔环空压裂工艺已经在现场施工中获得成功。由于井下工艺管柱及地面工艺流程等原因，该技术在国内没能实现大范围的推广应用。对目的层的高精度定点喷砂射孔要求，在一定程度上制约了该工艺的大范围推广应用。为了解决上述问题，研制了一套用于连续油管的无线套管接箍定位器。该接箍定位器采用模块化设计，维修及通用性强。通过接箍定位器过套管接箍时产生的悬重变化能够精确判断工艺管柱在井内的实际位置。通过实际入井试验及现场应用，证明该接箍定位器能够满足施工要求。

连续油管；接箍定位器；喷砂射孔压裂

随着我国石油天然气勘探开发逐渐向非常规油气藏深入，提高单井油气产量成为开发的首要目标。多级压力技术作为一种有针对性的压力技术成为致密砂岩油气藏、页岩油气藏等非常规油气藏增产的有效手段。目前，国内外较新的分段压裂工艺有裸眼封隔器分段压裂、连续油管喷砂射孔多层环空加沙压裂、不动管柱水力喷射分段压裂、连续油管喷砂射孔环空填砂压裂及电缆桥塞分段压裂等［13］。

连续油管喷砂射孔多层环空加砂压裂技术是定点水力喷砂射孔、环空加砂压裂、机械封隔一体化的新型油气藏增产措施，适用于多种完井方式的油气井增产，施工周期短，安全可靠，作业成本低，是目前有效改造储层、提高单井产量的有效措施。与常规压裂技术相比，连续油管喷砂射孔环空多层压裂工艺技术通过套管接箍定位器准确定位，提高储层改造的准确度和有效率，对水平井分段压裂和直井多层定点分段压裂有着广泛的应用前景［45］。

1　结构及工作原理

1.1总体结构

图1为连续油管接箍定位器结构示意图。接箍定位器外筒外围均匀设计有6个凹槽，用来安装定位器卡瓦和压缩弹簧片。定位器外筒两端设计有螺纹用来安装定位器上下盖。将安装好的外筒、卡瓦、压缩弹簧片和上下盖从内筒上端插入，再安装接箍。

图1　连续油管接箍定位器结构

1.2定位器卡瓦

接箍定位器的卡瓦结构如图2所示，定位器卡瓦是整个定位器中最为关键的零部件。定位器卡瓦上部设计有凸面，为了定位器入井状态不产生较大的阻力，凸面前端斜面与上平面之间的角度大于凸面后端斜面的夹角。

图2　定位器卡瓦结构

1.3主要技术指标

定位器总长467 mm；自由外径130 mm；刚体外径110 mm；内通径40 mm。

1.4工作原理

接箍定位器在井筒内的实际状态如图3所示，井筒内卡瓦在井筒内壁反力的作用下压缩弹簧片处于缩紧状态下。为了定位器在入井时不与套管接箍之间产生较大的阻力，与凸面夹角较小的斜面朝下方。在上提管柱进行校深作业时，当定位器卡瓦上提至套管接箍变径处时，在压缩弹簧片的作用下，卡瓦凸面上端被推入变径处，这时卡瓦凸面上端套管下端面接触，产生约为25～30 k N的阻力，这时通过显示表盘准确判断定位器卡瓦过套管接箍时的悬重变化，再根据完井时的套管接箍数据，能够准确判断接箍定位器在井内的实际位置。

图3　接箍定位器工作示意

2　受力分析

设计接箍定位器卡瓦和压缩弹簧片是整个设计工作中最为关键步骤。卡瓦凸面的夹角角度和压缩弹簧片的设计直接影响定位器工作性能，通过工程计算方法对定位器卡瓦进行了受力分析。

2.1定位器卡瓦受力分析

定位器在井筒内受力情况如图4～5所示。

图4　定位器受力示意

图5　定位块静态时受力分析

图4～5中：Fl为管柱上提力，Fl=30 k N；Ft为压缩弹簧弹力，N；f为卡瓦斜面与套管接箍的摩擦力，N；FN为套管接箍缝隙给予的支持力，N。

2.2弹簧力计算

通过定位器处于静止状态及卡瓦还没有开始移动状态时的受力分析可得：

由式（1）可求得

式中：α为卡瓦前端与凸面之间的夹角。

当α=50°时，μ=0.643。

通过定位器开始上移及卡瓦与套管接箍之间产生摩擦时的受力分析可得：

式中：Fl=30 k N；μ=0.643。

求得：Ft=3 760 N

接箍定位器共有6个定位块，所以每个定位块所受弹力F：

通过受力分析可知，接箍定位器卡瓦斜面角度和弹簧片的压缩系数对上提力的影响很大。合理设计定位器卡瓦可提高定位器的工作性能。

3　现场应用

接箍定位器于2014年秋季进行了组装调试。并于201411在新疆油田进行了现场试验及应用。图6为定位器使用情况，根据定位器的入井试验数据分析，定位器的各项性能指标满足现场施工条件。图7所示为定位器探接箍现状变化曲线，定位器在过每一个套管接箍时悬重有明显的变化，在施工过程中可以通过悬重的变化和井身完井套管数据表，准确判断定位器在井内的实际位置，从而实现准确定位的目的。

图6　定位器现场入井情况

图7　定位器探接箍悬重变化曲线

4　结论

1） 采用模块化设计方法设计了一套油气井套管接箍定位，安装简单，后期维修保养方便。

2） 该接箍定位器可用于连续油管需要定位的各项工艺中。

3） 对定位器卡瓦进行了工程力学分析，为定位器的设计提供了依据。

［1］宁，邹刚，蒋友谊，等.连续管喷砂射孔分段压裂工具的研究与应用［J］.石油机械，2012（11）：94-98.

［2］苏新亮，李根生，沈忠厚，等.连续油管钻井技术研究与应用进展［J］.天然气工业，2008（8）：55-57.

［3］田守赠，李根生，黄中伟，等.连续油管水力喷射压裂技术［J］.天然气工业，2008（8）：61-63.

［4］任国富，姜勇，桂捷，等.液压式连续油管定位器研制［J］.石油矿场机械，2013，42（8）：52-54.

［5］伊西锋，李玉宝，李明，等.胜利油田管内分段压裂技术及应用［J］.石油矿场机械，2015，44（4）：86-90.

Development and Application of Coiled Tubing Coupling Locator

Aibaibu·Abulimiti，WANG Jianlei，LIU Jiang，Maieryemuguli·Anwaier，WU Guangyong，ZHAO Qian，WU Jingyu，HOU Qitai，WANG Xinmeng
（PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China）

With the development of the coiled tubing operation machine，the coiled tubing drag abrasive perforating and annulus fracturing technique was used successfully in fields.Because of the disadvantages of downhole tools and ground process，the technology can not achieve a widerange popularization and application in the domestic.High accuracy requirements of drag abrasive perforating of target layer restricted the large scale promotion application of the technology.Thus，a set of wireless coupling locator used in coiled tubing drag abrasive perforation of multistage fracturing was designed.It was modular designed，easilyrepaired，and for general purpose.According to suspending weight change generated when the coupling locator go through the casing coupling can accurately judge the actual location of the downhole tool within the well.The well test and field application showed that the coupling locator can meet the construction requirements.

coiled tubing；coupling locator；abrasive perforating fracturing

TE931.207

B

10.3969／j.issn.10013482.2015.11.020

1001-3482（2015）11-0079-03

2015-03-30

艾白布·阿不力米提（1984），男，维吾尔族，新疆托克逊人，硕士，主要从事井下工具的研究，E-mial：aibaibu163.com。