油田注水井在进行防砂施工时,一般操作步骤是先下入外层防砂管柱和内层坐封服务管柱。在坐封完所有防砂封隔器后,再下入一趟验封管柱,对各个封隔器的密封性进行验证。因此,至少需要下入两趟管柱才能完成注水井防砂施工服务。文中研究开发了一种坐封验封自切换工具,只需在井口通过远程压力控制,即可在井下实现开/关自切换。当坐封验封自切换工具在井下处于关闭状态时,内层管柱功能变为防砂坐封管柱;当坐封验封自切换工具在井下处于开启状态时,内层管柱功能变为防砂验封管柱。通过在内层管柱上增加自切换工具,让内层管柱具备坐封和验封两种功能,把管柱施工趟数由2变为1,提高了施工效率,降低了管柱操作服务成本。

渤海油田采用大段防砂完井,防砂段内小层多,地层非均质严重,层间矛盾突出,注水开发效果难以进一步提高。为了实现细分层系开发,除了防砂管柱外层与层封隔,还需要在防砂管柱内相应位置配合形成管内封隔。为了适应不同分层采油注水工艺措施,研制穿越型扩张式封隔器,介绍该封隔器的应用环境、结构、工作原理等,并对该封隔器进行了室内试验和现场试验。结果表明:穿越型扩张式封隔器能顺利实现外径Φ6.35 mm的管线穿越,无遇阻,所设置的保护功能可有效保护管线,能按要求顺利坐封、解封,中心打压16 MPa,上下环空承压均可达15 MPa,最大可满足Φ157.1 mm内径密封要求,满足现场不同应用环境的需求。

针对油田井下使用的自切换阀内部的单流阀造成过流通道局部缩径的问题,进行改进设计,开发了无局部缩径的大通径自切换阀,避免了阀内流道局部缩颈、受冲蚀的风险。