刘言理(大港油田公司石油工程研究院，天 津 300280)

可打捞式大通径防砂完井用空心桥塞设计研究

刘言理(大港油田公司石油工程研究院，天 津 300280)

目前国内滩海油田水平井井砾石充填防砂完井工艺技术，一般采用水平井空心桥塞悬挂筛管、砾石充填装置下入预定位置，坐封空心桥塞来悬挂筛管，同时阻挡砂子进入井筒。在空心桥塞坐封后要下入冲管与充填装置对接，以便进行砾石充填作业，这就对空心桥塞的内通径有要求限制，所以进行大通径桥塞的研制。油井防砂失效后要进行工具的打捞，要求桥塞的可打捞性好。所以进行了可打捞式大通径防砂用空心桥塞Y445-115的研究设计。该中桥塞在某滩海油田使用50口井，施工成功率100%。本文主要对该空心桥塞的结构、原理及现场使用情况做一些分析和介绍。

可打捞式；大通径；防砂；空心桥塞；研究

水平井和大斜度井是增加井眼与油层接触面积，提高油层采收率的一种有效方法。这种油井类型在开采成本较高的海上油田和滩海油田大量应用。同时水平井相比直井而言，地应力的分布更加不均匀，这大大增加了油井出砂的概率。为了实现对水平井防砂，各油田一般采用水平井套管固井射孔打开油气层，然后下入空心桥塞悬挂筛管和砾石充填装置，坐封桥塞后起出管柱，下入冲管与砾石充填装置对接，然后进行砾石充填防砂，在油套环空形成挡砂屏障，阻挡地层砂进入井筒。

以前的空心桥塞内部结构复杂，且丢手后内通径小，对冲管的尺寸造成了限制，导致砾石充填过程中砂浆排量不高，影响了防砂效果。原空心桥塞解封机构设计不够合理，锁环撑起高度不够，在现场应用过程中，会出现解封剪钉剪断后，卡瓦和胶筒不会弹的现象，造成油井大修。

通过对原空心桥塞进行优化设计，空心桥塞丢手后内通径可达64mm，砾石充填过程中，最大排量可达3m3/min，能够充分保证砾石充填效果。解封机构能够保证锁环与配套结构完全分离，胶筒和卡瓦完全回弹。能过满足水平井砾石充填防砂完井的需求。

1 空心桥塞特点及技术参数

可打捞式大通径防砂用空心桥塞Y445-115的基本设计思路是国内外诸多科研人员共同智慧的结晶。本设计在原有设计基础上进行改进，使工具在安全可靠的前提下在结构上更加合理。充分保证工具在下井过程中顺利，避免提前坐封，到达预定位置后能过顺利坐封且坐挂牢固。解封时锁环与锁紧装置完全分离，保证工具能顺利打捞出井。

（1）空心桥塞特点 ①空心桥塞的上下接、中心管等受力较大的零件采用35CrMo高强度合金结构钢制造。②空心桥塞设计有启动剪钉，必须打压到一定压力桥塞才会运动坐封，避免了在下井过程中由于误操作而产生提前坐封现象。③锁紧转装置与锁环配合，使锁环只能单向移动，反向锁紧。压紧胶筒和卡瓦，防止回弹。④空心桥塞的解封设计为液压丢手和倒扣丢手两种方式，充分保证施工的可靠性与安全性。⑤解封时，下入专用捞茅，对扣后上提管柱即可实现解封。

(2)空心桥塞技术参数 空心桥塞总长度为：936mm，最大外径：Φ115mm，丢手后内通径为：Φ64mm，启动压力：4MPa，完全坐封压力：14MPa，丢手压力：18MPa，解封力：300-400KN。工作温度：150℃，最大工作压力：40MPa，适用套管内径：121-124mm，适用井斜：0-90°。可悬挂尾管长度：≤2000m。

2 空心桥塞结构及工作原理

(1)空心桥塞结构 空心桥塞的主要组成部分有：液压装置、锁紧装置、封隔装置、解封装置、锚定装置等部分组成，具体结构如图1所示。

图1 空心桥塞外部结构实物图

(2)空心桥塞工作原理 ①地面装配连接：在地面将空心桥塞用管钳连接在短套管上端，按照施工设计将管柱串依次下入到井中。②下放管柱：按照设计的速度下放管柱，到达水平段时适当降低速度。③坐封桥塞：到达预定位置后，大排量反循环洗井至进出口液体一致，投球，正打压至4MPa，稳压3min，继续打压至8Mp，启动剪钉剪断，活塞向下推动胶筒和卡瓦，压力稳定后打压至14MPa，5min钟后打压至18MPa后压力突降为零，大钩拉力减少，丢手成功。此时胶筒封隔住了油套环空上下空间，卡瓦咬住套管实现悬挂。④解封桥塞：防砂失效后，对井内桥塞进行打捞，下入专用打捞捞茅，入井过程中捞茅的打捞套要保持在短轨道上，到达桥塞顶部时，打捞套上的公扣与桥塞内部的母口对接，上提管柱剪断剪钉，锁环解除锁紧，胶筒回弹，卡瓦收缩，实现空心桥塞解封，起出工具。

在空心桥塞的施工使用过程中，没有复杂的数学计算，工具的性能和使用特点很快可以被现场作业人员熟悉。

3 现场应用效果分析

该可打捞式大通径防砂用空心桥塞适用于各种出砂井的防砂完井，可单独作为悬挂器悬挂筛管使用，也可与筛管、砾石充填装置配套使用，进行砾石充填防砂完井，该桥塞在滩海油田大量使用，截止目前已成功应用50口井，施工成功率100%。最大下入深度3900m，下入最大井斜90°，悬挂筛管最长120m，为油田的增产稳产起到了重要作用。

所以，对于需要防砂的油井，该悬挂器安全可靠，悬挂力大，封隔效果好，解封简单，是较为理想的选择，建议推广使用。

[1]刘言理；聂上振；杨延征.水平井完井方法研究和优选[J].价值工程,2015,10,34(378)：94-95．

[2]刘言理.老井防砂完井技术研究[J].化工管理,2015,9：85．