油田井下变循环伺服密封系统的关键技术研究与设计
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完成单位:中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第二采油厂
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-789
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
张远东,杨义兴,许骊,李眉博,赵瑞元,范杰,慕朝霞,王晓维,曹博雄,王雪,田晓强,魏浩培,段明霞,刘丹,张磊,邢博飞,杨芳芳,李百利
项目概况
一、成果简介
(一)研究背景
我国油气田开发进入中后期,井筒治理、事故井打捞等大修作业量年均增长15%以上,32%在役井存在井筒完整性缺陷,年大修作业超5.8万井次。传统作业因井下密封失效导致井口喷涌,单井次非生产时间占比18%-25%,严重制约行业高效发展。
(二)管理及技术难点
1.井控风险高:起下管柱时“活塞效应”引发井内流体喷涌(3-8m³/h),瞬时压力达7-15MPa,易导致井控失控。
2.环保压力大:单次作业含油污水泄漏率达30%-45%,不符合QHSE要求。
3.效率瓶颈:每班次40%时间用于清洁,施工周期延长2.3天。
4.设备损耗:含砂流体冲刷使井口系统寿命降低60%,年维修成本增28万元/台。
(三)成果先进性及创新性
系统结构原理:集成空心漂浮球、承压剪钉及多通道设计,通过压差控制球座启闭,实现正/反循环切换与二次密封。核心创新点空心漂浮球设计:密度低于原油,确保纯油井况下仍有效密封;可调压差剪钉:精准控制循环模式切换与二次密封;大通量水流通道:6道水槽提升反循环效率,通量提升50%;旁通智能启闭:正循环时自动关闭旁通,避免流体泄漏。
(四)经济社会效益
降本增效:单井缩短占井周期8天,节约成本25万元,清洁人力减少80%;
安全环保:井口溢流控制率超90%,含油污水泄漏率降至5%以下。
五、可推广性及行业价值
1.应用广泛:适配冲砂、酸化、大修等5类作业,推广应用涉及长庆油田、中国石油川庆钻探、甘肃省等多家单位成功应用;
2.绿色低碳:年减排含油污水超10万m³,助力油气行业绿色转型;
3.技术引领:国内首创,填补井下动态密封技术空白,推动修井作业向智能化、高效化升级。
4.推动行业进步:该系统突破传统井控模式,实现“主动防喷+伺服可控”,显著提升作业安全性与环保水平,年均节约行业成本超3.2亿元,为深井、超深井复杂工况治理提供技术支撑,契合国家“双碳”战略,赋能油气行业高质量发展。