可行性论证
王永成
[摘 要]近年来，由于石油天然气行业投资压缩，川西中深水平井为了节约钻井成本，由原来的三开制井身结构优化为二开制井身结构。导管固井后安装套管头，一开结束后下第二层套管，套管采用卡瓦悬挂器座挂在套管头上，二开开钻前需要对井口装置进行试压，由于只有单层套管头，井口没有安放试压堵塞器的位置，无法对防喷器组进行额定压力试压（70MPa）。通过深入调研，按照相关标准设计制造了试压短节，实现了防喷器组额定压力试压，经过多次使用证实该试压短节具有安装简便，性能可靠，经济适用的特点，适合推广使用。
[关键词]中深水平井 试压短节 试压
中图分类号：TM12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0021-02
1、問题由来
近年来，由于石油天然气行业投资压缩，川西中深水平井为了节约钻井成本，由原来的三开制井身结构优化为二开制井身结构。导管固井后安装套管头，一开结束后下第二层套管，套管采用卡瓦悬挂器座挂在套管头上，二开开钻前需要对井口装置进行试压，由于只有单层套管头，井口没有安放试压堵塞器的位置，无法对防喷器组进行额定压力试压（70MPa）。井身结构见图1。
过去，一般采用套管封隔器对井口防喷器进行试压，但是10寸套管抗内压强度低无法试到防喷器额定压力（70MPa）。存在与钻井设计试压值不相符的缺陷，在中石化集团公司井控检查中提出要求整改。由此，需要研究解决关于此类井口防喷器试压缺陷的问题。
2、试压短节研制
2.1 试压短节技术要求
经过对现场试压问题进行深入调研，参照套管头制造相关标准，并与甲方进行技术沟通，在不改变现有井口设备的情况下，提出试压短节必须满足以下技术要求：
（1）采用API法兰式结构，结合川西中深水平井普遍采用35-70防喷器和TF13-3/8"×9-5/8"-70MPa套管头的特点，确定试压短节上下法兰规格API13-5/8"-10000psi；
（2）试压短节安装在套管头和钻井四通之间，上法兰与钻井四通连接，下法兰与套管头连接，见图2；
（3）试压短节上部内腔加工试压台肩可以配合试压堵塞器对防喷器组进行试压，压力级别与防喷器组一致；
（4）试压短节下部内腔加工密封槽安装2道BT密封，对与套管头连接法兰密封性进行试压检测，同时可以在钻进中对高出套管头部分10"套管密封面进行有效保护；
（5）试压短节能够重复使用，上部内腔能够安装防磨衬套对试压密封面进行有效保护；
（6）试压短节要有泄压孔，便于观察堵塞器试压过程是否窜压，以保护下部套管。
（7）试压短节高度尺寸应与占位短节高度一致，保持二开和三开井口装置高度不变，方便井口安装。
（8）试压短节主通径满足8-1/2"钻头通过，同时要小于9-5/8"套管内径，保护套管内壁不碰磨。
2.2 主要性能技术参数
（1）试压短节型号：35-70，上法兰13-5/8"-10000psi，下法兰13-5/8"-10000psi
（2）额定压力10000psi
（3）主通径224mm
（4）工作温度：P-U（-29～121℃）
（5）性能级别：PR1
（6）工作介质：钻井液、原油、天然气
（7）规范级别：PSL2
（8）材料级别：EE
（9）材料代号：60K
2.3 试压短节结构原理
试压短节上部内腔有与试压堵塞器配合的密封面，用于座放试压堵塞器进行试压，法兰上有顶丝，用于锁定133/8″防磨套（保护密封面）。下部可与套管头连接，内腔设置2道BT密封用于密封10"套管外圆环空，法兰上对应BT密封安装槽位置间隔180度分别加工2个注脂孔，用于对BT密封圈注脂。
下法兰外圆面在2道BT密封中间位置加工一个试压孔用于对BT密封试压，下法兰外圆面有一道观察孔，下部为试压孔，用于对试压短节下法兰与套管头上法兰连接处密封情况进行试压。用试压堵塞器对试压短节上部防喷器试压时，应打开试压短节上的试压观察孔单流阀，防止下部承压过高损坏套管或压漏地层。
3、现场运用
2016年7月开始对加工的一批试压短节进行使用，经过在高庙、中江、新场地区20余口井的安装使用，均满足技术要求，很好了解决了井口试压问题。通过试压堵塞器对上部钻井四通、闸板防喷器试压70MPa，对环形防喷器试压24.5MPa，试压均合格。按照套管抗外挤强度80%以内对试压短节与套管头连接法兰试压45MPa，试压均合格。
使用初期出现试压后上提钻杆困难，试压塞与试压短节密封面发生卡阻现象，比如在高庙33-13HF，中江113D，中江108D井试压后均出现试压塞卡阻，增大绞车提升拉力至25吨左右强行拔出试压堵塞器。对试压塞卡阻问题进行检测分析，发现试压塞外径尺寸偏大，试压塞与试压短节配合间隙不足1mm，当对井口防喷器试压70MPa时，由于试压塞受到528吨到635吨的巨大挤压力，试压塞会产生一定变形，造成试压塞与试压短节内腔形成局部过盈配合，所以发生卡阻。后对试压塞外径尺寸进行改进，使配合间隙增大至3mm，经再次使用，试压塞卡阻问题得到完全解决。
4、结论
（1）试压短节的出现，对单层套管头座挂套管后，上部井口装置试压问题，提供了经济有效的解决方案，弥补了单层套管头结构不足，对井控安全起到了重要作用。
（2）根据不同通径和压力级别的井口装置，可以设计相应级别的试压短节，以满足不同要求。
（3）试压短节使用后，应及时进行清洗保养，对密封面做好保护。
参考文献
[1] SY/T5127-2002井口装置和采油树规范.
[2] SY/T6426-2005钻井井控技术规范.
