
通井作业是油田修井、完井中的关键工序,用于清理井筒、检测套管状况、为后续工具下入铺平道路。通井设备(如通井规、刮管器)上的密封圈(通常为弹性刮片或碗状密封)直接与套管壁接触,其性能必须符合严格的技术标准,以确保作业效果、保护套管并防止工具遇卡。
技术标准的制定目的与核心要求
通井设备密封圈标准的首要目标是:在有效清除套管内壁附着物(水泥、硬蜡、垢)的同时,最大限度减少对套管本身的磨损,并保证工具顺利起下。
主要技术标准通常涵盖以下方面:
尺寸与公差:
外径过盈量: 这是最关键的参数。密封圈外径必须大于套管内径一定值(过盈量),以产生足够的径向接触力。标准会明确规定针对不同套管尺寸(如5-1/2”、7”、9-5/8”)的推荐过盈量范围(例如,直径过盈量为1%-3%)。过小则清洁效果差,过大则摩擦阻力剧增,风险高。
几何形状与精度: 密封圈的轮廓(如刃口角度、圆弧半径)、厚度、均匀性等都有精确要求,以确保刮削作用均匀可控。
材料性能:
硬度与耐磨性: 材料需有足够的硬度(通常邵氏A 70-90)以刮除附着物,但又必须有良好的弹性,避免划伤套管。通常采用高强度的聚氨酯(PU)或含有耐磨填料(如尼龙颗粒、陶瓷粉)的复合材料。
耐温性: 适应井下的工作温度。
耐油/耐化学性: 抵抗钻井液、原油、酸化液等的侵蚀。
抗撕裂强度: 防止在遇阻或通过套管接箍时唇口被撕裂。
结构设计与测试:
自补偿/自清洁设计: 先进的刮管器密封圈设计有流通槽,允许碎屑通过,防止堵塞。
可钻性(可选): 对于可能遇卡的工具,其密封圈材料需具备可钻性,以便于后续处理。
性能测试: 标准可能要求进行模拟井下条件的台架测试,验证其清洁效率、磨损量和通过性。
行业标准与规范
通井设备密封圈的设计与制造通常遵循或参考以下领域的相关标准:
API Spec 11D1: 《井下工具封隔器和桥塞》,其中关于密封元件测试的部分具有重要参考价值。
API RP 5C5: 《套管和油管接头性能测试推荐做法》,涉及密封性能评价。
企业/作业者规范: 各大油服公司或油田作业者通常有更具体的、针对其常用井型和工况的内部技术规范。
选型与应用要点
精确匹配套管尺寸: 必须根据最新的套管通径测井报告或已知的套管规格,选择对应尺寸的密封圈,并考虑套管磨损带来的内径变化。
“由小到大”原则: 在组合通井管柱时,通常先下入外径较小(过盈量小)的工具,逐步增大,以安全地判断井筒状况并逐级清理。
关注井况细节: 井深、温度、井筒流体类型、预期清除物的性质(软蜡还是硬水泥)都是选型依据。
操作参数控制: 下放速度不宜过快,防止产生过大的激动压力或冲击;上提时注意观察指重表读数,判断是否遇阻。
发展趋势
智能化: 在通井工具上集成传感器,实时监测密封圈的接触力、温度和磨损状态。
个性化设计: 针对非常规井(大位移、水平井)的专用刮管器密封圈,优化流道和抗扭能力。
环保材料: 开发更易降解或对环境友好的高性能聚合物材料。
结论
通井设备密封圈的技术标准是连接设计、制造与现场应用的桥梁。严格遵循标准进行选型和操作,是实现高效、安全通井作业的前提。随着井况日益复杂,这一标准也在不断演进,推动着密封材料和结构设计的持续创新。
