高压气动远控双胶塞水泥头研制与应用

作     者：赵常青 谢磊 张皓月 ZHAO Changqing;XIE Lei;ZHANG Haoyue

作者机构：中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司四川成都610052 

基　　金：中国石油集团川庆钻探工程有限公司基金项目(编号:CQ2024B-5-Z4-3、CQ2023B-10-1-3) 

出 版 物：《天然气勘探与开发》 (Natural Gas Exploration and Development)

年 卷 期：2025年第48卷第1期

页      码：97-106页

摘      要：四川盆地南部地区深层页岩气井固井作业中施工压力高(60~80 MPa),井口固井水泥头的操作难度和安全风险较大。为此,研制了一套与常规水泥头结构、工作原理完全不同的?139.7 mm高压气动有线远程控制双胶塞水泥头(工作压力为90MPa)。该水泥头主要设计原理为:采用转动90°开关挡销机构同步控制3个流道(主流道、旁通流道、主流道与旁通流道之间流道)的开启与关闭;利用开关挡销机构90°旋转实现了流道切换和胶塞投放一次性完成;气动控制系统由气动控制箱和气动挡销总成等组成,气动控制箱一边接井队气源,另一边接水泥头;借助井场气源,通过气动控制箱控制水泥头上各个旋转阀的开关,通过操作控制箱上的手柄,完成胶塞投放、流道切换。室内测试与现场应用结果表明:(1)室内测试该水泥头各项性能良好,在带压40 MPa的条件下,转动旋塞开关2 s完成、静水压密封压力为100 MPa、强度压力达137 MPa;(2)现场应用5井次均获成功,启动控制系统到胶塞释放入井时间均不到3 s,远程距离5~20 m可调,整个施工过程连续稳定;(3)与常规水泥头相比,从注完水泥浆到开始顶替这一固井阶段节约时间4~6 min。结论认为,所研制的高压气动远控双胶塞水泥头抗压能力强,远程控制系统可靠,水泥头操作的安全性和便捷性都得到了保障,为现场固井作业自动化奠定了基础。

主 题 词：固井 水泥头 远程控制 高压 气动 控制箱 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2025.01.012

馆 藏 号：203157522...