石油天然气钻采设备-分级注水泥器的产品性能试验方法-「亿威仕」

分级注水泥器 stage cementer，将套管分成两段进行注水泥作业的工具。

今天我们来学习关于石油天然气钻采设备-分级注水泥器产品性能试验的内容。

1、产品性能要求

1.1 概述

分级注水泥器产品性能主要包括组装后密封能力、循环孔打开与关闭、关闭后最小内压压力及外挤毁压力等；当分级注水泥器带封隔功能时，还包括封隔器坐封压力及环空封隔能力。

1.2 组装后整机密封要求

分级注水泥器在组装后应进行整机密封测试：

a）公称直径小于 244.5mm 的机械式分级注水泥器试验压力不应低于 35MPa，公称直径大于或等于 244.5mm 的分级注水泥器试验压力不应低于 25MPa。

b）压差式分级注水泥器试验压力应不高于设计打开压力值的三分之一。

c）封隔式分级注水泥器宜先进行封隔器胶筒的内密封能力测试，试验压力不低于 20MPa；再进行整体密封性能测试。

1.3 抗拉性能要求

分级注水泥器两端加载进行抗拉性能测试，公称直径小于 244.5mm 的分级注水泥器加载拉力至表 1 额定载荷的 1.5 倍，公称直径大于或等于 244.5mm 的分级注水泥器加载拉力至表 1 额定载荷的 1.25 倍，加载拉力保持过程中，1.6 的循环孔打开、关闭应动作正常。

1.4 挠性塞通过要求

泵送排量 0.2m³/min～0.5m³/min，挠性塞通过分级注水泥器本体，泵送过程不应有憋堵，循环孔不应提前开启。

1.5 封隔器坐封及环空封隔要求

封隔器坐封及环空封隔要求如下：

a）封隔式分级注水泥器在循环孔打开前，应先坐封封隔器，封隔 10% 井径扩大率（或用户要求的井径）模拟井筒，坐封压力应在设计压力 ±1MPa 范围内。

b）进行环空封隔能力测试，小于或等于 273.05mm 的封隔式分级注水泥器封隔压差应大于 30MPa，大于 273.05mm 的封隔式分级注水泥器封隔压差应大于 20MPa。

注：常规式分级注水泥器此步省略。

1.6 循环孔开关要求

分级注水泥器循环孔打开和关闭的实际压力应在设计压力 ±1MPa 范围内。

1.7 循环孔关闭后内屈服压力及外挤毁压力要求

循环孔关闭后（或实现通径后）应进行内屈服压力和挤毁压力性能测试，内屈服压力和外挤毁压力应达到表 1 的要求。

1.8 通径要求

打开塞、关闭塞及塞座钻除、滑脱或提出后，分级注水泥器通径应达到下一开管柱下入的通径要求。

表 1 分级注水泥器本体主要尺寸和性能参数

2、产品性能试验方法

2.1 试验介质

试验介质应采用清水（可添加防腐液）、合成油或用户指定的液体。

2.2 整机密封试验

分级注水泥器在组装后应进行整机密封测试：

a）分级注水泥器本体组装完毕后，两端连接试压工装，泵入液体进行整体密封性能试验，机械式分级注水泥器密封压力达 1.2a）要求的压力，压差式分级注水泥器的密封压力达到 1.2b）要求的压力，压力稳定后，保持压力 5min，压降应小于 0.5MPa。

b）封隔式分级注水泥器本体组装后，连接试压工装，泵入液体先进行封隔器密封性能试验，密封压力达到 1.2c）要求的压力，压力稳定后，保持压力 5min，压降应小于 0.5MPa。再进行封隔式分级注水泥器整机密封试验，试验压力达到 1.2a）要求的压力，压力稳定后，保持压力 5min，压降应小于 0.5MPa。

2.3 抗拉性能试验

将分级注水泥器置于拉压测试装置上，初始加载力为额定载荷的 60%，载荷稳定 5min，再按额定载荷的 20% 分段加载至 1.3 要求的力，保持加载力，2.6 循环孔打开正常、2.8 循环孔关闭正常。

2.4 挠性塞通过试验

分级注水泥器上端连接同规格套管串及试压封头，下端连接挠性塞碰压短节（不密封），挠性塞预置在套管串顶部。挠性塞在小于 0.5m³/min 排量液体的泵送下通过套管串和分级注水泥器本体至碰压短节处，泵送过程应符合 1.4 的要求。

2.5 封隔器坐封试验

封隔器坐封试验要求如下：

a）封隔式分级注水器的封隔器单元置于 10% 井径扩大率（或用户要求井径）的模拟井筒内，并相对模拟井筒居中，井筒与分级注水泥单元形成密封并限位固定。

b）封隔式分级注水泥器连接试压封头，注液初始压力 8MPa，稳压 3min，继续按 3MPa 阶段升压并稳压 3min，直至达到封隔器胀封设计压力，再稳压 3min。

2.6 循环孔打开试验

循环孔打开试验要求如下：

a）将打开塞置于机械式分级注水泥器本体匹配的塞座处并形成密封，连接试压工装，泵入液体升压至循环孔完全打开，打开压力应符合 1.6 的要求。

b）液压式分级注水泥器，两端连接试压工装，泵入液体，升压至循环孔完全打开，打开压力应符合 1.6 的要求。

c）封隔式分级注水泥器方法同本条 a）机械式分级注水泥器，但需在封隔器达到封隔器胀封设计压力时，打开循环孔，打开压力应符合 1.6 的要求。

2.7 环空封隔试验

环空封隔试验要求如下：

a）向井筒与封隔器形成的密封腔体内泵送液体，初始压力为 1.5b）要求压力（额定封隔压差）的 50%，压力稳定后稳压 5min，再按额定封隔压差的 15% 阶段升压，压力稳定后稳压 5min，重复至按额定封隔压差，压力稳定后，稳压时间不低于 15min，压降应小于 2%；再按额定封隔压差的 10% 阶段升压，压力稳定后，稳压 10min，再重复操作，直至封隔失效。

b）如封隔器有温度要求，应将封隔式分级注水泥器测试装置置于加热装置内，加热至规定的工作温度和保温时间，按本条 a）方法完成环空封隔能力测试。

2.8 循环孔关闭试验

将关闭塞置于分级注水泥器连接的短套管内，连接试压工装，泵入液体，推动关闭塞至匹配的塞座处，升压至循环孔完全关闭，关闭压力应符合 1.6 的要求。

2.9 最小内屈服压力试验

最小内屈服压力试验要求如下：

a）关闭后的分级注水泥器两端连接试压工装，泵入液体，使含关闭塞或打开塞的分级注水泥器上下串通，初始压力为表 1 最小内屈服压力的 60%，压力稳定后，稳压时间 5min，压降小于 1%。

b）按表 1 最小内屈服压力的 10% 阶段升压，压力稳定后，稳压时间 5min，压降小于 1%。

c）重复本条 b）步骤，直至压力达到最小屈服压力，压力稳定后，稳压 15min，压降小于 1%。

2.10 外挤毁压力试验

外挤毁压力试验要求如下：

a）将关闭后的分级注水泥器内充满液体介质，并两端封堵后置于推荐井径大小的模拟套管内。

b）模拟套管上下封头形成密闭空间，并向环空内注入液体介质，初始压力为表 1 外挤毁压力的 60%，压力稳定后，稳压时间 5min，压降小于 1%。

c）按表 1 外挤毁压力的 10% 阶段升压，压力稳定后，稳压时间 5min，压降小于 1%。

d）重复本条 c）步骤，直至压力达到外挤毁压力，压力稳定后，稳压 15min，压降小于 1%。

2.11 通径试验

非钻除式分级注水泥器在通径后，用同壁厚套管通径规可顺利通过分级注水泥器本体，通井规的尺寸应符合 GB/T 19830 的规定。