深井擠堵作業(yè)用新型定壓工具研制與應用

鄒峰梅，祝真真，宋珊珊，向俊科，母建民

（中原油田分公司a.采油工程技術(shù)研究院；b.采油五廠，河南濮陽 457001）①

近年來，中原油田由于套管損壞、層間調(diào)整矛盾，造成擠堵作業(yè)的工作量越來越多。據(jù)統(tǒng)計，中原油田擠堵工作量（包括套管堵漏、堵水、封竄、調(diào)剖、擠注水泥加固套管等）每年不少于150口井，深井低滲層擠堵井占50%以上。在深井、低滲透地層進行擠堵時常出現(xiàn)不能按照設(shè)計完成擠堵工作量，擠堵效果和質(zhì)量不好等問題。因此，研究高效、安全的擠堵施工工具對油田的開發(fā)具有重要意義。

1 存在的問題

目前的擠堵施工工藝主要有光油管擠堵和卡封擠堵2種方式，存在3方面問題：

1）采用光油管擠堵時，泵壓限制不能太高，低滲層有時為了增加堵劑擠入量，現(xiàn)場臨時提高擠堵泵壓，造成井口崩裂、套管擠毀等工程事故。

2）采用卡封護套［1］、平衡壓力措施，提高擠堵管柱的承壓能力。但卡封擠堵工藝需擠入地層的水量比光油管擠堵增加7～12m3（油管容積），對一些低滲地層，直接導致地層壓力的反彈，引起泵壓的持續(xù)升高，堵劑還未進入地層，泵壓已經(jīng)很高，需采取反洗井措施，有時造成解封困難，甚至卡鉆。

3）卡鉆安全預案不夠完善，出現(xiàn)擠不進、擠不完或水力錨解封困難時，僅采取洗井活動解卡措施，整體管柱卡鉆風險大。

2 管柱結(jié)構(gòu)與工作原理［2－5］

1）結(jié)構(gòu)依據(jù)擠堵管柱目前存在的問題，中原油田采油工程技術(shù)研究院井況中心研究開發(fā)了油水井擠堵作業(yè)用新型定壓工具。管柱結(jié)構(gòu)為：安全接頭（安全工作筒）＋水力錨＋Y341型封隔器＋定壓開關(guān)等，如圖1所示。

圖1 新型定壓工具的管柱結(jié)構(gòu)

2）工作原理油管投擲定壓膠塞，膠塞依靠橡膠皮碗與油管內(nèi)壁的摩擦力而不會自動下滑。在較低泵壓下，替置堵劑、頂替液，推動膠塞一起同步下行，膠塞產(chǎn)生自封作用，油管內(nèi)液體從套管返出，膠塞下行至底部定壓開關(guān)工作筒堵塞油管柱，憋壓10～15MPa，液壓式封隔器適時坐封。繼續(xù)蹩壓18～20 MPa，底部定壓開關(guān)工作筒打開，建立擠堵通道，用頂替液正擠堵劑至目的層，關(guān)井或正常反洗井。

3）技術(shù)參數(shù)擠堵作業(yè)用新型定壓工具的最大外徑為?114 mm，耐溫120°，耐壓大于45 MPa。適用于深井、低滲透地層。

4）性能特點新型定壓工具從工藝上消除了因氣體體積壓縮影響造成的計量不準確；停泵后油管柱即時恢復通道；可正常起管洗井作業(yè)；使用中只能碰泵1次，以后泵壓多高都不會再次碰泵；結(jié)構(gòu)合理，操作方便，不影響流動狀態(tài)。

3 配套工具

3.1 復式定壓膠塞

復式定壓膠塞主要由橡膠皮碗、金屬隔環(huán)、閥套、閥面銷釘、圓形閥頭等組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 復式定壓膠塞結(jié)構(gòu)

復式定壓膠塞與底部定壓開關(guān)工作筒配套使用，當膠塞到達底部開關(guān)工作筒時，堵劑也同步到達管鞋。閥頭坐在滑套上，管柱堵塞，憋壓，封隔器坐封。與油管自密封壓力＞5 MPa；油管內(nèi)滑動摩擦長度＞4000m；兩級閥面與閥座水壓密封壓力45 MPa；銷釘剪斷壓力10 MPa。

3.2 底部定壓開關(guān)工作筒

底部定壓開關(guān)工作筒主要由上接頭、滑套閥座、銷釘、篩籃等組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 定壓膠塞閥座結(jié)構(gòu)

當定壓膠塞下行至底部定壓開關(guān)工作筒時發(fā)生碰泵憋壓10～15 MPa，封隔器適時坐封。此時，堵劑也與膠塞同步到達管鞋，繼續(xù)憋壓18 MPa，底部定壓開關(guān)工作筒打開建立擠堵通道，進行正常的擠堵作業(yè)。安全工作壓力45MPa；滑動閥座滑動壓力18 MPa；篩籃總過流面積＞30cm2。

3.3 安全接頭工作筒［4］

圖4 安全工作筒結(jié)構(gòu)

安全接頭工作筒由上接頭、安全銷釘、內(nèi)工作筒、外工作筒、閥座、下接頭等組成，結(jié)構(gòu)如圖4所示。內(nèi)工作筒（上接頭）絲扣部分與外殼下端部采用長細反扣螺紋連接，外工作筒與下接頭采用正扣油管螺紋連接。在堵劑擠不進或水力錨、封隔器不解封時，首先通過封隔器單向旁通反洗井實現(xiàn)解封；若上部套管或地層漏失，洗不動，則采用安全接頭倒扣10圈，從泄壓孔處泄壓洗井，排除壓差實現(xiàn)解封。若仍然不能解封，則采取大力上提，剪斷安全銷釘迅速丟手。安全工作壓力45MPa；倒扣10圈，泄壓面積15 cm2；整體抗拉強度800 kN，丟手拉力200kN。

4 創(chuàng)新技術(shù)

1）新型擠堵定壓工具從工藝上消除了因氣體體積壓縮影響造成的計量不準確。

2）復式定壓膠塞在使用中可實現(xiàn)自密封功能，和定壓開關(guān)配套，可準確控制壓力和堵劑的擠入量。

3）可倒扣泄壓安全接頭在堵劑擠不進或水力錨不解封時，可實現(xiàn)洗井、脫手功能，降低擠堵施工風險。

5 現(xiàn)場應用

新型擠堵定壓工具在馬廠、文南、胡狀等油田實施10井次。其中最大擠堵深度3476m，最高泵壓55 MPa，單井縮短擠堵時間90min。累計減少擠入液量60m3，按擠堵排量150L／min，單井平均縮短擠堵時間40min，提高了封竄擠堵效果。

5.1 典型井例

1）馬78井是黃河南馬廠構(gòu)造東北翼的1口滾動評價井。2010－09—10中旬試油，井段為3417.1～3442.0m，試油測試，射開層位S32，井段3417.1～3442.0 m，產(chǎn)液20 m3／d，產(chǎn)水19 m3／d，產(chǎn)油1.0t／d，測試過程產(chǎn)液含水90%以上。分析認為油層與下覆水層3468～3476m 存在管外竄槽。

2010－10－19進行了定壓膠塞卡封擠堵封竄應用。擠堵封竄后井口無溢流，經(jīng)試油隊抽汲試油，初期日產(chǎn)原油約18t，不含游離水。抽汲6d后達到自噴，關(guān)井油壓8.0MPa，套壓8.5MPa。完全達到了預期的封竄效果和封堵質(zhì)量。

2）文43－7井2010－12－03—10水泥擠堵時，泵入井內(nèi)灰漿5000L，擠水9m3，但油管內(nèi)仍然留有灰漿約1.22 m3，套管內(nèi)留有灰漿2.8 m3，共4.2 m3。有可能擠入地層0.8 m3。修井過程發(fā)現(xiàn)2881.94～2966.42m 套管存在變形，全井試壓不合格（塞面3123.95 m）。綜合分析認為：2881～3123m 可能存在套管漏失，且漏失點靠近下部。已擠水驗證漏失量為250L／min。為了保護套管和擠堵效果，本井采取定壓膠塞卡封擠堵，目的井段為2881～3123m套管漏失井段以及3187～3276m射孔井段。

定壓膠塞卡封擠堵經(jīng)清水試壓檢驗達到了良好的擠堵效果。并在擠堵2881～3123 m 套損漏失井段時，同時實現(xiàn)了對3187～3276m 射孔段的有效封堵。

6 結(jié)論

1）新型擠堵定壓工具完善了卡封擠堵工藝，適用于深井、低滲透地層的擠堵需要，能減少水量擠入，縮短擠堵時間，減小地層壓力反彈等。

2）設(shè)計了可倒扣泄壓的安全接頭，在堵劑擠不進或水力錨不解封時，可實現(xiàn)洗井、脫手功能，降低擠堵施工風險。

3）該工具能與水力錨、封隔器配套使用，形成一體化管柱，具有通用性。

［1］李洪春.封隔器理論基礎(chǔ)與應用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［2］葉紅.多功能井下管柱試壓裝置研制與應用［J］.石油礦場機械，2012，41（5）：72－74.

［3］周思洪，朱駿蒙.井下雙向流動閥在易漏失油井中的應用［J］.石油礦場機械，2005，34（6）：90－91.

［4］劉胤.油水井封堵封竄技術(shù)探討［J］.石油地質(zhì)與工程，2010，24（4）：104－106.

［5］南國立，楊永超.油水井分層擠堵工藝技術(shù)［J］.油氣井測試，2002，9（2）：64－65.

［6］吳奇.井下作業(yè)工程師手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.