一種套變井機械堵水工藝技術(shù)

王顯榮WANG Xian-rong

（遼河油田公司鉆采工藝研究院，盤錦 124010）

（Drilling Technology Research Institute of Liaohe Oilfield Company，Panjin 124010，China）

0 引言

在油田開發(fā)過程中，采油配套工藝的優(yōu)劣對于企業(yè)經(jīng)濟效益的高低有著直接的影響，井況相同的條件下，采油配套工藝越完善，越能夠為企業(yè)贏得更多的效益和利潤，效益是企業(yè)進行生產(chǎn)經(jīng)營活動的最終目的，市場經(jīng)濟下更是如此，降低開采成本，提高油田采收率已成為必須要重點研究的問題[1]。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

隨著油田開采進入中后期，近年來遼河油田側(cè)鉆5"套管井的數(shù)量急劇增加，而這些5"套管井中絕大多數(shù)為稠油井。特別是注汽開采的5"套管井前期多為籠統(tǒng)注汽開采，因此隨著注汽輪次的增加和注汽時間及生產(chǎn)時間的增長，5"套管井套管變形縮徑的現(xiàn)象愈來愈普遍，5"套管井的內(nèi)徑本身就不大，一旦變形縮徑后，內(nèi)徑會變得更小，導(dǎo)致常規(guī)的井下工具難以套入變形段以下。目前常規(guī)井的研究技術(shù)已經(jīng)相對完善，而套管變形井的注采工藝配套技術(shù)研究基本上處于空白，這就導(dǎo)致了在受變形井段不能夠像常規(guī)井一樣實施堵水工藝措施，影響了油井的合理開采，加大了生產(chǎn)成本，形成了資源的浪費。為延長套管變形井的生產(chǎn)壽命，研制一系列適用于套管變形井的堵水工藝管柱成為了必然趨勢。

2 5＂套變井機械堵水工藝技術(shù)研究

2.1 套變井堵水封隔器的研制 筆者從事套變井封隔器研究多年，在經(jīng)過對套變井資料的分析和井下工具鉆研的基礎(chǔ)上，得出這樣的結(jié)論：套變井堵水封隔器的研制是設(shè)計出合理有效的套變井堵水工藝管柱的關(guān)鍵，而密封件的研制又是研制套變井堵水封隔器的重中之重。

由于5"套變井套管變形后最小內(nèi)徑大于Φ95mm，容易造成卡井的風(fēng)險，針對這種情況，研制了Y341 型套變井堵水封隔器，最大外徑為Φ95mm，比常規(guī)封隔器（Φ102mm）小10mm，且不需要卡瓦支撐，所能夠承受雙向壓差>25MPa，降低了卡井風(fēng)險的發(fā)生。

2.1.1 套變井堵水封隔器承壓機理研究 與以往的封隔器不同，Y341 壓縮型封隔器采用的是液壓坐封，上提管柱解封的工作方式，設(shè)計了三級平衡液缸，用以提升封隔器的承上壓差能力，主要由上接頭、中心管、平衡液缸、活塞、外中心管及下接頭組成[2]。

2.1.2 套變井堵水封隔器工作原理 封隔器用以封隔套管和油管之間的環(huán)空，使用時用泵車進行加壓，使液體由內(nèi)中心管水眼進入液缸，推動液缸向上前行，直至壓力達到1.5MPa，刺激膠筒膨脹向套管靠攏，15-17MPa 是壓力上升的上限，導(dǎo)致膠筒貼緊外部套管。外中心管要向上移動鎖住鎖套。封隔器解封時需將管柱向上提起，剪斷解封銷釘，中心管向上移動，膠筒內(nèi)腔的液體下移，同中心管上的水眼連通，減輕壓力，封隔器完成解封[3]。

2.1.3 套變井堵水封隔器結(jié)構(gòu)特點 ①三級平衡液缸設(shè)計提升了封隔器承上壓差的能力；②承雙向壓差的范圍擴大到25MPa；③解封時操作方便，只需向上提中心管剪斷解封銷釘。

2.2 套變井機械堵水工藝管柱設(shè)計 由于套變井變形后縮徑（5"井縮徑大于Φ95mm），不能適應(yīng)小于Φ95mm 的油井，為此需要設(shè)計新的技術(shù)和工藝適應(yīng)現(xiàn)場的需要，帶泵一次性堵水工藝管柱和丟手式機械堵水工藝管柱這兩種類型的堵水工藝由此而生。

2.2.1 套變井帶泵一次性堵水 工藝管柱。如圖1 所示，該管柱由Y441-102 型封隔器、Y341 型套變井封隔器及單流閥等井下工具組成。

圖1 5＂帶泵一次性堵水工藝管柱結(jié)構(gòu)示意圖

①工作原理：按方案設(shè)計深度下入堵水管柱至預(yù)定位置后，井口連接泵車向下施加壓力，達到15MPa 時停止，保持壓力3-5 分鐘，這時井下的Y441 型封隔器及Y341 型封隔器同時封隔。兩個封隔器發(fā)揮著不同的作用，小直徑封隔器負責(zé)封隔高壓水層，Y441 型封隔器負責(zé)固定管柱。

②結(jié)構(gòu)特點：1）兩個封隔器各自發(fā)揮著不同的作用，Y441 型封隔器負責(zé)固定產(chǎn)生管柱，以防采油泵使用過程中生產(chǎn)管柱的蠕動；2）兩個封隔器均采用液壓坐封方式，當(dāng)壓力達到16MPa 時，兩個封隔器同時可完成坐封，簡單，方便；3）該管柱采用無卡瓦的設(shè)計，能夠承受雙向壓差，適用于小直徑封隔器下入套變點以下，降低了管柱卡井的風(fēng)險。

2.2.2 套變井可丟手式一次性堵水工藝管柱 如圖2所示，該種工藝管柱主要由Y445-102 型懸掛器、Y341 型套變井小直徑封隔器、單流閥等井下工具組成。

圖2 可丟手式機械堵水工藝管柱結(jié)構(gòu)示意圖

①工作原理：連接泵車管線后將壓力上升至15MPa，套變井封隔器就會完成坐封。然后拆掉管線，從油管投球。接著繼續(xù)連接泵車，將壓力提升至20MPa，Y445 型丟手剪釘被剪斷，上提管柱完成堵水管柱的丟手。

②結(jié)構(gòu)特點：1）采用了Y445 型懸掛器錨定懸掛丟手管柱，具有普遍性；2）由于懸掛器的卡瓦解封時回收不完全而造成的事故時有發(fā)生，將懸掛器下到了套變段以上的位置，降低了堵水管柱卡井的風(fēng)險；3）當(dāng)套管變形點位置比較深時，使用一次性堵水管柱，不會影響下泵深度的油井。

3 結(jié)論

①此種套變井堵水封隔器設(shè)計了多級平衡液缸，實現(xiàn)了以小的的直徑封隔大的環(huán)空的創(chuàng)新，填補了遼河油田套變井堵水工藝的空白。②盡管這種套變井機械堵水已進入現(xiàn)場，但在其它配套工藝措施方面仍需進一步開發(fā)研制配套工具，如針對套變段以下生產(chǎn)層位認識不清情況出水，則需研究套變井機械找堵水工藝及配套管柱。③套變井堵水工藝技術(shù)的實施，降低了油田開發(fā)后期生產(chǎn)成本，提高了資源利用率，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效率，節(jié)約了社會資源，可以說是經(jīng)濟和社會雙贏。

[1]黨麗昊，秦濤，張國萍，等.油水井措施效果經(jīng)濟評價系統(tǒng)研究[J].鉆采工藝，2002，25（2）：34-36.

[2]東北工學(xué)院機械設(shè)計教研室.機械零件設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1974.

[3]萬仁溥主編.采油技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000，9.