注水井卡封洗井一體化工藝管柱應(yīng)用分析

黃 春

注水井卡封洗井一體化工藝管柱應(yīng)用分析

黃 春

（中石化勝利油田孤東采油廠，山東東營257237）

針對注水井卡封工藝存在反洗井時卡封失效的問題，研究了卡封射孔層、長井段和漏點3種卡封洗井一體化工藝管柱。對卡封射孔層工藝，采用Y111型封隔器與Y211型封隔器配套卡封射孔層上下點，用內(nèi)徑76 mm油管連接2個封隔器，油管中設(shè)計有內(nèi)徑48 mm小管，形成注水入井通道和反洗井夾層環(huán)空通道，實現(xiàn)非注水射孔層的卡封、注水和反洗井一體化工藝管柱。對長井段卡封工藝，采用Y445型封隔器與帶轉(zhuǎn)向和密封功能的Y Q211型封隔器配套卡封上下點，用內(nèi)徑76 mm油管與其中的小管形成注水入井與反洗井通道。對卡封漏點工藝，采用Y211型封隔器改制成Y Q F211型封隔器，把3個膠筒改為2個，并且放大2個膠筒之間距離，把循環(huán)通道做為反洗井通道，改制的Y Q F211型封隔器坐封后2個膠筒在漏點上下實現(xiàn)漏點卡封。3種卡封洗井一體化管柱在現(xiàn)場進行了41井次應(yīng)用，反洗井過程避免了與卡封層段的影響，實現(xiàn)了高效安全注水與反洗井。

注水井；卡封；注水；洗井；一體化

分層注水管柱分為可洗井及不可洗井2類［1］，在注水井內(nèi)有非注水射孔層、套管漏失段或漏失點時，需采取卡封工藝進行卡封。通常使用的卡封工藝管柱主要以K344型水力擴張封隔器為主［2］。在洗井時，管柱內(nèi)外壓力差解除后封隔器膠筒在恢復(fù)力作用下回收，卡封層段暴露，出現(xiàn)洗井液漏失或卡封層段出砂等問題，影響洗井效果。本文根據(jù)不同卡封層段要求，設(shè)計了卡封射孔層、長井段及漏點3種卡封洗井一體化工藝管柱，解決了目前卡封工藝管柱洗井時卡封失效問題。

1　注水井卡封工藝

目前常規(guī)注水井卡封工藝主要有3種。

1.1 二級K344型封隔器卡封工藝

由二級K344型封隔器卡封住非注水射孔層上下部，實現(xiàn)卡封注水或注聚，如圖1所示。K344型封隔器依靠內(nèi)外壓差擴張膠筒，洗井時油管內(nèi)壓力撤出，膠筒在恢復(fù)力作用下收回，卡封失效。洗井液從卡封層段入井，卡封層與注水層層間壓力值不同相互干擾，影響洗井效果。如果注水井管柱內(nèi)壁結(jié)垢，K344型封隔器打壓孔易被結(jié)垢堵塞，膠筒回收受影響，這種情況下無法完成洗井。

圖1　二級K344型封隔器卡封管柱示意

1．2 皮碗封隔器卡封工藝

皮碗封隔器是利用略大于套管內(nèi)徑的下開口碗狀膠筒的過盈原理密閉油套環(huán)空，如圖2所示。當(dāng)從油管向井內(nèi)正注水，憋起壓力時液體的上頂力將膠筒向上擴張，進一步增強密封效果。油管泄壓后膠筒的密封強度減弱，可以完成反洗井措施。

圖2　皮碗封隔器卡封管柱示意

由于皮碗封封隔器自身設(shè)計特點，只滿足單向卡封，反洗井存在卡封層與注水層相互干擾現(xiàn)象，如果水井套管壁結(jié)垢，下鉆過程常發(fā)生皮碗損壞，如果上部卡封層的漏失段是高壓層會影響密封效果。

1．3 過泵封卡封工藝

將Y445型封隔器和Y341型封隔器分別卡在漏點上下部分，利用封隔器膠筒密閉環(huán)空，中間連接大直徑短接，從而達到卡封漏點的目的，如圖3所示。過泵封施工需丟封后下注水管柱，該工藝是一種機械式卡封漏點的工藝技術(shù)，雖然能夠解決反洗井對卡封工況影響的問題，但由于受過泵封內(nèi)通徑限制，無法配合大直徑管柱、工具滿足分層注水工藝需求，只適合?177．8 mm套管；施工中還需要下入丟封再起出油管完井，施工時間長，作業(yè)成本高。過泵封頂部有個丟手臺階，在下油管施工時，油管接箍頻繁撞擊臺階，多次震擊后易破壞過泵封密封效果。

2　卡封洗井一體化工藝設(shè)計

由上述3種注水井卡封工藝技術(shù)分析可見：這3種卡封工藝都存在某些缺陷而影響分層注水效果；在洗井時卡封失效，影響洗井效果，或封隔器損壞后不易打撈。針對卡封注水存在的技術(shù)缺陷，分別設(shè)計出配套的卡封注水工藝技術(shù)，提高了封隔可靠性［3］，便于作業(yè)解封上提管柱［4］。

2．1 卡封射孔層注水洗井一體化工藝

該工藝主要用于卡封注水和注聚井，由Y111型封隔器和Y211型封隔器卡封上下2點，內(nèi)徑76 mm油管連接2個封隔器，完成對非注水射孔層的卡封，在內(nèi)徑76 mm油管內(nèi)設(shè)計有內(nèi)徑48 mm小管，形成反洗井夾層環(huán)空通道，Y111型封隔器上面及Y211型封隔器下面有篩管完成夾層環(huán)空與套管環(huán)空通道的連接，構(gòu)成了具有專用洗井通道的卡封射孔層注水洗井一體化工藝管柱（如圖4）。

圖3　過泵封卡封管柱示意

圖4　卡封射孔層一體化管柱示意

上部內(nèi)管與外管的連接由橡膠密封圈、壓環(huán)、壓帽等組成，這種接頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計既滿足了通道連接，又可滿足小管有一定伸縮空間的要求。下部內(nèi)管與外管采用螺紋連接。

正常注水時注入水通過井口流程，從上部油管、小管、下部油管向井內(nèi)注水。具有48 mm通徑的環(huán)空通道，可配套液壓封隔器的分層配注工藝管柱。

反洗井時洗井液通過套管閘門進入油套環(huán)形空間，流經(jīng)Y111型封隔器上部的篩管進入大直徑油管與小管的夾層環(huán)空通道，再由Y211型封隔器下部的篩管進入油套環(huán)空，沖洗套管中油層井段部位的水垢、地層砂、注入雜質(zhì)，將沖起的堵塞物攜帶走，通過喇叭口、油管、小直徑內(nèi)管、油管、井口流程帶出地面，解除地層不吸水或注水注聚壓力上升的現(xiàn)象，反洗井不影響卡封狀態(tài)，達到優(yōu)質(zhì)洗井目的。

2．2 卡封長井段注水洗井一體化工藝

該工藝由Y445型封隔器、Y Q211型封隔器、內(nèi)徑76 mm油管以及其中的內(nèi)徑48 mm小管組成。Y Q211型封隔器是在Y211型封隔器基礎(chǔ)上改制的，擴大了封隔器內(nèi)通徑，封隔器下部設(shè)計了轉(zhuǎn)向孔和密封座，密封座內(nèi)設(shè)有密封膠圈，密封小管與注水管柱連接部位。

施工時將Y445型封隔器、內(nèi)徑76 mm油管、Y Q211型封隔器卡封工具組連接注水管柱下到設(shè)計深度，上提下放坐封Y Q211型封隔器，加壓坐封Y445型封隔器，丟手起出，將所需長度的小管連接在油管下部，緩慢下入至Y445型封隔器魚頂，正轉(zhuǎn)油管緩慢下放，把內(nèi)徑48 mm小管引入內(nèi)徑76 mm大管內(nèi)，下至Y Q211型封隔器底部的密封座，繼續(xù)下放通過密封座3～5 m，井口座懸掛器完井。施工管柱如圖5所示。

圖5　卡封長井段一體化管柱示意

正常注水時注入水通過井口流程，從上部油管、小管、下部油管、喇叭口進入生產(chǎn)層。反洗井時洗井液通過套管閘門進入油套環(huán)形空間，流經(jīng)Y445型封上部內(nèi)腔進入大直徑油管與小管的夾層通道，再次由Y Q211型封下部的轉(zhuǎn)向孔進入油套環(huán)空，沖洗套管中油層井段部位的水垢、地層砂、注入雜質(zhì)，將沖起的堵塞物攜帶走，通過喇叭口、下部油管、小直徑內(nèi)管、上部油管、井口流程帶出地面。

2．3 卡封漏點注水洗井一體化工藝

該工藝主要由Y Q F211型封隔器實現(xiàn)，Y Q F211型是在Y211型封隔器基礎(chǔ)上改制的，由Y211型封隔器的3個膠筒改為2個膠筒，增大2個膠筒的距離到3～4 m，2個膠筒受擠壓坐封在漏點上下密封套管環(huán)空。在2個膠筒之間的傳壓管除具有擠壓兩端膠筒作用外，還與封隔器的中心管形成夾層環(huán)空，反洗井液由此環(huán)空通道入井。

Y Q F211型封隔器按Y211型坐封原理坐封。由于漏點位置多變性，以及Y Q F211型封隔器坐封位置的固定性，Y Q F211型封隔器坐封后懸掛器與套管四通不好密封，因此在Y Q F211型封隔器以上的管柱上設(shè)置1個伸縮管，承壓25 M Pa，滿足坐封后懸掛器與套管四通的密封，施工管柱如圖6所示。

圖6　卡封漏點一體化工藝管柱示意

正常注水時注入水通過井口流程，從上部油管、Y Q F211型封隔器、下部油管、喇叭口進入生產(chǎn)層。反洗井時洗井液流通通道如圖6中箭頭所示，通過套管閘門進入油套環(huán)形空間，流經(jīng)Y Q F211型封隔器上部轉(zhuǎn)向孔進入傳壓管中心管環(huán)空，從下轉(zhuǎn)向孔流出進入油套環(huán)空，到達管鞋，將沖起的堵塞物通過喇叭口、下部油管、Y Q F211型封隔器中心管、上部油管、井口流程帶出地面。

由于Y Q F211型封隔器采用的是Y211型封隔器坐封原理，該卡封管柱上不能再有Y211型類型的封隔器，適合與籠統(tǒng)注水管柱、張力錨封隔的分層注水管柱配套使用。該注水洗井一體化工藝的卡封技術(shù)也可用于油井中。

3　現(xiàn)場試驗及應(yīng)用效果

卡封洗井一體化工藝技術(shù)自2012年進行現(xiàn)場試驗應(yīng)用，目前已實施41口井。該工藝可以解決封上注下的水井及需卡封大井段污水回注井，確保有效洗井而不對卡封層進行干擾，在注聚井實現(xiàn)卡封住非注聚層，如果生產(chǎn)需要洗井時又不影響卡封層，從而達到有效分層注聚的目的?？ǚ庀淳惑w化工藝技術(shù)已實施反洗井18口井，反洗井壓力2．0 M Pa，施工正常，避免了無效注水。該技術(shù)的成功應(yīng)用，實現(xiàn)了卡封分層注水與洗井的一體化，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。表1為部分施工井?dāng)?shù)據(jù)。

表1　卡封洗井一體化工藝施工效果

4　結(jié)論

1） 根據(jù)不同卡封目的研究了卡封射孔層、卡封長井段和卡封漏點3種卡封洗井一體化工藝，洗井液通過封隔器時有專用通道，不影響卡封層段的封隔狀況。

2） 卡封洗井一體化工藝可與籠統(tǒng)注水和分層注水管柱配套使用，配合封隔器型號，可在內(nèi)徑大于117．7 mm套管內(nèi)使用。

3） 卡封洗井一體化工藝避免了層間干擾，可提高分層注水的效果。在非生產(chǎn)層出砂、套管漏失等問題井上試驗獲得良好效果。

［1］ 萬仁溥，羅英?。捎图夹g(shù)手冊［K］．北京：石油工業(yè)出版社，1994．

［2］ 趙磊．簡明井下工具使用手冊［K］．北京：石油工業(yè)出版社，2004．

［3］ 晏耿成，魏立軍，楊會豐．大壓差可洗井封隔器研制與應(yīng)用［J］．石油礦場機械，2014，43（1）：69-71．

［4］ 甘樹明，昝恒毅，陳俊國，等．液壓可退式可洗井可泄流撈脫器研制［J］．石油礦場機械，2013，42（7）：88-90．

Application Study on Downhole Tools Integrating Stuck Sealing with W ell Flushingin W ater Injection W ells

HUANG Chun
（Gudong Oil Production Factory，Shengli Oilfield Com pany，SI N O P E C，Dongying257237，China ）

To solve the problem that stuck sealing of the water injection wells lose efficacy during the reverse wellflushing，several kinds of dow nhole tools w hich could integrates the stuck sealing with well flushing were studied．Y111 packer is assorted with Y211 packer to stuck seal the top and botto m of the perforation intervals．A tubing with an inner dia meter of 76 mm is used to connect the tw o packers．T here is a tubing with an inner dia meter of 48 mm in it to form the channel and annulus for waterinjection and the reverse wellflushing and to realize the integration of stuck sealing，water injection and reverse well flushing．Y455 packer is assorted with Y Q211 packer with steering and the sealing function to stuck sealthe top and botto m of the long intervals．T ubing with an inner diameter of 76 mm and the tubing with an inner dia meter of 48 mm in it are used to form the channel and annulus for water injection and the reverse well flushing．Y211 packer is constructed into Y Q F211 packer．The Y Q F211 packer has tw o rubber sleeves only，and the space between them is about 3 meters can be used for sealing the leaking point of casing．T he circulating channel of Y Q F211 is used as reverse well flushing channel．T he process pipe string integrating three kinds of stuck sealing with well flushing has been tested on water injection well for 41times．The process of reverse well flushing performs good result．T he stuck sealing，water injection and reverse well flushing are realized．

water injection well；stuck sealing；water injection；well flushing；integration

T E931．2

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．01．019

1001-3482（2015）01-0079-04

2014-07-21

黃 春（1964-），男，四川樂山人，高級工程師，博士，主要從事采油工藝技術(shù)研究、新技術(shù)新工藝應(yīng)用和三次采油技術(shù)研究。