固井套管外封隔器與應(yīng)用技術(shù)要點淺談

周懷亮

【摘要】套管外封隔器固井對于解決高壓油氣井、調(diào)整井、二次采油固井時由水泥失重而引起的油、氣、水竄及井噴等問題和提高固井一次成功率具有顯著的效果。本文結(jié)合套管外封隔器結(jié)構(gòu)、工作原理，重點針對套管外封隔器現(xiàn)存問題與主要技術(shù)參數(shù)，論述了套管外封隔器應(yīng)用技術(shù)要點，以為固井施工提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】固井管具;套管外封隔器;應(yīng)用技術(shù)要點

套管外封隔器是接在套管柱上，在固井碰壓之后能使套管與裸眼環(huán)空形成永久性橋堵的裝置。

1?套管外封隔器結(jié)構(gòu)

套管外封隔器主要由橡膠筒、中心筒、密封環(huán)、閥箍等組成，結(jié)構(gòu)見圖1。橡膠筒是由內(nèi)膠筒和硫化在骨架上的外膠商組成，是一種具有承受高壓的可膨脹的密封元件，外膠筒兩端由軟金屬疊加成加強(qiáng)層，以提高膠筒的承受壓力，中心簡為一段短套管，可與套管連接;閥箍由2支斷開桿和3個并列串聯(lián)的控制閥組成，這組控制閥分別是鎖緊閥、單流閥和限壓閥，在施工中這組控制閥可以準(zhǔn)確控制套管外封隔器坐封，不必為封隔器提前坐封和坐封壓力過大脹破膠筒而擔(dān)心。同時閥箍中還設(shè)濾網(wǎng)裝置，可防止鉆井液中的顆粒物進(jìn)入通道堵塞閥孔。

2?套管外封隔器工作原理

水力膨脹式套管外封隔器是根據(jù)帕斯卡流體原理設(shè)計的。當(dāng)封隔器內(nèi)部達(dá)到一定壓力后，將引起封隔器外徑的增加并實現(xiàn)與井壁間的密封作用。

3?套管外封隔器應(yīng)用存在問題及技術(shù)參數(shù)

橡膠筒是管外封隔器的關(guān)鍵密封部件，國內(nèi)的管外封隔器膠筒耐溫基本都在150℃以下。管外封隔器主要用在低溫非熱采井中，稠油熱采并中使用時壽命較短，密封效果差。胺筒的彈性特性、力學(xué)特性、耐溫耐壓能力對其密封性能有相當(dāng)大的影響。需要在膠筒材料上進(jìn)一步深入研究，提高其材料特性，擴(kuò)大其使用范圍和壽命。同時，管外封隔器內(nèi)管工具注水泥施工工序復(fù)雜，膨脹多個管外封時必須上提下放內(nèi)管柱。內(nèi)管工具基本上都存在注水泥膨脹的開始階段有膨脹介質(zhì)的混漿現(xiàn)象，而管外分隔器膨脹完成要將多余的水泥漿反循環(huán)洗出。若施工不當(dāng)可能會造成水泥漿透過篩管污染地層，或者內(nèi)管工具未及時提出被水泥漿固在井內(nèi)。因此，需要研究更先進(jìn)的內(nèi)管注水泥工具和施工工藝，以保證固井安全有效施工。套管外封隔器主要技術(shù)參數(shù)見表1。

4?套管外封隔器應(yīng)用技術(shù)要點

4.1準(zhǔn)備工作

封隔器搬運時，應(yīng)輕抬慢放，擺放牢靠，避免撞壞。在現(xiàn)場應(yīng)置于有墊杠的平坦地面上。下井使用前檢查螺紋和膠筒是否完好，管內(nèi)2支斷開桿是否俱在，中心管應(yīng)無堵塞物。3只控制閥是否齊全上緊，鎖緊閥和限壓閥是否穿好，應(yīng)無損傷。校核封隔器銘牌標(biāo)注壓力是否與現(xiàn)場使用壓力相符。將兩端螺紋洗凈，涂抹好螺紋密封脂。封隔器應(yīng)在地面與套管連接好，在上鉆臺時不允許碰撞和在地面拖拉。封隔器上扣要求與常規(guī)下套管相同，但務(wù)必注意有“X→←X”標(biāo)記區(qū)域處嚴(yán)禁使用吊卡和卡瓦，以免咬傷膠筒和3只控制閥。在封隔器兩端上下套管柱上應(yīng)各加3只套管扶正器，以免下套管過程將封隔器膠筒刮壞。

4.2套管外封隔器應(yīng)用要求

井身質(zhì)量良好，下套管前應(yīng)認(rèn)真通井，調(diào)整好鉆井液性能，以防下封隔器過程遇阻。計算固井施工作業(yè)過程的最高泵壓值，以確定鎖緊閥銷釘?shù)募魯鄩毫?，一般?jīng)驗公式為：

P剪=P高+（3～4）MPa

式中Pm——鎖緊閥銷釘剪斷壓力，MPa;

P高——施工最高泵壓，MPa。

認(rèn)真記錄鉆井液密度ρm、水泥漿密度ρc、水泥漿返深H和套管外封隔器下入深度h，以便計算水泥車剪銷時壓力表值。

P表=P剪+（ρc-ρm）×（H-h）/102

式中P表——水泥車表壓值，MPa;

P剪—鎖緊閥銷釘剪斷壓力，MPa;

ρc——水泥漿平均密度，g/cm3;

ρm——鉆井液密度，g/cm3;

H——水泥漿返深，m;

h——套管外封隔器下深，m。

套管外封隔器固井施工碰壓后，應(yīng)指定一臺水泥車進(jìn)行鎖緊閥釘剪銷作業(yè)，并有專人觀察和記錄壓力，要求怠速升壓，當(dāng)表壓升到剪銷值時，表針若出現(xiàn)瞬時停止或稍有下降現(xiàn)象，即表明鎖緊閥銷釘被剪斷，此時可穩(wěn)壓3～5min后放壓到零。若壓力表指針顯示不明顯，有關(guān)施工人員應(yīng)立即商定采取應(yīng)急措施，處理好善后工作。