K344－95型膨脹封隔器結(jié)構(gòu)改進(jìn)及應(yīng)用

王睦圍，井 丹，李培江，高 萍，范海燕

（新疆油田公司a．工程技術(shù)公司；b．采油一廠；c．井下作業(yè)公司；d．法律法規(guī)處；e．設(shè)備管理處，新疆克拉瑪依834000）

K344－95型膨脹封隔器結(jié)構(gòu)改進(jìn)及應(yīng)用

王睦圍a，井 丹b，李培江c，高 萍d，范海燕e

（新疆油田公司a．工程技術(shù)公司；b．采油一廠；c．井下作業(yè)公司；d．法律法規(guī)處；e．設(shè)備管理處，新疆克拉瑪依834000）

軌道式封隔器和支柱式封隔器在異徑套管、縮徑套管、定向井和水平井中的坐封成功率低。改進(jìn)了K344－95型膨脹封隔器的結(jié)構(gòu)，室內(nèi)試驗(yàn)符合要求。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用8口井，成功坐封，密封可靠，證明改進(jìn)的封隔器適用于補(bǔ)貼套管、縮徑套管和大斜度井的試壓、找漏等修井工藝，且具有膠筒膨脹比大、通過(guò)性好、耐高溫等特點(diǎn)。

封隔器；結(jié)構(gòu)；技術(shù)改造；套管變形

近幾年來(lái)，修井作業(yè)中套管試壓、找漏非常頻繁［1－4］，約占大修井總數(shù)的70%。通常使用Y211－114型軌道式封隔器及Y111－114型支柱式封隔器，在直徑大、通過(guò)性差、井徑不規(guī)則的套管內(nèi)，或套管下部井斜角、方位角變化大的井段，不易坐封。特別是在水平井、定向井等特殊井中，坐封成功率低。2010年經(jīng)過(guò)調(diào)研，選用了K344－95型膨脹封隔器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題改進(jìn)該封隔器的結(jié)構(gòu)。8口井的成功應(yīng)用證明了K344－95型膨脹封隔器適用于上述井況，且坐封簡(jiǎn)單、膨脹比大、坐封成功率高、密封性好。本文介紹了K344－95型膨脹封隔器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施、室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

K344－95型膨脹封隔器主要由上接頭、下接頭、閥總成、中心管、膠筒總成、浮動(dòng)頭等組成，結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 K344－95型膨脹封隔器結(jié)構(gòu)

坐封和解封由液體壓力控制，分為地面和井內(nèi)2種方式。

1） 地面坐封 地面增壓泵通過(guò)地面管線把壓力液體泵入擴(kuò)張式膠筒與中心管環(huán)空腔內(nèi)，使膠筒擴(kuò)張坐封。此結(jié)構(gòu)封隔器可在同一井內(nèi)多層次坐封。

2） 地面解封 地面放壓，依靠壓力液體、膠層和鋼帶回彈力使膠筒收縮解封。

3） 井內(nèi)坐封 油管或鉆桿內(nèi)加液壓力，液體經(jīng)中心管上進(jìn)液孔，進(jìn)入膠筒與中心管環(huán)形腔內(nèi)，膠筒膨脹并坐封，與定壓開(kāi)關(guān)閥或節(jié)流裝置配套使用。

4） 井內(nèi)解封 封隔器上裝有1套解封球座，需解封時(shí)，地面泵繼續(xù)加壓，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，解封球座通道打開(kāi)，膠筒與中心管環(huán)空內(nèi)液體可直接排出，通道打開(kāi)，封隔器解封。

2 技術(shù)參數(shù)

3 存在問(wèn)題

封隔器解封時(shí)膠筒無(wú)法順利回收，主要原因有2個(gè)：

1） 放壓通道堵塞 修井液中固相顆粒將封隔器的4個(gè)放壓通道堵塞（通道直徑2．5mm），如圖2，封隔器球座頂桿活動(dòng)不靈活，使坐封后膨脹膠筒不能順利收回。

2） 膠筒變形 解封提鉆時(shí)，鉆桿內(nèi)壓力大于環(huán)空壓力，鉆桿和套管環(huán)空未建立起循環(huán)通道，膠筒無(wú)法收回，解封后不能完全恢復(fù)原狀，即膠筒變形。

圖2 卸壓通道堵塞情況

4 改進(jìn)措施

1） 球座結(jié)構(gòu) 由原來(lái)的固定球座改為加壓剪切球座。試壓找漏完成后，加壓剪切球座，使球座通道開(kāi)啟，油管與環(huán)空聯(lián)通。

2） 膠筒鋼帶疊片 原膠筒結(jié)構(gòu)是由95片連續(xù)鋼帶疊片與膠筒硫化在一起，依靠鋼帶支撐，造成殘余變形量大。鋼帶疊片寬度增加100mm，與膠筒硫化在一起，增加橡膠承載能力，由原鋼帶支撐變?yōu)橄鹉z支撐，減少膠筒的殘余變形量。

5 室內(nèi)試驗(yàn)

為了驗(yàn)證K344－95型膨脹封隔器的耐壓能力和密封性能，把封隔器放入試驗(yàn)套管內(nèi)，采用試壓泵加壓，并采用彈性機(jī)械定壓開(kāi)關(guān)閥控制所加壓力值，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

圖3 膨脹封隔器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

1） 坐封 給封隔器加10MPa的壓力，使膠筒膨脹并坐封。

2） 加壓 確認(rèn)封隔器坐封后繼續(xù)增壓5～7 MPa，機(jī)械開(kāi)關(guān)閥旁孔開(kāi)啟、膨脹封隔器中心管孔關(guān)閉，通過(guò)管柱內(nèi)正向注液，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒的反擠試壓。繼續(xù)加壓至30MPa，穩(wěn)壓5min。試壓曲線如圖4。

圖4 膨脹封隔器壓力試驗(yàn)曲線

通過(guò)室內(nèi)壓力試驗(yàn)知，封隔器膠膠筒的抗內(nèi)壓能力可達(dá)30MPa，抗外壓能力可達(dá)15MPa。機(jī)械開(kāi)關(guān)閥簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)施工程序，便于判斷封隔器在井筒內(nèi)的工作狀況，進(jìn)一步完善了膨脹封隔器的結(jié)構(gòu)和找漏工藝。彈性機(jī)械定壓開(kāi)關(guān)閥可根據(jù)井深、井況及作業(yè)工序，在找漏及試壓管柱組合內(nèi)選擇添加，方便了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2010年，將改進(jìn)后的K344－95型膨脹封隔器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，共使用8井次。在補(bǔ)貼套管的異徑段壓力試驗(yàn)中應(yīng)用，最大井深3 839．50m；在套管縮徑段找漏和多漏點(diǎn)找漏施工中應(yīng)用，該封隔器在補(bǔ)貼套管和大斜度井段能良好坐封，滿足了大修井施工要求。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

表1 K344－95型膨脹封隔器施工數(shù)據(jù)

針對(duì)不同尺寸套管和井況開(kāi)發(fā)了K344系列膨脹封隔器，以滿足工藝需求，技術(shù)參數(shù)如表2。

Type K344－95Expansion Packer Research and Application

WANG Mu－weia，JING Danb，LI Pei－jiangc，GAO Pingd，F(xiàn)AN Hai－yane
（a．Engineering Techniques Company；b．No．1 Oil Production Factory；c．Downhole Service Company；d．Department of Laws and Regulations；e．Department of Equipment Management，Xinjiang Oilfield Company，Karamay834000，China）

The track type packer and pillar type packer has a low success rate of seat sealing in the non－regular，shrinking diameter casing or in directional wells and horizontal wells．Improved Type K344－95expansion packer structure and indoor test requirements，On field applications in 8wells，All got successful seating and reliable sealing，demonstrates the improved packer suitable for using in the non－regular，shrinking diameter casing and high－angle deviated well pressure test，leakage positioning and so on workover techniques．It has the characteristics of high rubber cylinder expansion ratio，easy going through in casing，high temperature bearing and other．

packer；structure；technical innovation；casing deformation

表2 K344系列膨脹封隔器技術(shù)參數(shù)及適用井況

book=56,ebook=56

TE931．2

：B

1001－3482（2012）06－0072－04

2011－12－03

王睦圍（1983－），男，新疆克拉瑪依人，工程師，碩士研究生，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)智能油氣田建設(shè)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事石油工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)與企業(yè)管理工作，E－mail：512158818＠qq．com。