逐級封堵水泥封井技術

謝 敏

（吉林油田采油工藝研究院，吉林松原 138000）

逐級封堵水泥封井技術

謝 敏

（吉林油田采油工藝研究院，吉林松原 138000）

油田老區二次加密開發，需對一部分低效井進行封堵，而籠統封井封堵成功率低，不能滿足老區開發需求，為此，開展了逐級封堵水泥封井技術研究。研制了Y441-112封隔器、丟手接頭及注水泥器等工具，實現了逐層封堵、逐級丟手功能，保證了水泥漿高效安全注入工藝管柱。該工藝消除了籠統擠注封井因層間壓力差異引起的水泥注入不均、封堵效果不好的問題。目前該工藝共現場應用34口井，成功率100%，封堵效果較好，滿足了老區二次改造需求。

逐級封堵；水泥封井；封隔器；注水泥器；丟手接頭

隨著油田開發的深入，老區面臨著二次改造，需要對井網進行調整優化，井網調整前，需對報廢井及高含水井封井，目前采用的籠統擠注水泥或循環注水泥方式封井，因層間壓力差異大而導致水泥注入不均，封井效果不好，為此，開展了逐級封堵水泥封井技術研究。通過對工藝管柱及配套工具的優化設計，實現了從下至上逐層封堵；采用強擠水泥漿的方式，可有效封堵近井筒地帶。全部射孔層段封堵完后，上部井筒可采取循環注水泥的方法封堵到井口。采用此種方法封井效果好，一次封井成功率高，工藝管柱安全可靠，可以滿足老區低效井封堵需求。

1 封井管柱結構

封井管柱主要由以下4部分組成：安全接頭、丟手接頭、封隔器、注水泥器，如圖1所示。

圖1 逐級堵水泥封井工藝管柱

1.1 Y441-112封隔器

1.1.1 結構 Y441-112封隔器結構見圖2。

圖2 Y441-112封隔器結構示意圖

1.1.2 工作原理 從油管內打壓，液體經中心管孔眼作用在活塞上，剪斷啟封剪釘，推動接頭上行，使錐體進入卡瓦內，坐卡，壓縮膠筒坐封，同時帶動鎖套上行，卡簧鎖進鎖套，鎖緊。泄壓后使卡瓦及膠筒不能退回。

1.1.3 技術參數 適應套管內徑：121～127 mm；最大外徑：112 mm；最小通徑：50 mm；總長：1 450 mm；坐封壓力：15～16 MPa；工作壓力：30 MPa；工作溫度：120 ℃；解封載荷：2～3 t。

1.2 注水泥器

1.2.1 結構 注水泥器結構見圖3。

圖3 注水泥器結構示意圖

1.2.2 工作原理 從油管內打液壓，液體推動閥作用在定壓塊上，當壓力達20 MPa時，剪釘剪斷，定壓塊下落，注水泥通道打開。

1.2.3 技術參數 最大外徑：90 mm；最小通徑：62 mm；總長：225 mm；滑套打開壓力：20 MPa。

1.3 丟手接頭

1.3.1 結構 丟手接頭結構見圖4。

圖4 丟手接頭結構示意圖

1.3.2 工作原理 擠完水泥漿后，從井口投膠塞替漿，膠塞坐到膠塞座內，開始憋壓，當壓力升高到10 MPa時，剪釘剪斷，膠塞座下行，同時，鎖簧進入膠塞座槽內，防止返回。上提油管柱，卡塊吐出，上接頭與打撈頭脫離，丟手。

1.3.3 技術參數 最大外徑：114 mm；最小通徑：50 mm；總長：435 mm；丟手壓力： 10 MPa。

1.4 安全接頭

1.4.1 結構 安全接頭結構見圖5。

圖5 安全接頭結構示意圖

1.4.2 工作原理 該工具接于丟手接頭上一根油管處，防止丟手接頭丟不開時，用于正轉管柱在此處脫開，防止所有管柱卡在井內。

1.4.3 技術參數 最大外徑：90 mm；最小通徑：62 mm；總長：200 mm。

2 封井管柱工作原理

采用油管將安全接頭、丟手接頭、封隔器及注水泥器依次連接下入井內最底層射孔段上部（隔層處），在地面連接打壓設備與管線，向油管內打入清水，當壓力升高至16 MPa時，穩壓5 min，封隔器坐封完畢。升高壓力至20 MPa，注水泥器通道打開。壓力瞬降，繼續向地層試擠清水，觀察壓力表變化，視試擠情況調整水泥漿用量，向地層擠注水泥漿。水泥漿擠注完畢后，在井口投膠塞，替清水，當膠塞進入丟手接頭內壓力升高，當壓力升高至10 MPa時，丟手銷釘剪斷，上提管柱，丟開，此時，下部水泥漿在封隔器及丟手接頭共同作用下靜止候凝，同時封隔器也起到封堵效果。依次，上部射開層段也采取此種方法封堵，直至所有射孔層段封堵完畢。對于上部的空井筒，可以采取循環擠注法封井筒直至井口。

3 封井管柱技術特點

（1）封隔器采用雙向卡瓦錨定形式，具有一定的承下壓能力，丟手后在下壓作用下不上竄。

（2）工藝管柱具有抗阻結構，下井過程中遇阻不坐封，確保封隔器能夠順利下到位。

（3）工藝管柱下部接有防返吐注水泥器，停注泄壓后注水泥器自動關閉，防止水泥漿返吐回油管。

（4）丟手裝置與膠塞座設計成一體，靠投膠塞控制剪釘剪斷丟手，丟手壓力低，丟手可靠。

（5）安全接頭可最大限度地防止“插旗桿”事故。

4 地面及現場試驗

對配套工具進行地面試驗，各項技術指標均達到了設計要求：Y441-112封隔器試驗坐封壓力16 MPa，承下壓31 MPa，解封載荷2.8 t；注水泥器試驗滑塊打開壓力21 MPa，在設計壓力20～22 MPa范圍內；丟手接頭試驗丟手壓力11 MPa；安全接頭試驗耐壓32 MPa。

在扶余二次開發井網調整中，采用該技術管柱封井34口，封堵后井筒內試壓15 MPa，穩壓30 min，不降，成功率100%，無一口井出現安全事故。

5 結論

（1）針對油田老區二次開發，井網調整中封井措施的需求，研發了一種新型逐層封堵水泥封井工藝管柱，該工藝管柱主要由封隔器、注水泥器、丟手接頭及安全接頭等工具組成，其工藝性能具有雙重防返吐，逐級封堵逐級丟手等功能。

（2）采用該工藝管柱成功擠注油井水泥封井34口。現場實施表明該技術安全性高，封堵層間壓力差異大的井效果好，能夠滿足老區二次開發改造封井的需求。

（3）由于該工藝管柱封堵后封隔器丟于井下，因此該工藝管柱只能應用于封井，對于層間封堵及全封重射的情況，需要進一步研究。

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Research on cement capping technique of progressive plugging

XIE Min
（Petroleum Production Technology Research Institute of Jilin Oilfield,Songyuan138000,China）

For the purpose of secondary infill development of original area of oilfield,some low-efficiency wells shall be plugged,while the low success rate of general plugging cannot meet the demand for development of original area.To solve this problem,the cement capping technique of progressive plugging is developed.Y441-112 packer,release sub and cement injector are developed to realize the function of plugging in layers and progress release and ensure that the cement slurry is injected into the process pipe string efficiently and safely.This technique solves the problems of uneven cement injection and bad plugging effect caused by interlayer pressure difference resulting from general squeeze and injection for shut-in.Currently,this technique has been applied in 34 wells and the success rate is 100%,with good plugging effect and meeting the demand for secondary reconstruction of original area.

progressive plugging;cement capping;packer;cement injector;release sub

謝敏.逐級封堵水泥封井技術［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：120-122.

TE93

：B

1000-7393（2014）01-0120-03

10.13639/j.odpt.2014.01.032

2013-07-23）

（編輯 景 暖）

吉林油田公司推廣項目“油井分層認識及堵水技術推廣與應用”（編號：CYY10C2-7）部分研究成果。

謝敏，1980年生。2005年畢業于西安石油大學石油工程專業，現從事采油工藝方面的研究工作，工程師。電話：13630720619。E-mail：minmin-minmin0000@163.com。