一種套變井機(jī)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(jì)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?yàn)槠髽I(yè)贏得更多的效益和利潤，效益是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營活動的最終目的，市場經(jīng)濟(jì)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(diǎn)研究的問題[1]。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

隨著油田開采進(jìn)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(shí)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(fèi)。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(jī)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(jì)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(xiǎn)，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(xiǎn)的發(fā)生。

2.1.1 套變井堵水封隔器承壓機(jī)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(jì)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(jìn)行加壓，使液體由內(nèi)中心管水眼進(jìn)入液缸，推動液缸向上前行，直至壓力達(dá)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(diǎn) ①三級平衡液缸設(shè)計(jì)提升了封隔器承上壓差的能力；②承雙向壓差的范圍擴(kuò)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(jī)械堵水工藝管柱設(shè)計(jì) 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(jì)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(jī)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(jì)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(dá)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(fù)責(zé)封隔高壓水層，Y441 型封隔器負(fù)責(zé)固定管柱。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）兩個封隔器各自發(fā)揮著不同的作用，Y441 型封隔器負(fù)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(dá)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(jì)，能夠承受雙向壓差，適用于小直徑封隔器下入套變點(diǎn)以下，降低了管柱卡井的風(fēng)險(xiǎn)。

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(jī)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(diǎn)：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(xiǎn)；3）當(dāng)套管變形點(diǎn)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(jì)了多級平衡液缸，實(shí)現(xiàn)了以小的的直徑封隔大的環(huán)空的創(chuàng)新，填補(bǔ)了遼河油田套變井堵水工藝的空白。②盡管這種套變井機(jī)械堵水已進(jìn)入現(xiàn)場，但在其它配套工藝措施方面仍需進(jìn)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(rèn)識不清情況出水，則需研究套變井機(jī)械找堵水工藝及配套管柱。③套變井堵水工藝技術(shù)的實(shí)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(jì)效率，節(jié)約了社會資源，可以說是經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)教研室.機(jī)械零件設(shè)計(jì)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.