非旋轉坐封封隔器在射孔管柱中的應用

趙成龍 孫帥帥 張輝 馮碩 畢闖 譚紹栩(.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 30045；

2.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

渤海油田經過多年開發，新油田開發難度越來越大，大斜度井、大位移井等井眼軌跡復雜的井逐年增多，而射孔作業中常用的可回收機械式坐封封隔器僅RTTS封隔器一種，該工具在井眼復雜井段存在諸多局限性，極易影響生產時效和作業安全[1]。非旋轉坐封封隔器能夠有效解決在井眼軌跡復雜井中可回收機械坐封封隔器所遇到的問題，該封隔器坐封方式簡單，可以提高作業時效，且坐封無需旋轉可以避免扭矩過大或扭矩傳遞不到位的情況，同時具有鎖定機構，能夠確保在解除鎖定機構前封隔器不會出現誤坐封的情況，極大的提高了射孔管柱下入過程中的安全性[2]。

1 常規可回收機械式坐封封隔器的局限性

常規可回收機械式坐封封隔器坐封方式為旋轉管柱后下壓坐封，在井斜較大的井中，管柱旋轉扭矩過大，易對井下工具造成損壞，并且存在扭矩傳遞不到位的情況，影響封隔器坐封成功率。井眼軌跡復雜井的下入過程中可能出現封隔器誤坐封的情況，一旦封隔器意外坐封會在封隔器下部產生壓力激動，嚴重影響射孔作業的安全。通常封隔器需要配合安全接頭使用，常規可回收機械式坐封封隔器如需多次旋轉管柱坐封，可能導致安全接頭意外脫手[3]。

坐封行程短，僅為0.17m，在射孔后活動管柱或坐卡瓦時，可能會發生封隔器誤坐封，影響作業時效。

2 非旋轉坐封封隔器技術特點

2.1 工作原理

非旋轉坐封封隔器由水力錨機構、膠筒組件、長行程換位槽機構、卡瓦機構及換位鎖定結構等組成，如圖1所示。封隔器的鎖定結構能夠保持在下入過程中，避免由于上下活動管柱引起坐封，下入封隔器到設計位置后，通過提高環空壓力打開破裂盤，解鎖鎖定機構，配合上提管柱換位至坐封槽，下放管柱即可坐封封隔器。封隔器的鎖定結構在解鎖后一直保持解鎖狀態，不再出現回鎖狀態，因此，該封隔器可以實現無限次坐封，當解封后還可在原深度以及其他調整后的深度再次坐封[4]。

圖1 非旋轉坐封封隔器

2.2 技術優勢

2.2.1 坐封方式簡單

封隔器坐封無需旋轉，通過上提下放管柱完成坐封動作，坐封方式簡單，換位機構如圖2所示。可以減少旋轉對其他工具造成損害的風險，大位移、大斜度井中，坐封無需旋轉傳遞扭矩，更便于坐封，提高坐封成功率，進而提高作業時效[5]。

圖2 非旋轉坐封封隔器換位機構示意圖

2.2.2 鎖定功能

封隔器具有鎖定機構，到位后通過打破破裂盤解除鎖定功能，如圖3所示。破裂盤破裂壓力可調，打破破裂盤前，換位機構被鎖定臂鎖定，可以確保入井過程中不會出現封隔器意外坐封的情況，減少射孔管柱下鉆過程中封隔器下部出現壓力激動的風險。

圖3 鎖定機構

2.2.3 坐封次數無限制

封隔器鎖定機構解鎖后不會在進入回鎖狀態，可以實現無限次坐封。RTTS封隔器需要通過旋轉后坐封，安全接頭在多次旋轉坐封后存在意外脫手風險，非旋轉坐封封隔器無需旋轉即可坐封，不受坐封次數限制。

2.2.4 坐封行程長

該封隔器具有長行程換位機構，坐封行程長，不易出現意外坐封情況。非旋轉坐封封隔器坐封行程達到1.5m，遠大于RTTS封隔器0.17m的坐封行程，能夠避免在小范圍活動管柱或做卡瓦時發生意外坐封的情況。

2.2.5 安全性

該封隔器各項技術參數完全能夠滿足實際需求，包括工作壓力、抗拉強度、耐溫強度、工具的適應條件等，具體參數如表1所示。

表1 非旋轉坐封封隔器相關技術參數

3 現場應用情況

渤海某油田于2019年初引進并應用了非旋轉坐封封隔器，以替代射孔管柱中的RTTS封隔器，在該油田五口井的應用中，均能夠一次坐封成功且驗封效果良好，其他使用RTTS封隔器的12口井中發生了2起作業復雜情況。表2是2019年以來，該油田兩種封隔器的應用情況對比。

表2 渤海某油田兩種封隔器應用情況對比

僅2019年使用RTTS封隔器的12口井中，分別出現了一次坐封失敗和一次意外坐封的情況，造成工期損失2.4天，直接經濟損失達191萬元，同時，射孔前的封隔器意外坐封存在極大風險，一旦發生意外點火后果極其嚴重。而應用了非旋轉坐封封隔器的5口井，均一次坐封成功，效果優異，極大的提高了作業時效。

4 結語

隨著渤海油田逐漸向深部地層的開發，大位移、大斜度等復雜井的作業量也在逐年增加，常規RTTS封隔器在此類井作業時的坐封失敗、意外坐封等問題逐漸暴露出來。因此，對于大位移、大斜度等復雜井的作業中，在封隔器的選型上，非旋轉坐封封隔器將逐漸成為必選，該封隔器在海上完井作業中具有較高的推廣價值。