分層注水井封隔器密封質量探討

李洋

中國石油大慶油田有限責任公司第五采油廠 （黑龍江 大慶 163513）

分層注水工藝是實現持續穩產、高產的關鍵工藝。而井下封隔器的分隔狀態直接決定著分層注水的質量。如果存在井下封隔器密封不嚴的情況，分層注水不能正常進行，將會影響注水層段的合格率和測調的效率，降低分層注水質量和注水規模，降低措施的有效性，因此監督注水井驗封工藝質量具有重要意義[1-2]。

1 封隔器密封工藝

分層注水是油田中期開始的有效增產措施。目前大多分層管柱工藝主要由封隔器、配注器、堵塞器、擋球及篩管等組成。雖然封隔器種類繁多，有內通徑從52 mm至62 mm的各種尺寸，坐解封方式也多種多樣，但主要功能只有一個，即有效分隔注水層段。配注器相比封隔器對驗封工藝影響較大，目前在用配注器有常規偏心配水器、多功能偏心配水器及同心配水器等。配注器在結構上主要分為橋式通道和單一主通道兩種。

目前油田常用的驗封工藝主要由測試絞車、驗封儀器及地面回放裝置構成。驗封儀器大多采用雙壓力計，該儀器可根據時間記錄壓力計測量情況，測量后工作人員通過分析雙壓力測量情況判斷井下封隔器的密封狀況[3-4]。

2 封隔器密封檢驗

驗封測試時，使用鋼絲連接驗封儀器下放到最下一級測試層位，觸發支撐支爪彈開后利用水流壓脹驗封儀器上的密封皮碗，實現封隔器上部油管壓力P0與封隔器下部油套環形空間壓力P1分隔，并通過雙壓力計分別測量壓力值（圖1），地面通過“開-控-開”改變注水井油管內壓力，最后通過兩個壓力值來判斷封隔器是否密封。

圖1 壓力測量圖

當前層位測量完畢后逐層上提儀器測量，直至全井測量完畢起出儀器回放測試結果。若封隔器下部測量的油套環形空間壓力跟隨封隔器上部測量的油管壓力變化，則可認為封隔器密封失效，反之，則封隔器密封有效（圖2）。

圖2 密封質量曲線圖

目前在用的電控直讀驗封工藝與此原理一致，但通過電機控制密封皮碗壓脹、收回動作及支撐支爪的彈開收回動作，操作人員可實時地面觀察測試結果，儀器無需按照逐層上提順序進行測試，可上下反復多次驗證，電機壓脹密封皮碗更加可靠，減少了密封皮碗漏失造成的失效假象。

3 驗封工藝難題及解決方法

3.1 測試過程中的密封性

驗封儀器下井后，必須依靠配水器內部主通道的配合面形成密封，以此將封隔器上部油管空間與封隔器下部油套環形空間分隔開，形成獨立兩部分來保證測試壓力數據真實可靠。但實際操作中常常因為密封配合面處結垢、主通道尺寸差異及密封皮碗數量等因素，造成測試數據失真。

針對這類問題，部分測試儀器加裝了流量計進行漏失流量測試，若密封皮碗漏失，在其附近一定會存在液體流動，從而判斷密封皮碗狀態。但在部分注水井應用中發現，流量計受測量范圍及測試精度影響較大，若密封皮碗漏失量較小時，流量計無法測出有效數據，不能指導驗封工作。

3.2 注入壓力較高井內封隔器的密封性

部分井的注入層段受吸水量大小影響，存在吸水量低注入壓力較高的現象，部分井的注入壓力已基本接近破裂壓力。因此地面水量的“開-控-開”調節所表現的井下壓力變化并不明顯，測試的封隔器上部油管空間與封隔器下部油套環形空間的兩條壓力曲線基本重合無變化，從而無法判斷封隔器的密封狀況。

針對這種情況，在測試前一天控制或關閉注水，使注水壓力下降到較低水平后再進行驗封測試，保證驗封測試過程中封隔器上部油管空間與封隔器下部油套環形空間的兩個壓力能夠產生較為明顯的變化。

3.3 套保級封隔器的密封性

注水井井筒在距離油層段100 m以上的部位基本無固井水泥環，套保級封隔器若失效，極易導致漏失水直接進入淺層段，若漏失嚴重將導致套損，因此套保級封隔器的密封性驗證工作尤為重要。但由于套保級封隔器上部管柱無注水層段，驗封測試時改變封隔器上部油管空間壓力，封隔器下部油套環形空間的壓力不能因封隔器失效而產生變化，因此常規下入儀器的驗證方式無法實現套保級封隔器密封性驗證[5]。

針對這類問題，只能通過觀察油套壓變化進行判斷，改變油壓，若套壓跟隨油壓產生變化，則說明套保級封隔器密封失效。若地面注入壓力變化范圍較小，則需要觀察套管放空的溢流情況做進一步判斷。關閉注水，打開套管放空閘門，觀察溢流情況：若放壓后溢流瞬間停止則可認為套保級封隔器密封良好；若溢流不斷則認為套保級封隔器失效。

4 結論

1）目前驗封工藝技術仍需在驗封范圍及準確性方面做進一步的提高。電纜直控式驗封技術為主要發展方向，工作效率與可靠性均得到了大幅提高，但在用配注器內部配合密封面尺寸并未實現標準化，導致驗封密封皮碗漏失現象較多，且配注器主通道管柱縮徑部位極易結垢導致密封皮碗漏失。

2）鑒于目前過油管密封技術的發展，驗封工藝也應從配注器轉向油管，既可解決注水井配注工具的結構設計，也可避免同位置結垢對驗封可靠性的影響。同時套保封隔器的結構應設計驗封過流通道，實現套保級封隔器密封性的儀器驗證。

3）分層注水井配注器的密封面為目前驗封工作的主要部位，此部位結垢及加工尺寸偏差均影響驗封工作的可靠性。

參考文獻：

[1]吳 奇.井下作業監督[M].2版.北京:石油工業出版社,2003.

[2]吳 奇.勘探與生產工程監督現場技術規范[M].北京:石油工業出版社,2003.

[3]羅英倫,萬仁溥.采油技術手冊[M].北京:石油工業出版社,2005.

[4]聶海光,王新河.油氣田井下作業修井工程[M].北京:石油工業出版社,2002.

[5]趙源浦,李會會,謝 進,等.套管封隔器完井試油期間失效因素分析及對策[J].石油工業技術監督,2016,32(4):52-56.