Y42582型小直徑封隔器的研制與應用

摘要：遼河油田開采中后期，套管損壞日益嚴重，導致較多油井不能正常生產，為使這些井投入生產，減少生產成本，對此類井進行套管修復，修復后下小套管進行固井完井，對于稀油區塊井來說原井基本上采用的都是5寸及51/2套管，所以絕大部分只能采用4寸小套管完井，而完井后，一些機械防砂及分層采油等工藝措施，由于小套管內徑限制而無法進行，因為目前國內沒有這種小直徑封隔器產品。因此根據實際需要，設計了這種小直徑封隔器，這種小直徑封隔器的研發，對于中后期油田的開發穩產，停產井的復產都具有重要意義。

關鍵詞：小直徑；封隔器；防砂；分采

遼河油田開采中后期，井下矛盾越來越明顯突出，主要體現在地層應力變化而導致的套管損壞日益嚴重。嚴重影響油井正常生產，從而導致長停井，為了使這些長停井投入生產使用，減少生產成本，對套管進行修復后下小套管進行固井完井。對于稀油區塊原油井套管基本上采用5寸及51/2套管，因此較大部分井均采用4寸套管進行修復完井。在生產過程中由于采用機械防砂、分層采油等工藝措施，因小套管內徑限制而無法進行，而目前國內還沒有此類產品，所以根據現場生產實際需要，設計了此種小直徑封隔器。該工具具有結構簡單，操作靈活可靠，打撈方便等特點。該工具的研發成功，對于中后期油田的開發穩產，停產井的復產都具有重要意義。

1 小直徑封隔器研制要求

a小直徑封隔器要求內徑達到53mm，外徑小于83mm，長度小于1.5m。

b坐封后，由于封隔器內部下小油管，防止在上提管柱過程中帶出小直徑封隔器，因此要求防頂設計，雙向坐掛。

C為防止下次施工復雜，封隔器必須易于實現打撈，杜絕磨銑大修施工。

D小直徑封隔器密封可靠，防止在防砂生產過程中吐砂卡住油管。

E小直徑封隔器抗拉應力不小于500KN。

2 小直徑封隔器的工作原理

該工具底部為23/8TBG扣型，底部可連接2寸油管及井下工具，上部連接專用丟手，丟手上部連接2寸油管，用2寸油管同21/2油管組合管柱下入井內。下到預訂位置后，正向旋轉管柱1/2圈，此時滑動銷釘由短軌道進入長軌道，繼續下放管柱1米，此時封隔器在板簧作用下產生摩擦力，使下卡瓦同中心管產生相對位移，封隔器下卡瓦相對中心管上行，下椎體沖開封隔器下卡瓦，使下卡瓦產生徑向力，咬住4寸套管內壁，完成底部卡瓦坐掛，管柱繼續下行，自鎖環在限位圈的作用下不動，上中心管沖開自鎖環下行，上接頭壓縮密封環帶動上卡瓦下移，當靜止的上椎體沖開下行的上卡瓦后，上卡瓦產生徑向力，咬住4寸套管內壁，當上卡瓦完成坐掛后，壓縮兩級密封環完全密封，此時上提管柱負荷增大后證明封隔器完全坐封，自鎖環鎖住上中心管。油管打壓10Mpa，壓力突降后完成小封隔器的坐封及丟手工作。當需要解封時，下專用打撈工具，撈獲后，上提管柱至中和點，正向旋轉管柱18圈，此時上中心管上移，兩級密封環解封，上中心管外壁的臺肩帶動上卡瓦上移，上提管柱即可撈出井內小直徑封隔器。

3 小直徑封隔器結構、特點及技術參數

（1）小直徑封隔器結構如下圖所示，主要由1.上接頭；2.墊圈；3.密封環；4.上中心管；5.上卡瓦；6.上椎體；7.自鎖環；8.定位螺釘；9.限位圈；10.限位套；11.下椎體；12.下中心管；13.下卡瓦；14.滑動銷；15.板簧；16.下接頭組成。

1，上接頭；2，墊圈；3，密封環；4，上中心管；5，上卡瓦；6，上椎體；7，自鎖環；8，定位銷釘；9，限位圈；10，限位套；11，下椎體；12，下中心管；13，下卡瓦；14，滑動銷；15，板簧；16，下接頭；[HT]

（2）技術參數。工作壓力：丟手時壓力10 Mpa；工作溫度：210C°；抗拉載荷：580KN；

適用范圍：4寸套管；外徑：82mm；內徑：53mm；長度：1251mm；材料：40CrMnMo。

（3）特點：結構簡單；坐封靈活可靠；可多次使用；打撈方便；選用高強度材料。

4 室內試驗

（1）坐封試驗。

取一段4寸套管1.5m長，將小直徑封隔器放入4寸套管內，下入封隔器密封環進入套管后20mm為止，正向旋轉封隔器1/2圈下放封隔器，當卡住后，將套管底部固定，采用千斤頂頂上部接頭，使上卡瓦坐掛，記錄負荷值為67KN。這個值就是自鎖環彈性變形的壓力值。

（2）丟手試驗。

拆掉千斤頂，連接液壓管線，液壓打壓8.3MPa丟開丟手。壓力取決于剪斷銷釘的直徑和材質，在這里只是驗證丟手的靈活性。

（3）試壓試驗。

采用密封套密封住封隔器上接頭，下部用絲扣擰在4寸套管上，密封套側面考克上連接液壓管線對封隔器進行試壓，打壓15MPa，穩壓30min，壓力不降，證明密封性能良好。

5 現場應用

遼河油田先后在錦22215c井、、錦45035171c井等多口井進行試驗取得很好的效果，完全滿足設計要求。下面以錦2905c井為例介紹具體施工過程。

該井套管側鉆后下4寸小套管完井，側鉆點在1096.89m，人工井底1255米，油層1172.31192.9m，該井射孔完井后出砂嚴重，采取機械防砂。底部連接防砂篩管，上部連接2寸油管15根+2.5寸油管，下到預訂位置后，正旋管柱2圈下放管柱，證明底部卡瓦坐掛，繼續下放管柱，負荷下降90KN后，上提管柱負荷增大10KN后，證明上卡瓦坐掛成功，用水泥車油管打壓9MPa，壓力突降，上提管柱負荷正常，一次完成封隔器坐封丟手工作。

6 結論

（1）此種小直徑封隔器操作靈活可靠。

（2）此種小直徑封隔器只適應于4寸小套管。如需應用于大套管，可適當增加各種零部件的比例值，方能同樣適用。

（3）可完成4寸小套管的機械防砂及分層采油等工藝措施。

（4）更換密封環后，此種小封隔器可以重復使用。

（5）打撈方便。

參考文獻：

[1]井下作業技術手冊.石油工業出版社，2000.1P166174.

[2]井下作業工程師手冊.石油工業出版社，2002.9P376377.

[3]機械設計手冊.化學工業出版社，1998.4.

[4]劉鴻文.材料力學.高等教育出版社，2000.3.

作者簡介：劉敬黨（1969），男，本科，工程師，大慶石油學院，一直從事修井作業技術工作，現遼河油田錦州工程技術處技術負責人。