自平衡Y341封隔器在文衛馬油田的研制與應用

柴志剛

摘要：針對油田開發后期，分注井層間差異大，常規封隔器靠單向卡瓦支撐，存在容易損傷套管和承壓受限的不足，造成分注有效期短，研制了自平衡Y341封隔器，該技術可有效延長分注管柱有效期，具有重大的現實意義。

關鍵詞：分層注水;管柱;自動平衡;封隔器

1技術分析

1.1管柱結構

白平衡Y341封隔器主要由平衡機構、洗井機構、坐封機構、鎖緊機構等組成。

1.2工作原理

1.2.1坐封

油管加液壓，經中心管孔眼作用于座封活塞，剪斷座封剪釘，活塞推動活塞套上行壓縮膠筒，使膠筒直徑變大，封隔油套環空;卸壓后，完成封隔器坐封。

1.2.2承壓

下層壓力高時，下壓作用于膠筒上的力通過外套作用于上接頭，并且油壓關閉洗井活塞的面積是上壓開啟洗井活塞面積的數倍，解決了層間壓差大時層間串通問題。

1.2.3洗井

洗井時，套壓大于油壓，推動洗井活塞上行，打開洗井通道，恢復注水時，油壓大于套壓，平衡機構產生向上的力抵消作用在膠筒上向下的力，減小了解封剪釘的受力，同時防止封隔器蠕動。

1.2.4解封

當封隔器需要解封時，上提管柱，剪斷解封銷釘，鎖環上行，實現解封。

1.3性能特點

①通過壓力自動平衡機構設計，在封隔器承受較大上層壓力或洗井時自動平衡膠筒所受壓力，提高了封隔器承雙向壓差的能力;②洗井活塞采用洗井活塞雙級密封設計，只有卸去油壓后上部套壓才能打開，洗井通道開啟靈活、密封更可靠。

2結構設計及性能特點

自平衡機構：

2.1結構設計

自平衡機構采用液壓平衡原理，使得封隔器在承受較高上壓差或洗井時通過自平衡機構產生一向上的作用力，來平衡壓差對封隔器的影響，承雙向壓差能力增強。

2.2結構特點

①特殊的自動平衡機構設計，保證了封隔器能夠承受較高的上壓;②工具在井中較高壓差下仍具有較長的有效期，不會自動解封;③極大地提高了工具自身的耐壓差性能和現場適應能力。

3室內實驗

實驗使用的套管內徑為124.26mm，在油管內保持15MPa壓力，套管下部連接流程保持開放，打上壓35MPa，停泵20min壓力不降;套管上部連接流程保持開放，打下壓35MPa，停泵20min壓力不降;油管壓力放掉，打上壓，IMPa洗井通道打開，油管加壓15MPa，打上壓35MPa，停泵20min壓力不降;起出封隔器后觀察，膠筒完全復原，實驗證明，洗井功能良好，密封可靠;達到了設計指標。

4封隔器改進與完善

Y341自平衡注水封隔器很好的提高了Y341封隔器承雙向壓差的能力和密封性，發現，停注時，吸水好的層壓力恢復速度快，壓力迅速下降，導致油壓下降，吸水差的層壓力恢復速度慢，在封隔器下部配水器投空堵情況下，封隔器下壓油壓一樣大，在上壓和下壓的共同作用下，洗井活塞容易被推開，洗井通道打開，造成層間竄流。

4.1總體結構

①傘型護碗保護設計，對常用膠筒保護護碗進行結構改進，加強筋提高了護碗對膠筒的密封性能;②端部特殊防突墊設計，設計金屬特殊防突墊提高了膠筒的密封性能。

4.2鎖緊機構改進和解封結構改進

對封隔器鎖緊結構進行改進使封隔器解封更徹底，使工具結構設計更安全、合理。

4.3封隔器整體優化設計

坐封上采用隨壓差坐封原理確保膠筒有足夠的壓緊力;通過對封隔器進行系統優化，使其裝配簡單、密封、解封性，滿足整體管柱各項工藝要求。

4.4上壓控制式洗井機構

洗井：從油套環空打壓，液體從洗井套中進入，推動洗井活塞上行，打開洗井通道，洗井液經中心管的環形空間從上活塞套上部的孔流出，再從管柱底部的球座進入油管并返回地面。

承壓：下壓高時，下壓作用于膠筒上的力通過上壓縮環、平衡活塞套、洗井套作用于上接頭;上壓高時，壓差對產生膠筒產生下推力，上壓同時作用于平衡機構，對膠筒產生上拉力，上拉力稍大于下推力，油壓作用于洗井活塞的上投影面積是上壓作用于洗井活塞上投影面積的數倍，保證了封隔器除洗井狀態外全方位密封可靠性。

5結論

①采用自平衡機構和雙活塞雙級密封洗井機構設計，解決了常規Y341封隔器承受雙向壓差能力不強、反洗通道密封不嚴、有效期短等問題。滿足文衛馬油田高壓差井油藏特點分注現狀需要;

②該封隔器的投入使用，提高了無支撐液壓坐封封隔器注水管柱工作的可靠性，實用性更強，具有較高的推廣應用價值。

參考文獻：

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